Circuitos Intregrados

Los Circuitos

Integrados Programables

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Los microcontroladores PIC son en el

fondo procesadores similares a otros tipos,

como por ejemplo la familia de los micro-

procesadores X86, 80486, Pentium y mu-

chos otros que usan una arquitectura inter-

na del tipo Von Neumann. En este tipo de

arquitectura los datos y la memoria del

programa se encuentran en el mismo es-

pacio de direcciones.

En realidad un microprocesador y

un microcontrolador no son la misma

cosa. Los PICs son microcontroladores,

es decir, una unidad que posee en su

interior al microprocesador y a los ele-

mentos indispensables para que pue-

da funcionar

como una

minicompu-

tadora en

un solo chip.

Esta cir-

cunstancia

da lugar a

una gran pér-

dida de tiem-

po porque los

datos tienen

que ser retira-

dos de la me-

moria y lleva-

dos a la CPU

(Central Pro-

cessor Unit) y

viceversa. Es-

to significa

que la com-

putadora de-

dica la mayor

parte del

tiempo al

transporte de

datos de ida

o de vuelta,

en lugar de usar este tiempo para trabajar

sobre los datos.

Otra característica de los procesadores

PIC es el uso de un conjunto de instruccio-

nes del tipo RISC (Reduced Instruction Set

Computer). Con el RISC se suele ejecutar

la mayoría de las instrucciones con un solo

pulso del clock.

Con las instrucciones que se usan en

otros equipos del tipo CISC (Complex Ins-

truction Set Computer), se logra instruccio-

nes más poderosas, pero a costa de varios

ciclos del clock. En el bien conocido pro-

cesador 68HC11 de Motorola se requieren

a veces hasta 5 ciclos del clock para eje-

cutar una instrucción.

LOS CIRCUITOS INTEGRADOS PROGRAMABLES

6 Todo sobre PICs

Figura 1

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Page 3

Características de Algunos

Procesadores PIC

Para ilustrar mejor el concepto usado

en los PIC, vemos en la figura 1 un esque-

ma en bloques de los procesadores de la

familia PIC 16C8X. En este esquema se ob-

serva claramente los dos tipos de bus: un

data bus (arriba a la derecha) y un pro-

gram bus (arriba a la izquierda hacia aba-

jo). En este data bus vemos otra caracte-

rística inusitada: su capacidad es de 14

bits. Esta cifra no es divisible por 8 y por lo

tanto la CPU debe considerarse como de

8 bits, pero las instrucciones usan palabras

de 14 bits.

Este número por cierto no es único ni

obligatorio: en la serie de procesado-

res16C5X se usan palabras de 12 bit y en la

serie PIC 17CXX se usan palabras de 16

bits. Sin embargo ambos siguen siendo mi-

crocontroladores de 8 bit.

En los procesadores PIC se usa sólo un

registro de trabajo, el registro W. Esto pare-

ce ser poco común, pero se explica por el

hecho que muchas de las operaciones

que el RISC ejecuta, almacenan su resulta-

do en la RAM o en el registro W, lo que au-

menta su capacidad.

Otros registros son el registro STATUS, el

registro FSR (Feedback Shift Register) y el

contador de programas. No existe en el

PIC un registro stack (registro de pila), lo

que limita el número de subrutinas que se

pueden ejecutar. Existe sin embargo un

stack de 13 bits y de 8 niveles que funcio-

na en conjunto con el contador de pro-

gramas.

Una consecuencia de la arquitectura

RISC es la reducida cantidad de instruccio-

nes simples que llega sólo a 35. Estas ins-

trucciones pueden, sin embargo, combi-

narse para formar instrucciones más com-

plejas que solucionen los problemas satis-

factoriamente.

El set de instrucciones de un PIC se

compone de sólo 35 parámetros de los

cuales suelen emplearse con asidui-

dad solamente 15.

En el Assembler suministrado por el fabri-

cante de los procesadores PIC se usa una

serie de macros que ayudan a crear un

conjunto de instrucciones muy abundante.

Como en todas las memorias programa-

bles, el gran secreto del éxito reside en el

software de la programación que debido

a la arquitectura RISC es sumamente am-

plio.

El esquema de la figura 1 corresponde

también a diferentes integrantes de la fa-

milia PIC, a saber: PIC 16C83, PIC 16R83

con una capacidad de 512 x 14 bits y PIC

16C84, PIC 16C84A y PIC 16R84 con 1k x 14

bits.

Para superar exitosamente todos los

problemas eventuales que puedan surgir

en la programación de los PIC´s, el fabri-

cante provee también una herramienta

adecuada llamada MPLAB que es un IDE

(Integrated Development Environment

= ambiente de desarrollo integrado).

En el mismo se incluye el software para un

ensamblador, editor, simulador y progra-

mador, todo en un paquete dedicado. En

el capítulo 3 veremos cómo se usa este

programa. Tenga en cuenta que si Ud. lo

desea, puede obtener gratuitamente el

MPLAB de la página WEB de Microchip o,

si no puede bajarlo, puede comunicarse

con el departamento de Atención al

Cliente de editorial Quark (Herrera 761/763

-1295- Capital Federal) al teléfono (011)

4301-8804 o por Internet a:

ateclien@vianetworks.net.ar

O en nuestra página WEB:

www.editorialquark.com.ar

LOS CIRCUITOS INTEGRADOS PROGRAMABLES

Todo sobre PICs 7

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Page 4

Algunos ejemplos del software

están disponibles en la Internet en:

http//www.microchip.com

Los socios del Club Saber Elec-

trónica pueden adquirir sin cargo

programas y aplicaciones en nues-

tras oficinas. Ud., como comprador

de este texto, goza del mismo be-

neficio. Si reside lejos de Bs. As.

puede solicitarlos por Internet y se

los enviaremos por correo electróni-

co.

Algunos tipos de PIC

Un representante típico de los PIC´s es el

tipo PIC 16C84, cuya base se observa en

la figura 2. Se trata de un procesador con

una memoria de programas EEPROM de

1k x 14. Tiene 64 bytes de memoria de da-

tos EEPROM y 36 bytes de RAM de uso ge-

neral. La memoria de programa del EE-

PROM puede ser programada en serie en

el circuito de aplicación. Se dispone de 13

pines de I/O con con-

trol de dirección indi-

vidual. Se dispone de

4 fuentes de interrupt

interno/externo. El

temporizador/conta-

dor es de 8 bits con

un prescalador pro-

gramable. La frecuen-

cia de operaciones es

de DC a 10MHz. El in-

tegrado viene con

una base PDIP de 18

pines o SOIC.

Una variante del

anterior es el integra-

do PIC 16C61 con ba-

se similar y con una

memoria de programa EEPROM de 1K x 14,

un stack de hardware de 8 niveles, 13 lí-

neas bidireccionales I/O, 3 fuentes de inte-

rrupt, temporizador de 8 bits de tiempo

real con un prescalador programable de 8

bits y una frecuencia operativa de DC a

20MHz. El integrado viene también en una

versión de montaje en superficie (surface

mount).

El esquema básico de este procesador

surge de la figura 3 y es similar al del PIC

16C84.

Un procesador de mayor envergadura y

mayor tamaño es el tipo PIC 16C74, cuyo

LOS CIRCUITOS INTEGRADOS PROGRAMABLES

8 Todo sobre PICs

Figura 2

Figura 3

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Page 5

esquema interno básico vemos en la figu-

ra 4. Este procesador posee una memoria

de programa del EPROM de 4 K x 14, una

RAM de uso general de192 bytes y 33 pi-

nes de I/O con dirección individual. Esta

memoria es del tipo EPROM con una ven-

tanita que deja pasar los rayos ultraviole-

tas y por lo tanto puede borrarse con el

borrador típico de la serie 68HC 11.

En este aspecto es similar a los procesa-

dores anteriores. Se recomienda especial-

mente para aplicaciones en robótica.

El PIC 16C74 tiene una base de 40 pines

tipo PDIP o CERDIP (con ventanita) o de 44

pines tipo PLCC o QFP.

Otros tipos de PIC salen al mercado con

mucha frecuencia y ya se dispone de la

serie PIC 12CXX con base de 8 pines y la

serie PIC 17CXX de instrucciones de 16 bit

que es más potente aun.

¿Qué utilidad tiene un

Kernel de Tiempo-Real?

Las técnicas de diseño de tiempo-real

permiten al "técnico" superar problemas

complicados para afrontar tareas más sim-

ples.

Estas unidades de código más simples

permiten una respuesta

...