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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.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Mill
ones
$
1
Empresas
Ventas Comerciales ST Microelectronics
Texas Instruments
Infineon Technologies
Intel Corp
Royal Philips Electronics
Analog Devices
National Semiconductors
Motorola Semiconductors
Toshiba
Microchip
NEC Corp.
Mitsubishi
Hitachi Corp
Atmel Corporation
-20
-15
-10
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0
5
10
15
20
% C
reci
mie
nto
1
Empresas
Crecimiento Económico Infineon Technologies
Intel Corp
Motorola Semiconductors
National Semiconductors
NEC Corp.
Texas Instruments
ST Microelectronics
Toshiba
Hitachi Corp
Royal Philips Electronics
Mitsubishi
Analog Devices
Atmel Corporation
Microchip
0
5
10
15
20
25
% M
erca
do
1
Empresas
Cuota de Mercado Otros
ST Microelectronics
Texas Instruments
Infineon Technologies
Intel Corp
Analog Devices
Royal Philips Electronics
Motorola Semiconductors
Microchip
National Semiconductors
Toshiba
NEC Corp.
Atmel Corporation
Mitsubishi
Hitachi Corp
$0,00
$5.000,00
$10.000,00
$15.000,00
$20.000,00
$25.000,00
$30.000,00
$35.000,00
Mill
ones
$
1
Empresas
Capitalización Bursátil
Texas Instruments
Royal Philips Electronics
Motorola Semiconductors
ST Microelectronics
Hitachi Corp
Analog Devices
Mitsubishi
NEC Corp.
Infineon Technologies
Microchip
Toshiba
National Semiconductors
Atmel Corporation
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.
M68HC05 Family
Devices Internal
RAM Mask ROM EEPROM EPROM OTPROM
Max Bus Frequency
68HC705B16 352 - 256 - 15360 4, 2.1 68HC705KJ1 64 - - 1240 - 4, 2.1 68HC05P18A 192 8064 128 - - 4, 2 68HC05X32 528 31232 528 - - 2.2 68HC705X32 528 - 256 31232 - 2.2 68HC05X16 352 15102 256 - - 2.2 68HC705X4 176 - 4096 - - 2.2 68HC705JJ7 224 - - 6160 - 2.1, 1.05 68HC05JP6 224 6160 - - - 2.1, 1.05
68HC705JP7 224 - - 6160 - 2.1, 1.05 68HC05PV8A 192 7936 - - - 2.1 68HC805PV8 192 - 7936 - - 2.1 68HC05J5A 128 2560 - - - 2.1 68HC705J5A 128 - - - 2560 2.1
M68HC08 Family
Devices Internal
RAM Mask ROM EEPROM Flash Max Bus Frequency
68HC908AS60 2048 - 1024 61872 8.4 68HC908AZ60A 2048 - 1024 61744 8.4 68HC908GR4 384 - - 4096 8.2, 8, 4.1 68HC908GP32 512 - - 32256 8.2, 4.1 68HC908MR16 768 - - 16128 8.2 68HC908MR32 768 - - 16128, 32256 8.2 68HC908MR8 256 - - 7860 8.2 68HC908GT8 512 - - 7680 4, 8
68HC908GT16 512 - - 15872 4, 8 68HC908LJ12 512 - - 12288 4, 8 68HC908SR12 512 - - 12288 4, 8 68HC908KX2 192 - - 2048 4, 8 68HC908KX8 192 - - 7680 4, 8
M68HC11 Family
Devices Internal
RAM Mask ROM EEPROM EPROM OTPROM
Max Bus Frequency
68HC11F1 1024 - 512 - - 5, 4, 3, 2 68HC711E9 512 - 512 - 12288 4, 3, 2, 1 68HC11KS1 1024 - 640 - - 4, 3, 2 68HC711E20 768 - 512 - 20480 4, 3, 2 68HC11K0 768 - - - - 4, 3, 2 68HC11K1 768 - 640 - - 4, 3, 2
68HC711KS2 1024 - 640 32768 32768 4, 3 68HC11P1 1024 - 640 - - 4, 3 68HC11P2 1024 32768 640 - - 4, 3 68HC11E9 512 12288 512 - - 3, 2, 1 68HC11E0 512 - - - - 3, 2 68HC11E1 512 - 512 - - 3, 2 68HC11D0 192 - - - - 3, 2
68HC711D3 192 - - - 4096 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.
Atmel AVR 8 bits Device Flash (Kbytes) EEPROM (Kbytes) SRAM (bytes) F.max (MHz)
ATmega128 128 4 4096 16 ATmega64 64 2 4096 16 ATmega32 32 1 2048 16 ATmega16 16 0,5 1024 16 ATmega162 16 0,5 1024 16 ATmega169 16 0,5 1024 16 ATmega8 8 0,5 1024 16
ATmega8515 8 0,5 512 16 ATmega8535 8 0,5 512 16
Atmel AT91 8 bits Device Flash (Kbytes) Mask ROM (Kbytes) SRAM (Kbytes) F.typ (MHz)
AT91FR40162 2048 - 256 82 AT91FR4042 512 - 256 82 AT91R40008 - 256 82 AT91M40800 - 8 47
AT91M55800A - 8 41 AT91FR4081 1024 - 136 40 AT91R40807 - 136 40 AT91M40807 128 8 38
AT91M42800A - 8 38 AT91M43300 - 3 29 AT91M63200 - 3 29
Atmel 8051 8 bits Device Flash (Kbytes) ROM (Kbytes) RAM F.max (MHz)
AT83C5111 - - - 66 AT83C5112 - - - 66 AT87C5111 - - - 66 AT80C5112 - - - 60
AT83C51RB2 - 16 - 60 AT83C51RC2 - 32 - 60 T89C51RD2 64 2 - 40
AT89C51RC2 32 - - 40 T89C51AC2 32 2 - 40 AT89C51RC 32 - - 33 AT89C55WD 20 - - 33
AT89C52 8 - - 33 AT89C4051 4 - - 26 AT89C2051 2 - - 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.
ST5 Family Devices RAM (Bytes) Supply Voltage Speed
ST52400F2 256b 2.7 to 5.5V 20 ST52400G2 256b 2.7 to 5.5V 20 ST52400F3 256b 2.7 to 5.5V 20 ST52400G3 256b 2.7 to 5.5V 20 ST52410G1 128b 2.7 to 5.5V 20 ST52410G2 128b 2.7 to 5.5V 20 ST52420G1 128b 2.7 to 5.5V 20 ST52420G2 128b 2.7 to 5.5V 20 ST52430K2 256b 2.7 to 5.5 V 20 ST52430K3 256b 2.7 to 5.5V 20 ST52440F2 256b 4.5 to 5.5 V 20 ST52440G2 256b 4.5 to 5.5 V 20 ST52440F3 256b 4.5 to 5.5 V 20 ST52440G3 256b 4.5 to 5.5 V 20
ST6 Family Devices RAM Supply Voltage Speed
ST6200C 64 3.0V to 6V 8 ST6203C 64 3.0V to 6V 8 ST6201C 64 3.0V to 6V 8 ST6252C 128 3.0V to 6V 8 ST6262C 128 3.0V to 6V 8 ST6210C 64 3.0V to 6V 8 ST6220C 64 3.0V to 6V 8 ST6260C 128 3.0V to 6V 8 ST6225C 64 3.0V to 6V 8 ST6265C 128 3.0V to 6V 8 ST6230B 192 3.0V to 6V 8
ST7 Family Devices RAM Supply Voltage Speed
ST72651AR6 5K 2.7 to 5.5V 8 ST72321J9 2K 3.8 to 5.5V 8
ST72321AR9 2K 3.8 to 5.5V 8 ST72321R9 2K 3.8 to 5.5V 8
ST72521AR9 2K 3.8 to 5.5V 8 ST72521M9 2K 3.8 to 5.5V 8 ST72521R9 2K 3.8 to 5.5V 8 ST72311R9 2K 3.0 to 5.5V 8 ST72511R9 2K 3.0 to 5.5V 8 ST72F561J9 2K 4.5V to 5.5V 8 ST72F561K9 2K 4.5V to 5.5V 8 ST72F561R9 2K 4.5V to 5.5V 8 ST72324K6 1K 3.8 to 5.5V 8 ST72324J6 1K 3.8 to 5.5V 8
ST72321AR6 1K 3.8 to 5.5V 8
ST9 Family Devices RAM Supply Voltage Speed
ST92F150CR1 4K 4.5 to 5.5V 25 ST92F124R9 2K 4.5 to 5.5V 25
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.
PIC12 Microcontroller Family Device Data RAM ADC ROM Speed
PIC16F630 64 - 1024 20 PIC16F676 64 10 1024 20 PIC12F629 64 - 1024 20 PIC12F675 64 4 1024 20 PIC12C671 128 4 1024 10 PIC12C672 128 4 2048 10 PIC12CE673 128 4 1024 10 PIC12CE674 128 4 2048 10
PIC16 Microcontroller Family Device Data RAM ADC Words Speed
PIC16C66 368 - 8192 20 PIC16C67 368 - 8192 20 PIC16C76 368 5 8192 20 PIC16F76 368 5 8192 20 PIC16F77 368 8 8192 20 PIC16F876 368 8 8192 20 PIC16F876A 368 5 8192 20 PIC16F87 368 - 4096 20 PIC16F88 368 7 4096 20 PIC16F737 368 11 4096 20 PIC16F747 368 14 8192 20 PIC16F767 368 11 8192 20 PIC16F777 368 14 8192 20 PIC16F84A 68 - 1024 20
Pic17 Microcontroller Family Device Data RAM ADC Words Speed
PIC17C756A 902 12 16384 33 PIC17C766 902 16 16384 33 PIC17C752 678 12 8192 33
PIC17C762 678 16 8192 33 PIC17C43 454 - 4096 33 PIC17CR43 454 - 4096 33 PIC17C44 454 - 8192 33 PIC17C42A 232 - 2048 33
Pic18 Microcontroller Family Device Data RAM ADC Words Speed
PIC18C242 512 5 8192 40 PIC18C252 1536 5 16384 40 PIC18F242 768 5 8192 40 PIC18F248 768 5 8192 40 PIC18F252 1536 5 16384 40 PIC18F2539 1400 5 12288 40 PIC18F258 1536 5 16384 40 PIC18F2331 512 5 4096 40 PIC18F2431 768 5 8192 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.
ST5 16bits Family Devices RAM Supply Voltage Speed
ST52500F2 512b 2.4 to 5.5 V 10 ST52500G2 512b 2.4 to 5.5 V 10 ST52500Y2 512b 2.4 to 5.5 V 10 ST52500F3 512b 2.4 to 5.5 V 10 ST52500G3 512b 2.4 to 5.5 V 10 ST52500Y3 512b 2.4 to 5.5 V 10 ST52503F2 512b 2.4 to 5.5 V 10 ST52503G2 512b 2.4 to 5.5 V 10 ST52503Y2 512b 2.4 to 5.5 V 10 ST52503F3 512b 2.4 to 5.5 V 10 ST52503G3 512b 2.4 to 5.5 V 10
ST52503Y3 512b 2.4 to 5.5 V 10 ST52510F2 512b 2.4 to 5.5 V 10 ST52510G2 512b 2.4 to 5.5 V 10 ST52510Y2 512b 2.4 to 5.5 V 10
ST9 16 bits Family Devices RAM Supply Voltage Speed
ST92F150CV1 4K 4.5 to 5.5V 25 ST92F150JDV1 6K 4.5 to 5.5V 25 ST92F250CV2 8K 4.5 to 5.5V 25 ST92F124V1 4K 4.5 to 5.5V 25
ST10 16 bits Family Devices RAM Supply Voltage Speed
ST10R272LTx 1K 3.3V 50 ST10R172LTx 1K 3.3V 50 ST10R167-Qx 4K 4.5 to 5.5V 25 ST10F269Z2Tx 12K 4.5 to 5.5V 40 ST10F269Z2Qx 12K 4.5 to 5.5V 40 ST10F269Z1Tx 12K 4.5 to 5.5V 40 ST10F269Z1Qx 12K 4.5 to 5.5V 40 ST10F168SQx 8K 4.5 to 5.5V 25
Motorola también apuesta por esta tecnología en auge con sus familias de
microcontroladores Motorola de 16 Bits.
HCS12 Family
Devices Internal RAM Mask ROM EEPROM Flash Max Bus
Frequency MC9S12A256B 12288 - 4096 262144 25
MC9S12DG256B 12288 - 4096 262144 25 MC9S12DJ256B 12288 - 4096 262144 25 MC9S12DP256B 12288 - 4096 262144 25 MC9S12DT256B 12288 - 4096 262144 25 MC9S12A128B 8192 - 2048 131072 25
MC9S12DB128B 8192 - 2048 131072 25 MC9S12DG128B 8192 - 2048 131072 25 MC9S12DJ128B 8192 - 2048 131072 25 MC9S12DT128B 8192 - 2048 131072 25
MC9S12A64 4000 - 1000 64000 25 MC9S12D64 4000 - 1000 64000 25 MC9S12DJ64 4000 - 1000 64000 25 MC9S12H256 12288 - 4096 262144 16
M68HC12 Family
Devices Internal RAM Mask ROM EEPROM Flash
Max Bus Frequency
68HC912DG128A 8000 - 2000 128000 8 68HC912DT128A 8000 - 2000 128000 8
68HC912D60 2000 - 1000 60000 8 68HC912B32 1000 - 768 32000 8
68HC912BC32 1000 - 768 32000 8 68HC12BC32 1000 32000 768 - 8 68HC12BE32 1000 32000 768 - 8 68HC812A4 1024 - 4096 - 2
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 RAM Supply Voltage Speed
ST40RA150XHA 64 bit wide SDRAM/DDR support to 256MBit 1.8 to 3.3V 150 ST40RA166XHx 64 bit wide SDRAM/DDR support to 256MBit 1.8 to 3.3V 166 ST40RA200XH1 64 bit wide SDRAM/DDR support to 256MBit 1.8 to 3.3V 200
Familias de microcontroladores de Motorola 32 Bits.
MPC500 Microcontrollers
Devices Max Operating
Frequency Integrated Memory
Controller Internal Flash
Internal RAM
Max External Bus Speed
MPC561 40, 56 EEPROM, EPROM, SRAM - 32 40, 56 MPC562 40, 56 EPROM, SRAM - 32 40, 56 MPC566 40, 56 EPROM, SRAM - 32 40, 56
MPC535 40 SRAM, EPROM - 36 40 MPC536 40 SRAM, EPRAM - 36 40 MPC533 40 SRAM, EPROM - 32 40 MPC534 40 SRAM, EPROM - 32 40 MPC555 40 EEPROM, EPROM, SRAM 448 26 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 Internal RAM Max Bus Frequency Speed Supplier 68HC11F1 1024 5, 4, 3, 2 - Motorola
ST92F150CR1 4096 - 25 ST PIC18F2539 1400 - 40 Microchip ATmega128 4096 - 16 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.
http://www.national.com
ZILOG: Pioneros del venerable Z80, actualmente enfocan su trabajo hacia el Z8 Encore! Flash y eZ80.
http://www.zilog.com
Fabricante de DSP’s de 16 y 32 bits incluyendo sus herramientas de desarrollo. Amplia variedad de componentes analógicos de precision.
http://www.analog.com
Familia de Microcontroladores rápidos basados en 8051 incluyendo conversores A/D y sistemas de depurado.
http://www.cygnal.com
Microcontroladores Flash Rápidos basados en 8051 añadiendo una bateria para mantener los datos en la SRAM. Extensas herramientas de desarrollo.
http://www.maxim-ic.com
Líder mundial en DSP’s. Produce también microcontroladores de 16 bits de bajo consumo, componentes analógicos, gíreles, productos de telecomunicaciones.
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 on-chip 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.