ORÍGENES DE LOS MICROCONTROLADORES
En el año 1969, un equipo de ingenieros japoneses de la compañía
BUSICOM llegó a Estados Unidos con una idea, ellos deseaban usar para sus
Proyectos pocos circuitos integrados de los que se usaban en las calculadoras.
La proposición se hizo a INTEL, y Marcian Hoff era el responsable del proyecto.
Ya que él era quien tenía experiencia trabajando con una computadora (PC)
PDP8, se le ocurrió pensar en una solución fundamentalmente diferente en lugar
de la construcción sugerida. Esta solución presumía que la función del circuito
integrado se determinaría por un programa almacenado en él. Eso significaba
que la configuración sería más simple, pero que requeriría mucho más memoria
de lo que requería el proyecto que propusieron los ingenieros japoneses.
Después de un tiempo, aunque los ingenieros japoneses probaron soluciones
más fáciles, la idea de Marcian ganó, y el primer microprocesador nació. Para
transformar esta idea en un producto ya fabricado, Federico Faggin, se unió a
INTEL, y en sólo 9 meses tuvo éxito. INTEL obtuvo los derechos para vender
este "bloque integrado" en 1971. Primero, compraron la licencia de la compañía
BUSICOM, que no tenía idea del tesoro que poseían. Durante ese año, apareció
en el mercado un microprocesador que se llamó 4004, este fue el primer
microprocesador de 4 bits con velocidad de 6 000 operaciones por segundo. No
mucho tiempo después de eso, la compañía americana CTC pidió a INTEL y
Texas Instruments que hiciera un microprocesador de 8 bits. Aunque después a
CTC no le interesó mas la idea, Intel y Texas Instruments siguieron trabajando
en el microprocesador y el primero de abril de 1972, el microprocesador de 8 bits
aparece en el mercado con el nombre de 8008. Podía direccionar 16 Kb de
memoria, con un set de 45 instrucciones y una velocidad de 300 000
operaciones por segundo. Este microprocesador es el predecesor de todos los
microprocesadores de hoy. Intel mantuvo sus desarrollos y saco al mercado el
procesador de 8 bits bajo el nombre 8080, el cual podía direccionar 64Kb de
memoria, con 75 instrucciones, a un precio de 360 dlls.
En otra compañía americana, Motorola, comprendieron rápidamente lo
que estaba sucediendo, así que ellos sacaron al mercado su microprocesador
de 8 bits, el 6800. Su constructor principal era Chuck Peddle, y junto con el
procesador, Motorola fue la primera compañía en hacer otros periféricos como el
6820 y el 6850. En ese momento muchas compañías reconocieron importancia
de los microprocesadores y empezaron sus propios desarrollos. Chuck Peddle
abandonó Motorola para unirse a la Tecnología MOS y se mantuvo trabajando
intensamente en el desarrollo de los microprocesadores.
Un evento muy importante tuvo lugar en la historia de microprocesadores
en una exhibición de WESCON en 1795 en Estados Unidos. La Tecnología MOS
anunció que estaba comercializando los microprocesadores 6501 y 6502 a 25
dlls. Cada uno, y que los compradores podrían adquirirlos inmediatamente. Esto
era tan extraordinario, que algunas personas creyeron que era un escándalo,
considerando que los competidores estaban vendiendo el 8080 y el 6800 a 179
dlls. Cada uno. Intel y Motorola bajaron sus precios en el primer día de la
exhibición como una respuesta a su competidor, 69.95 por microprocesador.
Motorola reclama a la Tecnología de MOS y a Chuck Peddle el haberles copiado
su 6800. La Tecnología MOS suspende la fabricación del 6501, pero siguen
produciendo el 6502. Los 6502 eran microprocesadores de 8 bits, 56
instrucciones y la capacidad de direccionar 64Kb de memoria directamente. Para
reducir el costo, el 6502 se vuelve muy popular, así que se instala en las
computadoras tales como: KIM-1, Apple I, Apple II, Atari, Comodore, Acorn, Oric,
Galeb, Orao, Ultra, y muchas otras. Y muy pronto aparecieron varios fabricantes
del 6502 (Rockwell, Sznertek, GTE, NCR, Ricoh, y Comodore quienes toman la
Tecnología MOS) el cual estaba en su momento de apogeo y se vendía a una
velocidad de 15 millones de procesadores por año. Otros, sin embargo, no se
rindieron. Federico Faggin deja Intel, y empieza su propio Zilog Inc.
En 1976, Zilog anuncia el Z80. Durante la fabricación de este
microprocesador, Faggin toma una decisión giratoria. Sabiendo que ya se han
desarrollado muchos programas para 8080, Faggin sabía que muchos se
quedarían fieles a ese microprocesador. Así que decide diseñar un nuevo
procesador que pueda ser compatible con 8080, o que sea capaz de desarrollar
todos los programas que ya se habían escrito para el 8080. Además de estas
características, se agregaron muchas otras para que el Z80 fuera un
microprocesador muy poderoso. Podía direccionar 64 Kb de memoria, tenía 176
instrucciones, un gran número de registros, una opción para refresco de
memoria dinámica de la RAM, mayor velocidad de trabajo etc. El Z80 fue un
gran éxito y todos cambiaron del 8080 al Z80. Puede decirse que el Z80 fue el
microprocesador comercializado más exitoso de ese tiempo. Además de Zilog,
también aparecieron otros nuevos fabricantes como Mostek, NEC, SHARP, y
SGS. Z80 estaba en el corazón de muchas computadoras como en Spectrum,
Partner, TRS703, Z-3 etc.
En 1976, Intel propone una versión mejorada del microprocesador de 8
bits, al cual nombró 8085. Sin embargo, el Z80 era tan bueno que Intel perdió la
batalla. Aunque más procesadores aparecían en el mercado (6809, 2650,
SC/MP etc.), ya todo estaba decidido. Ya no había grandes mejoras departe
de los fabricantes para hacer algo nuevo, así que el 6502 y el Z80 junto con el
6800 permanecieron como los representantes principales de los
microprocesadores de 8 bits de ese tiempo.
Inicialmente cuando no existan los microprocesadores las personas se ingeniaban en diseñar sus circuitos electrónicos y los resultados estaban expresados en diseños que implicaban muchos componentes electrónicos y cálculos matemáticos. Un circuito lógico básico requería de muchos elementos como transistores, resistencias.
Al principio se creía que el manejo de un microprocesador era para aquellas personas con un coeficiente intelectual muy alto; Por lo contrario con la aparición de este circuito integrado todo sería mucho más fácil de entender y los diseños electrónicos serian mucho más pequeños y simplificados.
Los microcontroladores están conquistando el mundo, pero la invasión acaba de comenzar y el nacimiento del siglo XXI será testigo de la conquista masiva de estos diminutos computadores, que gobernarán la mayor parte de los aparatos que se fabrican hoy en días. Cada vez existen más productos que incorporan un Microcontrolador con el fin de aumentar sustancialmente sus prestaciones, reducir su tamaño y costo, mejorar su fiabilidad.
El funcionamiento y aplicaciones de los microcontroladores y los microprocesadores permiten profundizar en los aspectos tecnológicos de las arquitecturas de las nuevas computadoras, convirtiéndose de esta forma en una herramienta útil para el desarrollo de variadas aplicaciones que contribuyen al avance tecnológico y desarrollo integral de la sociedad. Estas aplicaciones que han surgido con propósitos, para solucionar las diversas necesidades existentes, que frustraban la realización de actividades ejecutadas por personas en los diferente escenarios industriales, empresariales entre otros.
Las circunstancias con las que nos encontramos hoy en el campo de los microcontroladores tienen sus raíces en el desarrollo de la tecnología de los circuitos integrados. Este desarrollo ha hecho posible contener cientos de miles de transistores en un solo chip. Ése era uno de los requisitos previos para la producción de los microprocesadores, y las primeras computadoras eran hechas agregando periféricos externos como la memoria, timers etc. lo que aumentaba el volumen de los circuitos integrados. Estos circuitos integrados contenían procesador y periféricos. Así es cómo se desarrollo el primer chip que contenía una microcomputadora, o lo que después se llegaría a conocer como un microcontrolador.
Para desencadenar la temática propuesta acerca de las similitudes, diferencias, de los microprocesadores y microcontroladores, es necesario que el lector tenga un poco de conocimiento sobre el tema.
El µC es un computador completo, aunque de limitadas prestaciones, que está contenido en el chip de un circuito integrado programable y se destina a gobernar una sola tarea con el programa que reside en su memoria. Sus líneas de entrada/salida soportan el conexionado de los sensores y actuadores del dispositivo a controlar.
Las partes principales de un microcontrolador son:
- Procesador: La necesidad de conseguir elevados rendimientos en el procesamiento de las instrucciones ha desembocado en el empleo generalizado de procesadores de arquitectura Harvard frente a las tradicionales que seguían la arquitectura Von Neumann.
- Memoria no volatín para contener el programa:
Hay cinco tipo de memoria para soportar estas función, estas son:
ROM. Se graba el chip durante su fabricación, implica costos altos y solo se recomienda cuando se produce en serie.
EPROM. Se graba con un dispositivo que es gobernado mediante un computador personal.
OTP. Se graba por el usuario igual que la memoria EPROM, a diferencia de la EPROM la OTP se puede grabar solamente una vez.
EEPROM. La grabación es similar a la de las memorias EPROM y OTP, la diferencia es que el borrado se efectúa de la misma forma que el grabado, o sea eléctricamente.
FLASH. Posee las mismas características que la EEPROM, pero esta tiene menor consumo de energía y mayor capacidad de almacenamiento.
Memoria de lectura y escritura para guardar los datos
Algunos microcontroladores manejan la memoria RAM estática (SRAM), otros como el PIC16F84A disponen de una memoria de datos del tipo EEPROM.
Línea de E/S para los controladores de periféricos
Comunicación paralelo
Comunicación serial
Diversas puertas de comunicación A excepción de dos pines para la alimentación, dos para el cristal de cuarzo y una más para provocar el Reset, los restantes pines de un microcontrolador sirven para soportar con los periféricos externos que controla.
