Un microcontrolador (también MCU o el µC ) es una computadora - viruta del on-a-. Es un tipo del microprocesador que acentúa la altas integración, consumición de las energías bajas, autosuficiencia y rentabilidad, en contraste con un microprocesador de fines generales (la clase usada en una PC ). Además de los elementos generalmente de la aritmética y de lógica de un microprocesador de fines generales, el microcontrolador integra típicamente elementos adicionales tales como memoria de lectura/grabación para el almacenaje de datos, memoria inalterable, tal como flash para el almacenaje del código, EEPROM para el almacenaje de datos permanente, dispositivos periféricos, e interfaces de la entrada-salida. En las frecuencias de reloj de tan poco como algunos megaciclos o aún bajar, los microcontroladores funcionan a menudo en muy de poca velocidad comparada a los microprocesadores modernos del día, pero éste es adecuado para los usos típicos. Consumen relativamente poca energía (milivatios), y tendrán generalmente la capacidad de dormir mientras que esperan un acontecimiento periférico interesante tal como una prensa del botón para despertarlos otra vez para hacer algo. Consumo de energía mientras que el dormir puede ser apenas vatios nanos, haciéndoles el ideal para las energías bajas y los usos duraderos de la batería.

Los microcontroladores se utilizan con frecuencia en automático productos y dispositivos del control, tales como sistemas de control de motor de automóvil, mandos a distancia, máquinas de oficina, aplicaciones, herramientas eléctricas, y juguetes. Reduciendo el tamaño, el coste, y el consumo de energía compararon a un diseño usar un microprocesador separado, memoria, y los dispositivos de entrada-salida, microcontroladores hacen económico controlar electrónicamente muchos más procesos.

Diseño encajado

Encajan a la mayoría de hoy funcionando de los sistemas informáticos en la otra maquinaria, tal como teléfonos, relojes, aplicaciones, y vehículos. Un sistema encajado puede tener requisitos mínimos para la longitud de la memoria y del programa. Los dispositivos de entrada y de salida pueden ser interruptores, los relais o solenoides discretos. Un regulador encajado puede carecer cualquier dispositivo legible del interfaz en absoluto. Por ejemplo, los sistemas encajados no tienen generalmente teclados, pantallas, discos, impresoras, u otros dispositivos de entrada-salida reconocibles de un de computadora personal. Los microcontroladores pueden controlar los motores eléctricos, los relais o los voltajes, y pueden leer los interruptores, los resistores variables u otros dispositivos electrónicos.

Una integración más alta

En contraste con las CPU de fines generales, los microcontroladores pueden no ejecutar un ómnibus externo de la dirección o de datos mientras que integran RAM y memoria permanente en la misma viruta que la CPU. Usar pocos pernos, la viruta se puede colocar en un paquete mucho más pequeño, más barato.

La integración de la memoria y de otros periférico en una sola viruta y la prueba de ellos como una unidad aumenta el coste de esa viruta, pero da lugar a menudo al precio neto disminuido del sistema encajado en conjunto. Incluso si el coste de una CPU que ha integrado los periférico es levemente más que el coste de CPU + los periférico externos, tener pocas virutas permite típicamente una tarjeta de circuitos más pequeña y más barata, y reduce el trabajo requerido para montar y para probar la tarjeta de circuitos.

Un microcontrolador es un solo circuito integrado, comúnmente con las características siguientes:
Unidad central de proceso - extendiéndose de 4 pequeños y simples - procesadores del pedacito al complejo 32 - o procesadores 64-bit
pedacitos discretos de entrada y de la salida, permitiendo control o la detección del estado de la lógica de un perno individual del paquete
entrada-salida serial tal como puertos seriales ( UARTs
el otro de las comunicaciones seriales interconecta como el I ² C, el interfaz periférico serial y la red del área del regulador para la interconexión del sistema
Periférico tal como contadores de acontecimientos de los contadores de tiempo, generadores PWM, y perro guardián
memoria volátil (RAM ) para el almacenaje de datos
ROM, EPROM, o memoria Flash para el programa y el almacenaje del parámetro de funcionamiento
Generador de reloj - a menudo un oscilador para un cristal de la sincronización del cuarzo, un resonador o un circuito RC
muchos incluyen los convertidores de analógico a digital
ayuda in-circuit de la programación y de la eliminación de errores

Esta integración reduce drástico el número de virutas y la cantidad de espacio del cableado y del PWB que sería necesaria producir sistemas equivalentes usar virutas separadas. Además, y en los dispositivos bajos de la cuenta de perno particularmente, cada perno puede interconectar a varios periférico internos, con la función del perno seleccionada por el software. Esto permite que una pieza sea utilizada en una variedad más amplia de usos que si los pernos habían dedicado funciones. Los microcontroladores han demostrado ser alto populares en los sistemas encajados desde su introducción en los años 70.

Algunos microcontroladores utilizan una arquitectura de Harvard: los autobuses separados de la memoria para las instrucciones y los datos, permitiendo tienen acceso para ocurrir concurrentemente. Donde se utiliza una arquitectura de Harvard, las palabras de instrucción para el procesador pueden ser un diverso tamaño de pedacito que la longitud de la memoria interna y de registros; por ejemplo: 12 instrucciones del pedacito usadas con los registros de 8 bits de los datos.

La decisión cuyo el periférico de integrar es a menudo difícil. La flexibilidad a menudo comercial de las frecuencias de funcionamiento de los vendedores del microcontrolador y del diseño de sistema contra requisitos del tiempo-a-mercado de sus clientes y coste de sistema más bajo total. Los fabricantes tienen que balancear la necesidad de reducir al mínimo el tamaño de la viruta contra funcionalidad adicional.

Las arquitecturas del microcontrolador varían extensamente. Algunos diseños incluyen corazones de fines generales del microprocesador, con uno o más las funciones de la ROM, del RAM, o de la entrada-salida integradas sobre el paquete. Otros diseños son especialmente diseñados para los usos del control. Un sistema de instrucción del microcontrolador tiene generalmente muchas instrucciones previstas para que bit-wise las operaciones hagan que los programmas de control más condensan. Por ejemplo, un procesador de fines generales pudo requerir varias instrucciones de probar un pedacito en un registro y de ramificar si se fija el pedacito, donde un microcontrolador podría tener una sola instrucción que proporcionaría esa función común-requerida.

Volúmenes grandes

Los microcontroladores toman la parte más grande de ventas en el mercado más ancho del microprocesador. Sobre el 50% está el " simple" los reguladores, y otros 20% son más los procesadores de señal numérica especializados (DSPs) . Un hogar típico en un país desarrollado es probable tener solamente uno o dos microprocesadores de fines generales pero en alguna parte entre un y dos microcontroladores docena. Un mediados de automóvil típico de la gama tiene tanto como 50 o más microcontroladores. Pueden también ser encontrados en casi cualquier dispositivo eléctrico : El de los hornos microondas de las lavadoras llama por teléfono a etc.

Los fabricantes han producido a menudo versiones especiales de sus microcontroladores para ayudar al desarrollo del soporte físico y de programas del sistema de blanco. Éstos han incluido las versiones del EPROM que tienen un " window" en la tapa del dispositivo a través de el cual la memoria del programa se puede borrar por la luz ultravioleta, lista para reprogramar después de programar (" burn") y ciclo de la prueba.

Una opción económica para los niveles intermedios de producción (algunas anotan generalmente a unos miles piezas) es un microcontrolador programable (OTP) de una sola vez. Esto utiliza el mismo muere como la versión ULTRAVIOLETA del EPROM de la pieza, y se programa en el mismo equipo, pero el paquete no incluye la ventana costosa del cuarzo requerida para admitir la luz UV encendido a la viruta.

Otras versiones pueden estar disponibles donde la ROM está alcanzada como dispositivo externo algo que como memoria interna. Un programador simple del EPROM, algo que un programador más complejo y más costoso del microcontrolador, puede entonces ser utilizado, no obstante hay una pérdida potencial de funcionalidad con las salidas del perno que son implicadas con el registro de dirección de la memoria externo algo que para la entrada-salida general. Este la clase de dispositivos lleva generalmente un coste más alto pero si las cantidades de la producción de la blanco son pequeñas, ciertamente en el caso de un aficionado a los hobbys, pueden ser la opción más económica comparada con las cargas de la disposición implicadas en dispositivos programados de la máscara.

Un microcontrolador más raramente encontrado del desarrollo es el " piggyback" versión. Este dispositivo no tiene ninguna memoria interna de la ROM ; en lugar fijar las salidas en la tapa de la forma del microcontrolador un zócalo en el cual un dispositivo de memoria estándar del programa del EPROM pueda ser instalado. La ventaja de este acercamiento es el lanzamiento de los pernos del microcontrolador para el uso de entrada y de la salida algo que memoria del programa. Estas clases de dispositivos son normalmente costosas y son imprácticas para todo menos la fase de desarrollo de un proyecto o de cantidades muy pequeñas de la producción.

El uso de dispositivos field-programmable en un microcontrolador puede permitir la actualización del campo de los soportes lógico inalterable o permitir últimas revisiones de la fábrica a los productos que han estado montados pero no todavía enviados. La memoria programable también reduce el plazo de ejecución requerido para el despliegue de un nuevo producto.

Donde una gran cantidad de sistemas serán hechos (decir, varios miles), el coste de una memoria mask-programmed se amortiza sobre todos los productos vendidos. Se utiliza un proceso más simple del circuito integrado, y el contenido de la memoria de acceso único en la lectura se fija en el paso pasado de la fabricación de patatas fritas a la inglesa en vez después de la asamblea y de la prueba. Sin embargo, las piezas mask-programmed no se pueden poner al día en el campo. Si las actualizaciones de los soportes lógico inalterable del producto todavía se comtemplan, un zócalo se puede utilizar para sostener el regulador que se puede entonces substituir por un técnico del servicio, si procede.

Ambientes de programación

Los microcontroladores fueron programados original solamente en el de lenguaje de ensamblaje, pero los varios lenguajes el de programación de alto nivel ahora están también en de uso común para apuntar los microcontroladores. Estas idiomas se diseñan especialmente para el propósito, o las versiones de idiomas de fines generales tales como el lenguaje de programación C. Los recopiladores para las idiomas de fines generales tendrán típicamente algunas restricciones así como los realces para mejorar la ayuda las características únicas de microcontroladores.

El soporte lógico inalterable del intérprete está también disponible para algunos microcontroladores. El 8052 de Intel y el Z8 de Zilog estaba disponible con BASIC muy a principios de, y el BASIC es más usado recientemente en la estampilla MCUs del BASIC.

Algunos microcontroladores tienen ambientes para ayudar a ciertos tipos que se convierten de usos, e. procesadores de Blackfin del dispositivo análogo con el ambiente de LabVIEW y su " de programación del lenguaje; G".

Los simuladores están disponibles para algunos microcontroladores, por ejemplo en el ambiente MPLAB del microchip. Éstos permiten que un revelador analice lo que debe ser el comportamiento del microcontrolador y de su programa si él utilizaba la partición real. Un simulador demostrará el estado de procesador interno y también el de las salidas, así como permitir que las señales de entrada sean generadas. Mientras que por una parte la mayoría de los simuladores serán limitados de no poder simular mucho otro hardware en un sistema, pueden ejercitar las condiciones que pueden de otra manera ser duras de reproducirse en la voluntad en la puesta en práctica física, y pueden ser la manera más rápida de eliminar errores y de analizar de problemas.

Los microcontroladores recientes integraron con el de la en-viruta eliminan errores del trazado de circuito de alcanzado por el emulador In-circuit que vía el JTAG permite a un programador eliminar errores del software de un sistema encajado con una depuración .

Estado latente de la interrupción

En contraste con las computadoras de fines generales, microcontroladores usados en búsqueda encajada de los sistemas a menudo para reducir al mínimo el estado latente de la interrupción sobre rendimiento de procesamiento de la instrucción.

Cuando un dispositivo electrónico causa una interrupción, el intermedio resulta, los registros, tiene que ser ahorrado antes de que el software responsable de manejar la interrupción pueda funcionar, y entonces debe ser puesto detrás después de que sea finished. Si hay más registros, este ahorro y proceso de la restauración tarda más tiempo, aumentando el estado latente.

el Bajo-estado latente MCUs tiene generalmente relativamente pocos registros en sus unidades centrales de proceso, o tienen " registers" de la sombra;, un sistema de registro duplicado que es utilizado solamente por el software de la interrupción.

Historia

El primer microcontrolador era Intel 8048 lanzados en el 1976 .

Plataformas del desarrollo para los aficionados a los hobbys

Para casi cada fabricante de microcontroladores pelados, hay varias compañías que reembalan sus productos en paquetes aficionado a los hobbys-más amistosos. Su producto es a menudo un MCU cargado con un BASIC o un intérprete similar, soldado sobre un tablero con la misma huella que un paquete en línea dual del Pin para la creación de un prototipo conveniente, y posiblemente algunos componentes externos tales como una fuente del regulador y del reloj de la energía. El PICmicros parece ser muy popular aquí, posiblemente debido a la buena protección estática. Ejemplos más de gran alcance (e. más rápidamente ejecución, más RAM y espacio del código) se basan en las virutas de Atmel AVR o de Hitachi y ahora ARMAN.

Arduino

El Arduino es una plataforma computacional física de la abrir-fuente basada en un tablero simple de la entrada-salida y un entorno de desarrollo que ejecute la lengua del proceso/del cableado. Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos independientes o se puede conectar con el software en su computadora (e. de destello, proceso, MaxMSP). Los tableros pueden ser montados a mano o ser comprados premontado; el IDE de la abrir-fuente se puede transferir para libre. Arduino utiliza un microcontrolador ATmega8 o ATmega168 de la serie de Atmel AVR de Atmel.

Plataformas de Parallax, Inc.

Producto de la paralaje la estampilla del BASIC. Éstos son microcontroladores del PIC del microchip programados con un intérprete que procese un programa almacenado en un external EEPROM. Varios diversos módulos están disponibles de variar velocidades de proceso, tamaños del RAM, y de EEPROM. La estampilla del BASIC es utilizada por Parallax como plataforma para la programación introductoria y los kits robóticos.

La SX-Llave es herramienta de desarrollo de la paralaje para la línea de SX de microcontroladores, apoyando cada viruta de SX disponible en el comercio. Usar el software libre de la SX-Llave (de lenguaje de ensamblaje), o el recopilador de SX/B (lengua del Básico-estilo) de la paralaje, la herramienta de programación de la SX-Llave puede programar el en-sistema de las virutas de SX y realizar el depuración in-circuit del fuente-nivel.

El propulsor es un microcontrolador multifilar desarrollado por Parallax, Inc. que la versión actual lanzada ofrece ocho corazones 32bit, cada funcionamiento independiente en 80MHz, y 32 pernos de la entrada-salida. Se programa en una lengua nombrada SPIN (TM) que fue desarrollado por Parallax para apoyar este micr3ofono único.

PICAXE

Esta gama PICAXE de reguladores de Revolution Education Limited también se basa sobre el PICs del microchip y se programa con un intérprete del BASIC. Usar EEPROM interno o el flash para almacenar el programa de usuario, entregan una solución monopastilla y son absolutamente baratos. Un programador de PICAXE es simplemente un enchufe serial más dos resistores, y el software de desarrollo completo, la documentación comprensiva y las notas de uso están todo disponibles gratuitamente.

Básico-como lenguaje de programación es casi idéntico a eso usado por la estampilla 1 (BS1) Basic de Parallax's pero se ha realzado para apoyar el hardware de la en-viruta y la funcionalidad adicional. En común con el lenguaje de programación BS1, el PICAXE tiene ayuda solamente para un número limitado de variables, pero permite el acceso al RAM interno para el almacenaje que ayuda superado esa limitación.X visual IDE (el redactor programado) introdujeron “recopiladores realzados” las construcciones programadas block-structured de esa ayuda más la compilación condicional y otros directorios.

Apuntado inicialmente en el sector educativo BRITÁNICO, el uso del PICAXE se ha separado a los aficionados a los hobbys y a los semi-professionals, y puede también ser encontrado dentro de algunos productos comerciales.

A-WIT Technologies, Inc.

A-WIT Technologies, Inc. tiene un módulo del microcontrolador nombrado la ESTAMPILLA de C, junto con tableros de la ayuda, los kits, y las herramientas de software e infraestructura. La ESTAMPILLA de C se diseña alrededor de un microcontrolador del PIC, y se programa en un subconjunto muy de uso fácil del lenguaje-c estándar llamado WC que sea fácil y de gran alcance, porque confía en la infraestructura suministrada del software de los Uno-Ingenios. Este módulo del microcontrolador es muy comprable, y tiene 48 pernos, 35 KiB de la memoria, y funciona en 40 megaciclos. La ESTAMPILLA de C también tiene un arsenal extenso de los accesorios y de los componentes, que son apoyados por las interfaces de Uno-Ingenio que permite conectividad inconsútil. Esto, alternadamente, realza la facilidad del desarrollo de sistema completo.

Comfile Technology Inc.

Comfile Technology Inc. produce una serie de microcontroladores calificados como CUBLOC y CuTOUCH, usar el procesador ATmega128 de Atmel. Son mismo precio competitivo, siendo usos industriales dirigidos, e incluyen características tales como lógica de la escala además del BASIC, de una memoria del programa de 80 kB, y de la modulación de anchura de pulso del hardware. Su foco está en desarrollar los reguladores industriales que son rápidos, fáciles de utilizar, y versátiles. CuTOUCH de la tecnología de Comfile es un regulador visual de la pantalla táctil que se puede programar en el BASIC y la lógica de la escala.

Coridium ARMexpress

ARMexpress es el primer de una nueva familia (estampar-clasificado) de reguladores DIP-24 que combinen una CPU del BRAZO de 60 megaciclos con un recopilador del BASIC del builtin para alcanzar nuevos niveles de funcionamiento en este factor de forma. Esta combinación hace esto simple utilizar pero el regulador muy rápido una buena opción para el constructor o el integrador de sistema del prototipo. 40K del código y 40K de datos están disponibles para el usuario, y cifran a rivales de la velocidad que de los programas escritos en la C. El dialecto del BASIC se ajusta más a Visual Basic, pero tiene extensiones del hardware como PBASIC.

ZX-24, ZX-40, ZX-44

Las series MCUs de ZX se basan en los procesadores ATmega32 y ATmega644 de Atmel. Los dispositivos hacen funcionar una máquina virtual campo-aumentable que ofrezca matemáticas polivalente, de 32 bits incorporada de la coma flotante y 1.5K del RAM para los programas de usuario. Los trabajos m3ultiple facilitan un acercamiento más estructurado a la codificación para los dispositivos del interfaz que requieren el servicio rápido, e. dispositivos seriales, telecontroles infrarrojos, etc.

El lenguaje de programación para la serie de ZX es ZBasic, un dialecto moderno de básico modelado después de Visual Basic de Microsoft. Los realces sobre el dialecto básico típico de MCU incluyen la disponibilidad de las subrutinas/de las funciones dadas parámetros que apoyan las variables locales, tipo fuerte que comprueba, tipos definidos por el usario (estructuras), variables basadas, tipos de datos del secundario-octeto (mordidos y mordisco).

Ver también

Sistema encajado
Microarchitecture
Emulador In-circuit (ICE)
Lista de los microcontroladores comunes
Microbotics
Contiki

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Zenithic

Suaza

Random links:

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