comparativa de microcontroladores actuales.

COMPARATIVA DE
MICROCONTROLADORES ACTUALES.
1.- ¿Qué es un microcontrolador?
Un microcontrolador es un computador completo (microprocesador + E/S +
memoria + otros periféricos), 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.
2.- Diferencia entre microprocesador y microcontrolador
El microprocesador es un circuito integrado que contiene la Unidad Central
de Proceso (UCP), también llamada procesador, de un computador. La UCP está
formada por la Unidad de Control, que interpreta las instrucciones, y el camino de
datos, que las ejecuta.
Los pines de un microprocesador sacan al exterior las líneas de sus buses
de direcciones, datos y control, para permitir conectarle con la Memoria y los
Módulos de E/S y configurar un computador implementado por varios circuitos
integrados. Se dice que un microprocesador es un sistema abierto porque su
configuración es variable de acuerdo con la aplicación a la que se destine.
Estructura de un sistema abierto basado en un microprocesador. La
disponibilidad de los buses en el exterior permite que se configure a la medida de
la aplicación.
Si sólo se dispusiese de un modelo de microcontrolador, éste debería tener
muy potenciados todos sus recursos para poderse adaptar a las exigencias de las
diferentes aplicaciones. En la práctica cada fabricante de microcontroladores
oferta un elevado número de modelos diferentes, desde los más sencillos hasta
los más poderosos. Es posible seleccionar la capacidad de las memorias, el
número de líneas de E/S, la cantidad y potencia de los elementos auxiliares, la
velocidad de funcionamiento, etc. Por todo ello, un aspecto muy destacado del
diseño es la selección del microcontrolador a utilizar.
El microcontrolador es un sistema cerrado. Todas las partes del computador
están contenidas en su interior y sólo salen al exterior las líneas que gobiernan los
periféricos.
3.- Diversidad de usos de un microcontrolador
Las extensas áreas de aplicación de los microcontroladores, que se pueden
considerar ilimitadas, como pueden ser juguetes, horno microondas, frigoríficos,
televisores, computadoras, impresoras, módems, el sistema de arranque de
nuestro coche, etc.
4.- El mercado de los microcontroladores.
Existe una gran diversidad de microcontroladores. Quizá la clasificación
más importante sea entre microcontroladores de 4, 8, 16 ó 32 bits. Aunque las
prestaciones de los microcontroladores de 16 y 32 bits son superiores a los de 4 y
8 bits, la realidad es que los microcontroladores de 8 bits dominan el mercado y
los de 4 bits se resisten a desaparecer. La razón de esta tendencia es que los
microcontroladores de 4 y 8 bits son apropiados para la gran mayoría de las
aplicaciones,
lo
que
hace
absurdo
emplear
micros
más
potentes
y
consecuentemente más caros.
Uno de los sectores que más tira del mercado del microcontrolador es el
mercado automovilístico. De hecho, algunas de las familias de microcontroladores
actuales se desarrollaron pensando en este sector, siendo modificadas
posteriormente para adaptarse a sistemas más genéricos. El mercado del
automóvil es además uno de los más exigentes: los componentes electrónicos
deben operar bajo condiciones extremas de vibraciones, choques, ruido, etc. y
seguir siendo fiables.
En cuanto a las técnicas de fabricación, cabe decir que prácticamente la
totalidad de los microcontroladores actuales se fabrican con tecnología CMOS 4
(Complementary Metal Oxide Semiconductor). Esta tecnología supera a las
técnicas anteriores por su bajo consumo y alta inmunidad al ruido.
La distribución de las ventas según su aplicación es la siguiente:
Una 30% se absorbe en las aplicaciones relacionadas con los
computadores y sus periféricos.
Otro 25% se utiliza en las aplicaciones de consumo (electrodomésticos,
juegos, TV, vídeo, etc.)
El 20% de las ventas mundiales se destinó al área de las comunicaciones.
Un 15% fue empleado en aplicaciones industriales.
El resto de los microcontroladores vendidos en el mundo, aproximadamente
un 10% fueron adquiridos por las industrias de automoción.
También los modernos microcontroladores de 32 bits van afianzando sus
posiciones en el mercado, siendo las áreas de más interés el procesamiento de
imágenes, las comunicaciones, las aplicaciones militares, los procesos industriales
y el control de los dispositivos de almacenamiento masivo de datos.
5.- Arquitectura básica
Aunque inicialmente todos los microcontroladores adoptaron la arquitectura
clásica de von Neumann, en la actualidad se impone la arquitectura Harvard.
La arquitectura de von Neumann se caracteriza por disponer de una sola
memoria principal donde se almacenan datos e instrucciones de forma indistinta. A
dicha memoria se accede a través de un sistema de buses único (direcciones,
datos y control).
La arquitectura Harvard dispone de dos memorias independientes una, que
contiene sólo instrucciones y otra, sólo datos. Ambas disponen de sus respectivos
sistemas de buses y es posible realizar operaciones de acceso (lectura o
escritura) simultáneamente en ambas memorias.
5.1. El procesador o UCP
Es el elemento más importante del microcontrolador y determina sus
principales características, tanto a nivel hardware como software.
Se encarga de direccionar la memoria de instrucciones, recibir la instrucción
en curso, su decodificación y la ejecución de la operación que implica dicha
instrucción, así como la búsqueda de los operandos y el almacenamiento del
resultado.
Existen tres orientaciones en cuanto a la arquitectura y funcionalidad de los
procesadores actuales.
CISC: Un gran número de procesadores usados en los microcontroladores
están basados en la filosofía CISC (Computadores de Juego de Instrucciones
Complejo). Disponen de más de 80 instrucciones máquina en su repertorio,
algunas de las cuales son muy sofisticadas y potentes, requiriendo muchos ciclos
para su ejecución.
Una ventaja de los procesadores CISC es que ofrecen al programador
instrucciones complejas que actúan como macros.
RISC: Tanto la industria de los computadores comerciales como la de los
microcontroladores están decantándose hacia la filosofía RISC (Computadores de
Juego de Instrucciones Reducido). En estos procesadores el repertorio de
instrucciones máquina es muy reducido y las instrucciones son simples y,
generalmente, se ejecutan en un ciclo.
La sencillez y rapidez de las instrucciones permiten optimizar el hardware y
el software del procesador.
SISC (Computadores de Juego de Instrucciones Específico): En los
microcontroladores destinados a aplicaciones muy concretas, el juego de
instrucciones, además de ser reducido, es "específico", es decir, las instrucciones
se adaptan a las necesidades de la aplicación prevista.
5.2. Memoria
En los microcontroladores la memoria de instrucciones y datos está
integrada en el propio chip. Una parte debe ser no volátil, tipo ROM, y se destina a
contener el conjunto de instrucciones que ejecuta la aplicación. Otra parte de
memoria es del tipo RAM, volátil, y se destina a guardar las variables y los datos.
Según el tipo de memoria ROM que dispongan los microcontroladores, la
aplicación y utilización de los mismos es diferente. Las cinco versiones de
memoria no volátil que se pueden encontrar en los microcontroladores del
mercado son:
1º. ROM con máscara
Es una memoria no volátil de sólo lectura cuyo contenido se graba durante
la fabricación del chip. El elevado coste del diseño de la máscara sólo hace
aconsejable el empleo de los microcontroladores con este tipo de memoria cuando
se precisan grandes cantidades de los mismos.
2ª. OTP
Es una memoria no volátil de sólo lectura "programable una sola vez" por el
usuario. OTP (One Time Programmable).
La versión OTP es recomendable cuando la tirada del producto es baja , o
bien, en la construcción de prototipos y series muy pequeñas.
3ª EPROM
Los microcontroladores que disponen de memoria EPROM (Erasable
Programmable Read OnIy Memory) pueden borrarse y grabarse muchas veces. Si
se desea borrar el contenido, disponen de una ventana de cristal en su superficie
por la que se somete a la EPROM a rayos ultravioleta durante varios minutos. Las
cápsulas son de material cerámico y son más caros que los microcontroladores
con memoria OTP que están hechos generalmente con plástico.
4ª EEPROM
Se trata de memorias de sólo lectura, programables y borrables
eléctricamente EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read OnIy Memory).
No disponen de ventana de cristal en la superficie.
Los microcontroladores dotados de memoria EEPROM una vez instalados
en el circuito, pueden grabarse y borrarse cuantas veces se quiera sin ser
retirados de dicho circuito. Para ello se usan "grabadores en circuito" que
confieren una gran flexibilidad y rapidez a la hora de realizar modificaciones en el
programa de trabajo.
El número de veces que puede grabarse y borrarse una memoria EEPROM
es finito, por lo que no es recomendable una reprogramación continua.
Este tipo de memoria es relativamente lenta.
5ª FLASH
Se trata de una memoria no volátil, de bajo consumo, que se puede escribir
y borrar, es programable en el circuito, es más rápida que la EEPROM y tolera
más ciclos de escritura/borrado.
5.3. Puertas de Entrada y Salida
La principal utilidad de las líneas de E/S es comunicar al computador
interno con los periféricos exteriores.
Según los controladores de periféricos que posea cada modelo de
microcontrolador, las líneas de E/S se destinan a proporcionar el soporte a las
señales de entrada, salida y control.
Algunos modelos disponen de recursos que permiten directamente esta
tarea, entre los que destacan:
UART, adaptador de comunicación serie asíncrona.
USART, adaptador de comunicación serie síncrona y asíncrona
Puerta paralela esclava, para poder conectarse con los buses de otros
microprocesadores.
USB (Universal Serial Bus), bus moderno serie para los PC.
Bus I2C, interfaz serie de dos hilos desarrollado por Philips.
CAN (Controller Area Network), para permitir la adaptación con redes de
conexionado multiplexado desarrollado conjuntamente por Bosch e Intel para el
cableado de dispositivos en automóviles.
5.4. Reloj principal
Todos los microcontroladores disponen de un circuito oscilador que
sincroniza de todas las operaciones del sistema.
Generalmente, el circuito de reloj está incorporado en el microcontrolador y
sólo se necesitan unos pocos componentes exteriores para seleccionar y
estabilizar la frecuencia de trabajo.
5.5. Recursos auxiliares
Cada fabricante oferta numerosas versiones de una arquitectura básica de
microcontrolador. En algunas amplía las capacidades de las memorias, en otras
incorpora nuevos recursos, en otras reduce las prestaciones al mínimo para
aplicaciones muy simples, etc. La labor del diseñador es encontrar el modelo
mínimo que satisfaga todos los requerimientos de su aplicación. De esta forma,
minimizará el coste, el hardware y el software.
Los principales recursos específicos que incorporan los microcontroladores
son:
• Temporizadores o "Timers".
Se emplean para controlar periodos de tiempo (temporizadores) y para
llevar la cuenta de acontecimientos que suceden en el exterior (contadores).
• Perro guardián o "Watchdog".
Temporizador que cuando se bloquea el sistema, provoca un reset
automáticamente.
• Protección ante fallo de alimentación o "Brownout".
Se trata de un circuito que resetea al microcontrolador cuando el voltaje de
alimentación (VDD) es inferior a un voltaje mínimo ("brownout").
• Estado de reposo o de bajo consumo.
Para ahorrar energía cuando el microcontrolador no está funcionando, éstos
disponen de una instrucción especial (SLEEP en los PIC), que les pasa al estado
de reposo o de bajo consumo, en el cual los requerimientos de potencia son
mínimos. Al activarse una interrupción ocasionada por el acontecimiento
esperado, el microcontrolador se despierta y reanuda su trabajo.
• Conversor A/D (CAD).
Los
microcontroladores
que
incorporan
un
Conversor
A/D
(Analógico/Digital) pueden procesar señales analógicas.
• Conversor D/A (CDA).
Transforma los datos digitales obtenidos del procesamiento del computador
en su correspondiente señal analógica.
• Comparador analógico.
Algunos modelos de microcontroladores disponen internamente de un
Amplificador Operacional que actúa como comparador entre una señal fija de
referencia y otra variable. La salida del comparador proporciona un nivel lógico 1 ó
0 según una señal sea mayor o menor que la otra.
• Modulador de anchura de impulsos o PWM.
Son circuitos que proporcionan en su salida impulsos de anchura variable.
6.- ¿Qué microcontrolador emplear?
A la hora de escoger el microcontrolador a emplear hay que tener en cuenta
multitud de factores, como la documentación y herramientas de desarrollo
disponibles y su precio, la cantidad de fabricantes que lo producen y por supuesto
las características del microcontrolador (tipo de memoria de programa, número de
temporizadores, interrupciones, etc.):
Costes. Para el fabricante que usa el microcontrolador en su producto una
diferencia de precio en el microcontrolador de algunos céntimos es importante (el
consumidor deberá pagar además el coste del empaquetado, el de los otros
componentes, el diseño del hardware y el desarrollo del software). Si el fabricante
desea reducir costes debe tener en cuenta las herramientas de apoyo con que va
a contar: emuladores, simuladores, ensambladores, compiladores, etc. Es habitual
que muchos de ellos siempre se decanten por microcontroladores pertenecientes
a una única familia.
Aplicación. Antes de seleccionar un microcontrolador es imprescindible
analizar los requisitos de la aplicación:
• Procesamiento de datos: puede ser necesario que el microcontrolador
realice cálculos críticos en un tiempo limitado. En ese caso debemos asegurarnos
de seleccionar un dispositivo suficientemente rápido para ello. Por otro lado, habrá
que tener en cuenta la precisión de los datos a manejar: si no es suficiente con un
microcontrolador de 8 bits, puede ser necesario acudir a microcontroladores de 16
ó 32 bits, o incluso a hardware de coma flotante.
• Entrada Salida: para determinar las necesidades de Entrada/Salida del
sistema es conveniente conocer el diagrama de bloques del mismo, de tal forma
que sea sencillo identificar la cantidad y tipo de señales a controlar. Una vez
realizado este análisis puede ser necesario añadir periféricos externos o cambiar a
otro microcontrolador más adecuado a ese sistema.
• Consumo: algunos productos que incorporan microcontroladores están
alimentados con baterías. Lo más conveniente en un caso como éste puede ser
que el microcontrolador esté en estado de bajo consumo pero que despierte ante
la activación de una señal (una interrupción) y ejecute el programa adecuado para
procesarla.
• Memoria: El tipo de memoria a emplear vendrá determinado por el
volumen de ventas previsto del producto: de menor a mayor volumen será
conveniente emplear EPROM, OTP y ROM.
En cuanto a la cantidad de memoria necesaria deberemos hacer una
estimación de cuánta memoria volátil y no volátil es necesaria y si es conveniente
disponer de memoria no volátil modificable.
• Ancho de palabra: el criterio de diseño debe ser seleccionar el
microcontrolador de menor ancho de palabra que satisface los requerimientos de
la aplicación. Usar un microcontrolador de 4 bits supondrá una reducción en los
costes importante, mientras que uno de 8 bits puede ser el más adecuado si el
ancho de los datos es de un byte. Los microcontroladores de 16 y 32 bits, debido a
su elevado coste, deben reservarse para aplicaciones que requieran altas
prestaciones (Entrada/Salida potente o espacio de direccionamiento muy elevado).
• Diseño de la placa: la selección de un microcontrolador concreto
condicionará el diseño de la placa de circuitos. Deberá tenerse en cuenta el
encapsulado del mismo, de los cuales podemos encontrar:
Encapsulado DIP o DIL, Este es el encapsulado más empleado en
montaje por taladro pasante en placa. Este puede ser cerámico (marrón) o de
plástico (negro). Un dato importante en todos los componentes es la distancia
entre patillas que poseen, en los circuitos integrados es de vital importancia este
dato, así en este tipo el estándar se establece en 0,1 pulgadas (2,54mm).
Se suelen fabricar a partir de 4, 6, 8, 14, 16, 22, 24, 28, 32, 40, 48, 64 patillas,
estos son los que más se utilizan.
Otra norma que también suele cumplirse se refiere a la identificación de la
numeración de las patillas o pines: la patilla número uno se encuentra en un
extremo señalada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua en
sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj), mirando al integrado
desde arriba. Por regla general, en todos los encapsulados aparece la
denominación del integrado, así como, los códigos particulares de cada fabricante.
Encapsulado FLAT-PACK, se diseñan para ser soldados en máquinas
automáticas o semiautomáticas, ya que por la disposición de sus patillas se
pueden soldar por puntos. El material con el que se fabrican es cerámico. La
numeración de sus patillas es exactamente igual al anterior. La distancia entre
patillas es de 1,27mm, la mitad que en los DIP.
Encapsulado SOIC, Circuito integrado de pequeño contorno. Son los más
populares en los circuitos de lógica combinacional, tanto en TTL como en CMOS.
Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso, en un
área denominada footprint. La distancia entre patillas es de 1,27mm (0,05"). La
numeración de los pines es exactamente igual a los casos anteriores.
Encapsulado LPCC, Se emplea en técnicas de montaje superficial pero,
generalmente, montados en zócalos, esto es debido a que por la forma en J que
tienen sus terminales la soldadura es difícil de verificar con garantías. Esto permite
su uso en técnicas de montaje convencional. Se fabrican en material plástico. En
este caso la numeración de sus patillas varía respecto de los anteriores. El punto
de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado, que coincide con el
lado de la cápsula que acaba en esquina, y siguiendo en sentido antihorario. La
distancia entre terminales es de 1,27mm.
Encapsulado LCCC, Al igual que el anterior se monta en zócalo y puede
utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante. Se
fabrica en material cerámico.
Los encapsulados que aparecen en este tema son los más importantes y
los más utilizados. Como es lógico esta es una pequeña selección de la infinidad
de tipos de cápsulas que existen.
7.- Tablas comparativas.
Llegados a este punto y con toda la información que poseemos hasta aquí, cabe
preguntarse cual de todos estos microcontroladores es el “mejor” si es que es
posible definir alguno de ellos como tal. Existen diversos fabricantes y multitud de
modelos que dificultan esta tarea, aun así, podemos establecer ciertos criterios de
comparación que nos la facilitan.
El modelo jerárquico de que se ha establecido en este documento es el siguiente:
· Principales Marcas: Según volumen de ventas y diversidad de modelos
podemos establecer como principales a los siguientes fabricantes:
· Microchip Technology Corp.
· STMicroelectronics
· Atmel Corp.
· Motorola Semiconductors Corp.
Como se puede apreciar en las siguientes gráficas basadas en datos referentes a
ventas, crecimientos de empresa anuales, cuotas de mercado y capitalización
bursátil referentes al mercado de los circuitos integrados, compañías como
Microchip, Motorola y Atmel son susceptibles de mención y estudio debido a su
especialización en el área de los microcontroladores.
Ventas Comerciales
ST Microelectronics
Texas Instruments
3500
Infineon Technologies
Intel Corp
3000
Royal Philips Electronics
Millones $
2500
Analog Devices
National Semiconductors
2000
Motorola Semiconductors
1500
Toshiba
1000
Microchip
NEC Corp.
500
Mitsubishi
0
1
Empresas
Hitachi Corp
Atmel Corporation
Crecimiento Económico
Infineon Technologies
% Crecimiento
Intel Corp
20
Motorola Semiconductors
15
National Semiconductors
10
NEC Corp.
Texas Instruments
5
ST Microelectronics
0
Toshiba
-5
Hitachi Corp
Royal Philips Electronics
-10
Mitsubishi
-15
Analog Devices
-20
Atmel Corporation
1
Empresas
Cuota de Mercado
Microchip
Otros
ST Microelectronics
25
Texas Instruments
Infineon Technologies
Intel Corp
20
% Mercado
Analog Devices
Royal Philips Electronics
15
Motorola Semiconductors
Microchip
10
National Semiconductors
Toshiba
5
NEC Corp.
Atmel Corporation
0
1
Empresas
Mitsubishi
Hitachi Corp
Capitalización Bursátil
Texas Instruments
Royal Philips Electronics
$35.000,00
Motorola Semiconductors
ST Microelectronics
$30.000,00
Hitachi Corp
$25.000,00
Millones $
Analog Devices
$20.000,00
Mitsubishi
NEC Corp.
$15.000,00
Infineon Technologies
$10.000,00
Microchip
$5.000,00
Toshiba
National Semiconductors
$0,00
1
Atmel Corporation
Empresas
Una vez catalogadas y escogidas las empresas a tratar vamos a clasificar las
familias de microcontroladores según su ancho de palabra, es decir 8, 16 y 32 bits.
En primer lugar expondremos unas tablas con los microcontroladores más
significativos de 8 bits de Motorola.
Devices
68HC705B16
68HC705KJ1
68HC05P18A
68HC05X32
68HC705X32
68HC05X16
68HC705X4
68HC705JJ7
68HC05JP6
Internal
RAM
352
64
192
528
528
352
176
224
224
M68HC05 Family
Mask
EEPROM
ROM
256
8064
128
31232
528
256
15102
256
4096
6160
-
EPROM
1240
31232
6160
-
OTPROM
15360
-
Max Bus
Frequency
4, 2.1
4, 2.1
4, 2
2.2
2.2
2.2
2.2
2.1, 1.05
2.1, 1.05
68HC705JP7
68HC05PV8A
68HC805PV8
68HC05J5A
68HC705J5A
224
192
192
128
128
7936
2560
-
7936
-
6160
-
2560
2.1, 1.05
2.1
2.1
2.1
2.1
M68HC08 Family
Devices
68HC908AS60
68HC908AZ60A
68HC908GR4
68HC908GP32
68HC908MR16
68HC908MR32
68HC908MR8
68HC908GT8
68HC908GT16
68HC908LJ12
68HC908SR12
68HC908KX2
68HC908KX8
Internal
RAM
2048
2048
384
512
768
768
256
512
512
512
512
192
192
Mask
ROM
-
Devices
68HC11F1
68HC711E9
68HC11KS1
68HC711E20
68HC11K0
68HC11K1
68HC711KS2
68HC11P1
68HC11P2
68HC11E9
68HC11E0
68HC11E1
68HC11D0
68HC711D3
Internal
RAM
1024
512
1024
768
768
768
1024
1024
1024
512
512
512
192
192
Mask
ROM
32768
12288
-
EEPROM
1024
1024
-
Flash
61872
61744
4096
32256
16128
16128, 32256
7860
7680
15872
12288
12288
2048
7680
Max Bus Frequency
8.4
8.4
8.2, 8, 4.1
8.2, 4.1
8.2
8.2
8.2
4, 8
4, 8
4, 8
4, 8
4, 8
4, 8
M68HC11 Family
EEPROM
512
512
640
512
640
640
640
640
512
512
-
EPROM
32768
-
OTPROM
12288
20480
32768
4096
Max Bus
Frequency
5, 4, 3, 2
4, 3, 2, 1
4, 3, 2
4, 3, 2
4, 3, 2
4, 3, 2
4, 3
4, 3
4, 3
3, 2, 1
3, 2
3, 2
3, 2
3, 2
De todas las tablas comparativas expuestas de los microcontroladores de 8 bits de
Motorola, cabe señalar que la familia más utilizada por velocidad, memoria y
precio es la M68HC11.
Análogamente expondremos las familias de 8 bits de Atmel.
Device
ATmega128
ATmega64
ATmega32
ATmega16
ATmega162
ATmega169
ATmega8
ATmega8515
ATmega8535
Device
AT91FR40162
AT91FR4042
AT91R40008
AT91M40800
AT91M55800A
AT91FR4081
AT91R40807
AT91M40807
AT91M42800A
AT91M43300
AT91M63200
Flash (Kbytes)
128
64
32
16
16
16
8
8
8
Flash (Kbytes)
2048
512
1024
Atmel AVR 8 bits
EEPROM (Kbytes)
4
2
1
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Atmel AT91 8 bits
Mask ROM (Kbytes)
128
-
SRAM (bytes)
4096
4096
2048
1024
1024
1024
1024
512
512
F.max (MHz)
16
16
16
16
16
16
16
16
16
SRAM (Kbytes)
256
256
256
8
8
136
136
8
8
3
3
F.typ (MHz)
82
82
82
47
41
40
40
38
38
29
29
Device
AT83C5111
AT83C5112
AT87C5111
AT80C5112
AT83C51RB2
AT83C51RC2
T89C51RD2
AT89C51RC2
T89C51AC2
AT89C51RC
AT89C55WD
AT89C52
AT89C4051
AT89C2051
Flash (Kbytes)
64
32
32
32
20
8
4
2
Atmel 8051 8 bits
ROM (Kbytes)
16
32
2
2
-
RAM
-
F.max (MHz)
66
66
66
60
60
60
40
40
40
33
33
33
26
25
Actualmente los microcontroladores que son más requeridos por el consumo
doméstico son los de la familia 8051, aunque cabe destacar la AVR debido a las
prestaciones que ofrecen.
A continuación presentamos las familias de STMicroelectronics.
Devices
ST52400F2
ST52400G2
ST52400F3
ST52400G3
ST52410G1
ST52410G2
ST52420G1
ST52420G2
ST52430K2
ST52430K3
ST52440F2
ST52440G2
ST52440F3
ST52440G3
ST5 Family
RAM (Bytes)
256b
256b
256b
256b
128b
128b
128b
128b
256b
256b
256b
256b
256b
256b
Supply Voltage
2.7 to 5.5V
2.7 to 5.5V
2.7 to 5.5V
2.7 to 5.5V
2.7 to 5.5V
2.7 to 5.5V
2.7 to 5.5V
2.7 to 5.5V
2.7 to 5.5 V
2.7 to 5.5V
4.5 to 5.5 V
4.5 to 5.5 V
4.5 to 5.5 V
4.5 to 5.5 V
Speed
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
ST6 Family
Devices
ST6200C
ST6203C
ST6201C
ST6252C
ST6262C
ST6210C
ST6220C
ST6260C
ST6225C
ST6265C
ST6230B
RAM
64
64
64
128
128
64
64
128
64
128
192
Supply Voltage
3.0V to 6V
3.0V to 6V
3.0V to 6V
3.0V to 6V
3.0V to 6V
3.0V to 6V
3.0V to 6V
3.0V to 6V
3.0V to 6V
3.0V to 6V
3.0V to 6V
Speed
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
Supply Voltage
2.7 to 5.5V
3.8 to 5.5V
3.8 to 5.5V
3.8 to 5.5V
3.8 to 5.5V
3.8 to 5.5V
3.8 to 5.5V
3.0 to 5.5V
3.0 to 5.5V
4.5V to 5.5V
4.5V to 5.5V
4.5V to 5.5V
3.8 to 5.5V
3.8 to 5.5V
3.8 to 5.5V
Speed
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
Supply Voltage
4.5 to 5.5V
4.5 to 5.5V
Speed
25
25
ST7 Family
Devices
ST72651AR6
ST72321J9
ST72321AR9
ST72321R9
ST72521AR9
ST72521M9
ST72521R9
ST72311R9
ST72511R9
ST72F561J9
ST72F561K9
ST72F561R9
ST72324K6
ST72324J6
ST72321AR6
RAM
5K
2K
2K
2K
2K
2K
2K
2K
2K
2K
2K
2K
1K
1K
1K
Devices
ST92F150CR1
ST92F124R9
RAM
4K
2K
ST9 Family
La familia con más diversidad y la más utilizada en todo tipo de aplicaciones
debido a su relación prestaciones-precio as la ST7.
Quizá de todos los fabricantes expuestos, Microchip es el que más diversidad
posee, cuenta actualmente con 159 microcontroladores distintos (además de
todas sus versiones según encapsulado).
Mostraremos a continuación los más significativos, aunque quizá el buque insignia
sea el PIC16F84.
Device
PIC16F630
PIC16F676
PIC12F629
PIC12F675
PIC12C671
PIC12C672
PIC12CE673
PIC12CE674
PIC12 Microcontroller Family
Data RAM
ADC
64
64
10
64
64
4
128
4
128
4
128
4
128
4
ROM
1024
1024
1024
1024
1024
2048
1024
2048
Speed
20
20
20
20
10
10
10
10
Device
PIC16C66
PIC16C67
PIC16C76
PIC16F76
PIC16F77
PIC16F876
PIC16F876A
PIC16F87
PIC16F88
PIC16F737
PIC16F747
PIC16F767
PIC16F777
PIC16F84A
PIC16 Microcontroller Family
Data RAM
ADC
Words
368
8192
368
8192
368
5
8192
368
5
8192
368
8
8192
368
8
8192
368
5
8192
368
4096
368
7
4096
368
11
4096
368
14
8192
368
11
8192
368
14
8192
68
1024
Speed
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
Device
PIC17C756A
PIC17C766
PIC17C752
Pic17 Microcontroller Family
Data RAM
ADC
902
12
902
16
678
12
Speed
33
33
33
Words
16384
16384
8192
PIC17C762
PIC17C43
PIC17CR43
PIC17C44
PIC17C42A
Device
PIC18C242
PIC18C252
PIC18F242
PIC18F248
PIC18F252
PIC18F2539
PIC18F258
PIC18F2331
PIC18F2431
678
454
454
454
232
16
-
Pic18 Microcontroller Family
Data RAM
ADC
512
5
1536
5
768
5
768
5
1536
5
1400
5
1536
5
512
5
768
5
8192
4096
4096
8192
2048
33
33
33
33
33
Words
8192
16384
8192
8192
16384
12288
16384
4096
8192
Speed
40
40
40
40
40
40
40
40
40
Los microcontroladores de 16 bits a pesar de no ser tan cotidianos como los de 8
bits deben ser contemplados debido a la tendencia a ser utilizados cada vez más
en aplicaciones en que los datos requieren más precisión (instrumentación,
operaciones matemáticas complejas, etc.).
A continuación presentamos las familias de microcontroladores de 16Bits de la
compañía franco-italiana ST Microelectronics.
Devices
ST52500F2
ST52500G2
ST52500Y2
ST52500F3
ST52500G3
ST52500Y3
ST52503F2
ST52503G2
ST52503Y2
ST52503F3
ST52503G3
RAM
512b
512b
512b
512b
512b
512b
512b
512b
512b
512b
512b
ST5 16bits Family
Supply Voltage
2.4 to 5.5 V
2.4 to 5.5 V
2.4 to 5.5 V
2.4 to 5.5 V
2.4 to 5.5 V
2.4 to 5.5 V
2.4 to 5.5 V
2.4 to 5.5 V
2.4 to 5.5 V
2.4 to 5.5 V
2.4 to 5.5 V
Speed
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
ST52503Y3
ST52510F2
ST52510G2
ST52510Y2
Devices
ST92F150CV1
ST92F150JDV1
ST92F250CV2
ST92F124V1
Devices
ST10R272LTx
ST10R172LTx
ST10R167-Qx
ST10F269Z2Tx
ST10F269Z2Qx
ST10F269Z1Tx
ST10F269Z1Qx
ST10F168SQx
512b
512b
512b
512b
2.4 to 5.5 V
2.4 to 5.5 V
2.4 to 5.5 V
2.4 to 5.5 V
10
10
10
10
RAM
4K
6K
8K
4K
ST9 16 bits Family
Supply Voltage
4.5 to 5.5V
4.5 to 5.5V
4.5 to 5.5V
4.5 to 5.5V
Speed
25
25
25
25
RAM
1K
1K
4K
12K
12K
12K
12K
8K
ST10 16 bits Family
Supply Voltage
3.3V
3.3V
4.5 to 5.5V
4.5 to 5.5V
4.5 to 5.5V
4.5 to 5.5V
4.5 to 5.5V
4.5 to 5.5V
Speed
50
50
25
40
40
40
40
25
Motorola también apuesta por esta tecnología en auge con sus familias de
microcontroladores Motorola de 16 Bits.
HCS12 Family
Devices
MC9S12A256B
MC9S12DG256B
MC9S12DJ256B
MC9S12DP256B
MC9S12DT256B
MC9S12A128B
MC9S12DB128B
MC9S12DG128B
MC9S12DJ128B
MC9S12DT128B
Internal RAM
12288
12288
12288
12288
12288
8192
8192
8192
8192
8192
Mask ROM
-
EEPROM
4096
4096
4096
4096
4096
2048
2048
2048
2048
2048
Flash
262144
262144
262144
262144
262144
131072
131072
131072
131072
131072
Max Bus
Frequency
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
MC9S12A64
MC9S12D64
MC9S12DJ64
MC9S12H256
4000
4000
4000
12288
-
1000
1000
1000
4096
64000
64000
64000
262144
25
25
25
16
Flash
128000
128000
60000
32000
32000
-
Max Bus
Frequency
8
8
8
8
8
8
8
2
M68HC12 Family
Devices
68HC912DG128A
68HC912DT128A
68HC912D60
68HC912B32
68HC912BC32
68HC12BC32
68HC12BE32
68HC812A4
Internal
RAM
8000
8000
2000
1000
1000
1000
1000
1024
Mask ROM
32000
32000
-
EEPROM
2000
2000
1000
768
768
768
768
4096
Aunque todavía no existe gran demanda de ellos y los fabricantes son un poco
reacios a esta tendencia, los microcontroladores de 32 bits ganan terreno día a día
gracias a aplicaciones concretas que poco a poco se van haciendo más cotidianas
como por ejemplo; procesamiento de imágenes, videoconferencia, etc.
Familias de microcontroladores de ST Microelectronic 32 Bits.
ST40 Family
Devices
ST40RA150XHA
ST40RA166XHx
ST40RA200XH1
RAM
64 bit wide SDRAM/DDR support to 256MBit
64 bit wide SDRAM/DDR support to 256MBit
64 bit wide SDRAM/DDR support to 256MBit
Supply
Voltage
1.8 to 3.3V
1.8 to 3.3V
1.8 to 3.3V
Speed
150
166
200
Familias de microcontroladores de Motorola 32 Bits.
Devices
MPC561
MPC562
MPC566
Max Operating
Frequency
40, 56
40, 56
40, 56
MPC500 Microcontrollers
Integrated Memory
Internal
Controller
Flash
EEPROM, EPROM, SRAM
EPROM, SRAM
EPROM, SRAM
-
Internal
RAM
32
32
32
Max External
Bus Speed
40, 56
40, 56
40, 56
MPC535
MPC536
MPC533
MPC534
MPC555
40
40
40
40
40
SRAM, EPROM
SRAM, EPRAM
SRAM, EPROM
SRAM, EPROM
EEPROM, EPROM, SRAM
448
36
36
32
32
26
40
40
40
40
40
Como se puede apreciar en estas últimas tablas, suelen ser microcontroladores
muy rápidos si los comparamos con los de 8 bits además de ser capaces de
direccional y gestionar grandes volúmenes de memoria.
En nuestra vida cotidiana encontramos multitud de microcontroladores, en
electrodomésticos, teléfonos, etc. Algunos de ellos deben superar unos estrictos
controles de calidad, especialmente los orientados al sector del automóvil, ya que
estos pueden controlar elementos vitales del vehículo, como pueden ser el ABS, la
Inyección Electrónica, Control de estabilidad, etc.
Podemos concluir con una pequeña tabla comparativa de microcontroladores
considerados los mejores de cada fabricante con la finalidad de hacernos una idea
aproximada sobre los buque insignia de cada marca.
Devices
68HC11F1
ST92F150CR1
PIC18F2539
ATmega128
Internal RAM
1024
4096
1400
4096
Max Bus Frequency
5, 4, 3, 2
-
Speed
25
40
16
Supplier
Motorola
ST
Microchip
Atmel
Esta valoración es a groso modo, basándonos en capacidad de RAM y Velocidad
de trabajo del microcontrolador, ya que dependiendo de cada aplicación
necesitaremos profundizar en la elección de nuestro micro pensando en
parámetros como memoria flash, precios, encapsulado, compatibilidades (CAN,
USB, UART, etc.), número de puertas E/S, etc.
8.- Otros microcontroladores.
Existen multitud de fabricantes de microcontroladores que suelen producir
integrados muy específicos para determinadas aplicaciones especializadas,
algunos de ellos son:
Fabricante
Especialidad
Mas Info
Microcontroladores CompactRISC Y COP8,
Fabrica un excelente microcontrolador de
muy poco consume, el CompactRISC, con
disponibilidad de modelos que incluyen
Bluetooth, USB y CAN.
ZILOG: Pioneros del venerable Z80,
actualmente enfocan su trabajo hacia el
Z8 Encore! Flash y eZ80.
http://www.national.com
Fabricante de DSP’s de 16 y 32 bits
incluyendo sus herramientas de
desarrollo. Amplia variedad de
componentes analógicos de precision.
Familia de Microcontroladores rápidos
basados en 8051 incluyendo conversores
A/D y sistemas de depurado.
http://www.analog.com
Microcontroladores Flash Rápidos basados
en 8051 añadiendo una bateria para
mantener los datos en la SRAM. Extensas
herramientas de desarrollo.
Líder mundial en DSP’s. Produce también
microcontroladores de 16 bits de bajo
consumo, componentes analógicos,
gíreles, productos de telecomunicaciones.
http://www.maxim-ic.com
http://www.zilog.com
http://www.cygnal.com
http://www.ti.com
9.- Conclusiones.
Los Microcontroladores de 8 bits continúan siendo el producto más consumido
entre los integrados debido a la facilidad de programación en aplicaciones de
usuario final, reproductores/grabadores de DVD, dispositivos de control remoto,
cámaras digitales, sistemas de sonido, teclados y otros.
Continúa siendo atractivo gracias a su bajo coste, su capacidad de grabación onchip y ciertas características que facilitan producir una aplicación final.
En este documento no se hace mención a los microcontroladores de 4 bits debido
y su progresiva y rápida sustitución por dispositivos más rápidos, con mejores
prestaciones y el mismo coste.
Referente a los micros de 16 y 32 bits podemos pensar que estarán en pleno auge
en un corto periodo de tiempo debido entre otros valores al aumento cuantitativo y
cualitativo de la información que manejamos de manera cotidiana. Pensemos que
ya comenzamos a utilizar comunicaciones móviles con imágenes y ya disponemos
tecnologías UMTS que nos permiten realizar videoconferencias en tiempo real
mediante un dispositivo móvil. Esto obviamente significará que aquella información
que compartamos necesite más y más capacidad y entonces será el momento de
estos microcontroladores.