1. ¿Qué es un microcontrolador?

Fig 1.1 Fotografía de algunos microcontroladores de la empresa Microchip

Un microcontrolador es un circuito integrado digital que puede ser usado para muy diversos propósitos debido a que es programable. Está compuesto por una unidad central de proceso (CPU), memorias (ROM y RAM) y líneas de entrada y salida (periféricos).

Como podrás darte cuenta, un microcontrolador tiene los mismos bloques de funcionamiento básicos de una computadora lo que nos permite tratarlo como un pequeño dispositivo de cómputo.

¿Qué se puede hacer con un microcontrolador?

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Fig 1.2 Motor paso a paso controlado a través de un microcontrolador

Un microcontrolador puede usarse para muchas aplicaciones algunas de ellas son: manejo de sensores, controladores, juegos, calculadoras, agendas, avisos lumínicos, secuenciador de luces, cerrojos electrónicos, control de motores, relojes, alarmas, robots, entre otros. El límite es la imaginación.

¿Cómo funciona un microcontrolador?

Como el hardware ya viene integrado en un solo chip, para usar un microcontrolador se debe especificar su funcionamiento por software a través de programas que indiquen las instrucciones que el microcontrolador debe realizar. En una memoria se guardan los programas y un elemento llamado CPU se encarga de procesar paso por paso las instrucciones del programa. Los lenguajes de programación típicos que se usan para este fin son ensamblador y C, pero antes de grabar un programa al microcontrolador hay que compilarlo a hexadecimal que es el formato con el que funciona el microcontrolador.

Para diseñar programas es necesario conocer los bloques funcionales básicos del microcontrolador, estos bloques son:

  • CPU (Unidad central de proceso)
  • Memoria ROM (Memoria de solo lectura)
  • Memoria RAM (Memoria de acceso aleatorio)
  • Líneas de entrada y salida (Periféricos)

La forma en la que interactúan estos bloques dependerá de su arquitectura (capítulo 2).

 La CPU posee, de manera independiente, una memoria de acceso rápido para almacenar datos denominada registros, si estos registros son de 8 bits se dice que el microcontrolador es de 8 bits.

¿Qué se necesita para grabar un programa en un microcontrolador?

Se necesita básicamente tres cosas:

  1. Una computadora
  2. Software de programación (incluyendo un compilador).
  3. Un circuito programador

Y obviamente también se necesita un microcontrolador.

La computadora, a través del software de grabación, se encarga de enviar el programa que se desea grabar al microcontrolador por intermedio del circuito programador. Los detalles de este proceso se darán en la unidad IV.

¿Dónde consigo lo necesario?

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fig 1.3 Algunas empresas destacadas en la fabricación de microcontroladores

Microchip Technology, denominada comúnmente Microchip es una de las empresas líderes en la fabricación de microcontroladores. Para esta empresa, los microcontroladores se conocen con el apodo “PIC”. Debido a sus bajos costos, desempeño eficiente, gran documentación y fácil adquisición de los kit de desarrollo, los microcontroladores de Microchip, conocidos simplemente como PIC, serán  los que utilizaré a lo largo del tutorial.

Atmel, otra empresa líder en este campo es famosa por crear los microcontroladores sobre los que se basan los arduinos. Existen otras alternativas, ofrecidas por empresas como Texas Instruments, Freescale, entre otras. Sus productos pueden ser encontrados en tiendas de electrónica, aunque no siempre se consiguen fácilmente por lo que podemos acudir a las ventas por internet para obtenerlos.

Si no dispones de lo necesario para grabar un microcontrolador o si ni siquiera dispones de uno puedes empezar por estudiarlo a través de simulaciones (detalles en la unidad III). Un programa reconocido para este tipo de simulación es el proteus (ISIS), pero hay que advertir que una simulación es solo una ayuda, a veces las simulaciones pueden tener comportamientos diferentes a los que ocurrirían en la vida real.

¿Y ahora qué…?

Por ahora solo nos introducimos en el mundo de los microcontroladores pero aún queda por saber lo más importante: conocer la forma en la que funcionan y elaborar los programas que controlen ese funcionamiento, de eso tratará este tutorial.