EcuRed - Contribuciones del colaborador [es]

Interfaz Extensible del Firmware

2012-09-05T16:31:42Z

Rportelles: /* Contenidos */

{{Ficha Software
|nombre= Extensible Firmware Interface (EFI)
|familia= Firmware
|imagen=Firmware.jpg
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'''Extensible Firmware Interface (EFI)''' o Interfaz Extensible del Firmware luego renombrada a Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) es una especificación desarrollada por [http://www.ecured.cu/index.php/Intel Intel] dirigida a reemplazar la antigua [http://www.ecured.cu/index.php/Interfaz interfaz] del estándar IBM PC [http://www.ecured.cu/index.php/BIOS BIOS], interactúa como puente entre el [http://www.ecured.cu/index.php/Sistema_operativo sistema operativo] y el [http://www.ecured.cu/index.php/Firmware firmware] base.
==Historia==
Durante las primeras fases de desarrollo del [http://www.ecured.cu/index.php/Microprocesador microprocesador] Intel Itanium de [http://www.ecured.cu/index.php/HP HP] a mediados de los años 90. Debido al avance tecnológico de estos procesadores, las especificaciones de la BIOS resultaban muy limitadas, por esta razón Intel desarrolló inicialmente en 1998 lo que sería la IBI, del acrónimo inglés Intel Boot Iniciative, que posteriormente fue renombrado a EFI.
La primera versión definitiva, la 1.02, se presentó a finales de 2000 y ha ido evolucionando posteriormente. Ahora el desarrollo de la especificación lo lleva el [http://www.uefi.org/home/ UEFI Forum], una organización formada por diversas empresas como Intel, [http://www.ecured.cu/index.php/Microsoft Microsoft], [http://www.ecured.cu/index.php/AMD AMD],... que fue creada el 25 de Julio de 2005. UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) cuya labor consiste en desarrollar y promocionar la plataforma EFI.
A principios de 2007, la versión 2.1 de la especificación UEFI vio la luz y meses después trajo consigo mejoras como cifrado, autenticación de red y la destacable Interfaz de usuario humana.

==Características==

===Contenidos===
La interfaz UEFI incluye bases de datos con información de la plataforma, inicio y tiempo de ejecución de los servicios disponibles listos para cargar el sistema operativo.
UEFI destaca principalmente por:
*Compatibilidad y emulación de BIOS para los sistemas operativos sólo compatibles con ésta última.
*Capacidad de arranque desde unidades de almacenamiento grandes, dado que no sufren de las limitaciones del MBR
*Arquitectura y controladores de la CPU independientes
*Entorno amigable y flexible Pre-Sistema
*Diseño modular
La EFI hereda las nuevas características avanzadas de la BIOS como ACPI(Interfaz Avanzada de Control de Energía) y el SMBIOS (Sistema de Gestión de BIOS), y se le pueden añadir muchas otras, ya que el entorno se ejecuta en 64 bits, al contrario de su predecesora, en 16 bits.

===Soporte de dispositivos de almacenamiento sólido y discos===
La EFI comunica el arranque con el [http://www.ecured.cu/index.php/Master_Boot_Record MBR] y con el sistema GPT que solventa las limitaciones técnicas del MBR:
*MBR soporta hasta 4 particiones por unidad física con un límite máximo de 2,2 TB.
*GPT soporta teóricamente hasta 9,4 ZB y no exige un sistema de archivos concreto para funcionar.
[http://www.ecured.cu/index.php/Microsoft_Windows Microsoft Windows] soporta GPT a partir de las versiones de 64 bits de [http://www.ecured.cu/index.php/Windows_Vista Windows Vista] y posteriores.
Algunos sistemas basados en [http://www.ecured.cu/index.php/Unix Unix] utilizan un híbrido entre MBR y GPT para arrancar.
===32 y 64 bits===
Las BIOS hacen uso de modos de 16 bits para funcionar, diseño heredado del Intel [http://www.ecured.cu/index.php/Microprocesadores_8086_y_8088 8088], sin embargo, la EFI funciona directamente con modos de 32 y 64 bits lo que posibilita que las aplicaciones de la EFI tengan acceso completo al direccionamiento de 64 bits.
===Servicios===
La EFI emplea 2 tipos de servicios, servicio de arranque y servicio de ejecución
*El servicio de arranque incluye texto e interfaz gráfica orientado a una consola que soporta y gestiona dispositivos, bloques, buses y servicios de archivo.
*Los servicios de ejecución son los que controlan la fecha, la hora o el NVRAM
===Protocolos===
La EFI define un conjunto de protocolos de interfaz de software utilizados para la comunicación entre dos módulos binarios. Todos los controladores de la EFI deben proveer servicios a los demás a través de dichos protocolos.
===Controladores/Drivers===
Las especificaciones de la EFI permiten ofrecer un controlador de dispositivo independiente del procesador denominado (EBC) EFI Byte Code. Lo que permite soporte para la carga de gráficos, red, sonido y opciones avanzadas del sistema, sin necesidad de precargar un sistema operativo. Esto era imposible en la BIOS, ya que cargaba funciones muy limitadas y necesarias como el soporte de periféricos como teclado y ratón y poco más.
===Gestor de arranque===
EFI incorpora su propio gestor de arranque permitiendo la selección y carga directa de los sistemas operativos, lo que elimina la necesidad de disponer de un gestor cargado posteriormente, como puede ser LILO o el que utiliza Windows.
===Interfaz===
La EFI incluye una interfaz interactiva muy cómoda, que además permite ejecutar aplicaciones externas a la propia EFI, siempre que sean compatibles con la especificación.
===Extensiones===
Toda extensión de la EFI puede cargarse desde cualquier dispositivo no volátil que esté enchufado al ordenador. Un fabricante OEM puede distribuir su sistema con una partición EFI instalada en un [http://www.ecured.cu/index.php/Disco_duro disco duro] o una Unidad de estado sólido
===Intel EFI===
El Framework de Intel recibe el nombre de Tiano. Tiano se ejecuta en procesadores XScale, Itanium e IA32 bajo licencia propietaria, aunque parte del código ha sido liberado bajo licencia BSD recibiendo el nombre de Proyecto TianoCore. Phoenix Tecnologies comercializa actualmente BIOS "Phoenix SecureCore Tiano" y "Phoenix MicroCore" compatibles con la interfaz UEFI
Plataformas que utilizan UEFI
El primer procesador Itanium dirigido a estaciones de trabajo y lanzado en el año 2000, ya soportaba la especificación EFI 1.02.
En el 2002, el Itanium 2 ya soportaba EFI 1.10 capaz de arrancar Microsoft Windows, [http://www.ecured.cu/index.php/GNU/Linux GNU/Linux], [http://www.ecured.cu/index.php/FreeBSD FreeBSD], HP-UX y [http://www.ecured.cu/index.php/OpenVMS OpenVMS]
En 2006 [http://www.ecured.cu/index.php/Apple Apple] montó sus ordenadores basados en la arquitectura x86 de Intel, y por ello, comenzaron a utilizar sistemas EFI en lugar de Open Firmware como se llevaba utilizando en los anteriores sistemas basados en PowerPC, posteriormente Apple lanzó Bootcamp, que permite un particionado no destructivo y soporte de drivers para la instalación de sistemas operativos Microsoft sin necesidad de reinstalar Mac OS X. Se añadió compatibilidad de BIOS a la EFI.

GNU/Linux ha sido capaz de utilizar EFI en el arranque desde principios de 2000, mediante el gestor de arranque LiLo o, las más recientes versiones de GRUB.

Desde el 2005, se ha tratado de implementar EFI en arquitecturas extrapolables a las de PC, como las basadas en XScale o sistemas embebidos
==Fuentes==
[http://es.wikipedia.org/wiki/Extensible_Firmware_Interface Extensible Firmware Interface]

[http://www.uefi.org/home/ UEFI Home]

[http://www.xataka.com/otros/efi-extensible-firmware-interface-a-fondo Extensible Firmware Interface a Fondo]

[http://www.intel.com/content/www/us/en/architecture-and-technology/unified-extensible-firmware-interface/efi-homepage-general-technology.html Extensible Firmware Interface (EFI) and Unified EFI (UEFI)]

[http://en.wikipedia.org/wiki/Unified_Extensible_Firmware_Interface UEFI]

[http://www.neoteo.com/uefi-y-ordenadores-mas-rapidos UEFI y ordenadores más rápidos]

[http://windowsespanol.about.com/b/2011/10/03/uefi-el-fin-de-la-bios.htm UEFI y el fin de la BIOS]

[[Category:Formatos_y_estándares_de_software]]
[[Category:Archivos_de_configuración]]

BIOS

2012-09-05T16:24:19Z

Rportelles: /* Funciones del BIOS */

{{Ficha Hardware
| nombre = BIOS: Basic Input/Output System
| imagen = AwardBIOS_CMOS_Setup_Utility.png
| pie = Phoenix AwardBIOS CMOS ([[memoria no volátil]])
| nombre-clase = Almacenado en
| clase1 = [[PROM]]
| clase2 = [[EPROM]]
| clase3 = [[Memoria Flash]]
| manuf1 = [[American Megatrends]]
| manuf2 = [[Phoenix Technologies]]
}}

'''BIOS''' (Basic Input Output System – Sistema Básico de Entrada Salida) es un programa que se encuentra grabado en un chip de la placa base, concretamente en una memoria de tipo EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory).

== Funciones del BIOS ==

El BIOS es una aplicación([[Software]]) que localiza, reconoce y configura todos los dispositivos de una Placa Base(MB) necesarios para cargar el [[Sistema operativo]] en la [[Memoria de acceso aleatorio|RAM]]. Proporciona la comunicación de bajo nivel, el funcionamiento y configuración del [[Hardware]] del sistema que, como mínimo, maneja el [[Teclado de computadora|teclado]] y proporciona salida básica (emitiendo pitidos normalizados por el altavoz de la computadora si se producen fallos) durante el arranque. El BIOS usualmente está escrito en [[Lenguaje ensamblador]]. El primer término ''BIOS'' apareció en el sistema operativo '''CP/M''', y describe la parte de CP/M que se ejecutaba durante el arranque y que iba unida directamente al hardware (las máquinas de CP/M usualmente tenían un simple cargador arrancable en la [[ROM]], y nada más). La mayoría de las versiones de [[MS-DOS]] tienen un archivo llamado "IBMBIO.COM" o "IO.SYS" que es análogo al CP/M BIOS.

El BIOS es un sistema básico de entrada/salida que normalmente pasa inadvertido para el usuario final de computadoras. Se encarga de encontrar el sistema operativo y cargarlo en memoria RAM. Posee un componente de hardware y otro de software, este último brinda una interfaz generalmente de texto(SETUP) que permite configurar varias opciones del hardware instalado en la PC, como por ejemplo el reloj, o desde qué dispositivos de almacenamiento iniciará el sistema operativo (HDD,ODD,FDD,USB,RED etc.). 
Gestiona al menos el teclado de la computadora, proporcionando incluso una salida bastante básica en forma de sonidos por el altavoz incorporado en la placa base cuando hay algún error, como por ejemplo un dispositivo que falla o debería ser conectado. Estos mensajes de error son utilizados por los técnicos para encontrar soluciones al momento de armar o reparar un equipo. Este reside en la memoria EEPROM (Ver Memoria BIOS no-volátil). Es un programa tipo [[Firmware]]. La BIOS es una parte esencial del hardware que es parcialmente configurable y es donde se controlan los procesos del flujo de información en el bus del ordenador, entre el sistema operativo y los demás [[periféricos]]. También incluye la configuración de aspectos importantísimos de la máquina. 

El sistema BIOS de un [[PC]] estándar desempeña en realidad cuatro funciones independientes: 

Programa de inventario y comprobación del hardware (POST del inglés Power On Self Test) 
Proceso de carga inicial del software 
Inicialización de los dispositivos hardware que lo requieren; carga de cierto software básico, e inicio del Sistema Operativo 
Soporte para ciertos dispositivos hardware del sistema 

=== Acceso y manipulación del BIOS: ===
Para acceder al programa de configuración del BIOS, generalmente llamado Setup, tendremos que hacerlo pulsando una o varias teclas durante el arranque del ordenador. Generalmente suele ser la tecla Supr aunque esto varía según los tipos de placa y en portátiles. Otras teclas empleadas son: F1, Esc, F2 o incluso una combinación, para saberlo con exactitud bastará con una consulta al manual de su placa base o bien prestando atención a la primera pantalla del arranque, ya que suele figurar en la parte inferior un mensaje similar a este:
''Press DEL to enter Setup''
El aspecto general del BIOS dependerá de qué tipo en concreto tenga en su placa, las más comunes son: [[Award]], [[Phoenix]] (se han unido) y [[AMI]]. Bastante similares pero no iguales. El programa del BIOS suele estar en un perfecto inglés y además aparecen términos que no son realmente sencillos, si no sabe lo que está tocando consulte el manual o a un especialista, de lo contrario se encontrará con problemas. Aunque tengan nombres diferentes, existen algunos apartados comunes a todos los tipos de BIOS.
Una clasificación puede ser: 

1 Configuración básica de parámetros - Standard CMOS Setup. 
2 Opciones de BIOS - BIOS Features, Advanced Setup. 
3 Configuración avanzada y chipset - Chipset features. 
4 Password, periféricos, discos duros, etc. 

== Tipos de BIOS ==

Normalmente este software viene grabado en un chip de memoria no volátil de solo lectura ROM (Read Only Memory), situado en la placa base, de ahí el nombre ROM BIOS. Esto garantiza que no se perderá al apagar el Sistema y que no dependerá para su actuación de la existencia o buen funcionamiento de ningún disco, por lo que estará siempre disponible. Esto último es importante, porque como veremos a continuación, posibilita el arranque inicial del equipo sin necesitar de ningún recurso externo.
Desde los primeros días de vida del PC, el ROM-BIOS dio problemas en los equipos existentes, dado que los avances técnicos eran constantes; lo que suponía aumentar las capacidades de disco y de los dispositivos conectados a los equipos. Esto exigía nuevas BIOSes, con lo que había que cambiar la placa base, o cuando mínimo, en los modelos posteriores, cambiar el integrado que contenía la ROM BIOS. Para resolver el problema se comenzó a utilizar memorias regrabables tipo EPROM ("Erasable programmable read-only memory") y EEPROM ("Electrically erasable programmable read-only memory").
En la actualidad se utiliza un tipo de memoria no volátil "[[flash]]" (Flash BIOS) que puede ser regrabada sin utilizar ningún dispositivo de borrado o grabación especial, lo que permite actualizarla muy cómodamente. Por lo general solo es necesario "bajarse" de [[Internet]] la versión adecuada (normalmente del sitio del fabricante de la placa base) y seguir las instrucciones que acompañan al programa.
Debido a que el BIOS es usado constantemente en el funcionamiento normal del PC, y que la memoria RAM es de acceso más rápido que la ROM, muchos fabricantes disponen que el contenido de la ROM BIOS sea copiado a memoria RAM como parte del proceso de arranque inicial. Esto se conoce como "Shadowing", y tiene el efecto de acelerar el rendimiento del sistema. La versión de la BIOS cargada en RAM se denomina shadow BIOS. Naturalmente esto exige un realineamiento de los vectores de interrupción, de forma que apunten a las nuevas posiciones en RAM.
Los BIOS más modernos son los denominados PnP BIOS o PnP-aware BIOS. Lo que significa que están previstos para manejar el estándar PnP "[[Plug and Play]]" de [[Microsoft]] (enchufar y usar). Una tecnología que permite a un equipo identificar cualquier dispositivo hardware que se conecte, y signarle los recursos necesarios sin que existan conflictos con el resto. Antes de esta tecnología, la adición de nuevos dispositivos constituía un auténtico quebradero de cabeza, dada la escasez de recursos que previeron los diseñadores del PC. Por ejemplo, los consabidos conflictos de interrupciones IRQ's [1] y de direcciones de puertos

== Firmware en tarjetas adaptadoras ==

Un sistema puede contener diversos chips con firmware BIOS. Además del BIOS de arranque situado en la [[Disco duro]] y [[Placa base]].

== El mercado de los BIOS ==

La gran mayoría de los proveedores de placas madre de [[Computadora|computadoras personales]] delega a terceros la producción del BIOS y un conjunto de herramientas. Estos se conocen como "proveedores independientes de BIOS" o IBV (del inglés ''independent BIOS vendor''). Los fabricantes de placas madre después personalizan este BIOS según su propio hardware. Por esta razón, la actualización de el BIOS normalmente se obtiene directamente del fabricante de placas madre. El fabricante puede publicar actualizaciones del [[Firmware]] por medio de su [[Pagina web]], pero una mala compatibilidad con el [[Hardware]] puede provocar un fallo que se expande por toda la [[Placa base]], inutilizándola por completo. Los principales proveedores de BIOS son [[American Megatrends]] (AMI), General Software, [[Insyde Software]], y [[Phoenix Technologies]] (que compró [[Award Software International]] en [[1998]]).

== Véase también ==

*[[Placa base]]
*[[Firmware]]
*[[Open Firmware]]
*[[Coreboot]]
*[[Extensible Firmware Interface]]
*[[OpenBIOS]]
*[[OpenBook Project]]
*[[LinuxBIOS]]

{{listaref}}

== Enlaces externos ==

*[http://reparesupc.com/Documents/setup.html Configuración del programa Setup del BIOS]
*[http://www.red-atlantic.com/TXT/ARTICULOS/bios_19_11_2002.html Ayuda para la configuración del BIOS]
*[http://code.google.com/p/akernelloader/ Como programar tu propio Boot loader].

[[Category:Hardware]]

BIOS

2012-09-05T16:12:09Z

Rportelles: /* Funciones del BIOS */

{{Ficha Hardware
| nombre = BIOS: Basic Input/Output System
| imagen = AwardBIOS_CMOS_Setup_Utility.png
| pie = Phoenix AwardBIOS CMOS ([[memoria no volátil]])
| nombre-clase = Almacenado en
| clase1 = [[PROM]]
| clase2 = [[EPROM]]
| clase3 = [[Memoria Flash]]
| manuf1 = [[American Megatrends]]
| manuf2 = [[Phoenix Technologies]]
}}

'''BIOS''' (Basic Input Output System – Sistema Básico de Entrada Salida) es un programa que se encuentra grabado en un chip de la placa base, concretamente en una memoria de tipo EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory).

== Funciones del BIOS ==

El BIOS es una aplicación([[Software]]) que localiza, reconoce y configura todos los dispositivos de una Placa Base(MB) necesarios para cargar el [[Sistema operativo]] en la [[Memoria de acceso aleatorio|RAM]]; es un software muy básico instalado en la [[Placa base]] que permite que ésta cumpla su cometido. Proporciona la comunicación de bajo nivel, el funcionamiento y configuración del [[Hardware]] del sistema que, como mínimo, maneja el [[Teclado de computadora|teclado]] y proporciona salida básica (emitiendo pitidos normalizados por el altavoz de la computadora si se producen fallos) durante el arranque. El BIOS usualmente está escrito en [[Lenguaje ensamblador]]. El primer término ''BIOS'' apareció en el sistema operativo '''CP/M''', y describe la parte de CP/M que se ejecutaba durante el arranque y que iba unida directamente al hardware (las máquinas de CP/M usualmente tenían un simple cargador arrancable en la [[ROM]], y nada más). La mayoría de las versiones de [[MS-DOS]] tienen un archivo llamado "IBMBIO.COM" o "IO.SYS" que es análogo al CP/M BIOS.

El BIOS es un sistema básico de entrada/salida que normalmente pasa inadvertido para el usuario final de computadoras. Se encarga de encontrar el sistema operativo y cargarlo en memoria RAM. Posee un componente de hardware y otro de software, este último brinda una interfaz generalmente de texto que permite configurar varias opciones del hardware instalado en la PC, como por ejemplo el reloj, o desde qué dispositivos de almacenamiento iniciará el sistema operativo ([[Windows]], [[GNU/Linux]], [[Mac OS X]], etc.). 
Gestiona al menos el teclado de la computadora, proporcionando incluso una salida bastante básica en forma de sonidos por el altavoz incorporado en la placa base cuando hay algún error, como por ejemplo un dispositivo que falla o debería ser conectado. Estos mensajes de error son utilizados por los técnicos para encontrar soluciones al momento de armar o reparar un equipo. Este reside en la memoria EPROM (Ver Memoria BIOS no-volátil). Es un programa tipo [[Firmware]]. La BIOS es una parte esencial del hardware que es totalmente configurable y es donde se controlan los procesos del flujo de información en el bus del ordenador, entre el sistema operativo y los demás [[periféricos]]. También incluye la configuración de aspectos importantísimos de la máquina. 

El sistema BIOS de un [[PC]] estándar desempeña en realidad cuatro funciones independientes: 
Proceso de carga inicial del software 
Programa de inventario y comprobación del hardware 
Inicialización de los dispositivos hardware que lo requieren; carga de cierto software básico, e inicio del Sistema Operativo 
Soporte para ciertos dispositivos hardware del sistema 

=== Acceso y manipulación del BIOS: ===
Para acceder al programa de configuración del BIOS, generalmente llamado CMOS Setup, tendremos que hacerlo pulsando un botón durante el inicio del arranque del ordenador. Generalmente suele ser la tecla Supr aunque esto varía según los tipos de placa y en portátiles. Otras teclas empleadas son: F1, Esc, F2 o incluso una combinación, para saberlo con exactitud bastará con una consulta al manual de su placa base o bien prestando atención a la primera pantalla del arranque, ya que suele figurar en la parte inferior un mensaje similar a este:
''Press DEL to enter Setup''
El aspecto general del BIOS dependerá de qué tipo en concreto tenga en su placa, las más comunes son: [[Award]], [[Phoenix]] (se han unido) y [[AMI]]. Bastante similares pero no iguales. El programa del BIOS suele estar en un perfecto inglés y además aparecen términos que no son realmente sencillos, si no sabe lo que está tocando consulte el manual o a un especialista, de lo contrario se encontrará con problemas. Aunque tengan nombres diferentes, existen algunos apartados comunes a todos los tipos de BIOS.
Una clasificación puede ser: 

1 Configuración básica de parámetros - Standard CMOS Setup. 
2 Opciones de BIOS - BIOS Features, Advanced Setup. 
3 Configuración avanzada y chipset - Chipset features. 
4 Password, periféricos, discos duros, etc. 

== Tipos de BIOS ==

Normalmente este software viene grabado en un chip de memoria no volátil de solo lectura ROM (Read Only Memory), situado en la placa base, de ahí el nombre ROM BIOS. Esto garantiza que no se perderá al apagar el Sistema y que no dependerá para su actuación de la existencia o buen funcionamiento de ningún disco, por lo que estará siempre disponible. Esto último es importante, porque como veremos a continuación, posibilita el arranque inicial del equipo sin necesitar de ningún recurso externo.
Desde los primeros días de vida del PC, el ROM-BIOS dio problemas en los equipos existentes, dado que los avances técnicos eran constantes; lo que suponía aumentar las capacidades de disco y de los dispositivos conectados a los equipos. Esto exigía nuevas BIOSes, con lo que había que cambiar la placa base, o cuando mínimo, en los modelos posteriores, cambiar el integrado que contenía la ROM BIOS. Para resolver el problema se comenzó a utilizar memorias regrabables tipo EPROM ("Erasable programmable read-only memory") y EEPROM ("Electrically erasable programmable read-only memory").
En la actualidad se utiliza un tipo de memoria no volátil "[[flash]]" (Flash BIOS) que puede ser regrabada sin utilizar ningún dispositivo de borrado o grabación especial, lo que permite actualizarla muy cómodamente. Por lo general solo es necesario "bajarse" de [[Internet]] la versión adecuada (normalmente del sitio del fabricante de la placa base) y seguir las instrucciones que acompañan al programa.
Debido a que el BIOS es usado constantemente en el funcionamiento normal del PC, y que la memoria RAM es de acceso más rápido que la ROM, muchos fabricantes disponen que el contenido de la ROM BIOS sea copiado a memoria RAM como parte del proceso de arranque inicial. Esto se conoce como "Shadowing", y tiene el efecto de acelerar el rendimiento del sistema. La versión de la BIOS cargada en RAM se denomina shadow BIOS. Naturalmente esto exige un realineamiento de los vectores de interrupción, de forma que apunten a las nuevas posiciones en RAM.
Los BIOS más modernos son los denominados PnP BIOS o PnP-aware BIOS. Lo que significa que están previstos para manejar el estándar PnP "[[Plug and Play]]" de [[Microsoft]] (enchufar y usar). Una tecnología que permite a un equipo identificar cualquier dispositivo hardware que se conecte, y signarle los recursos necesarios sin que existan conflictos con el resto. Antes de esta tecnología, la adición de nuevos dispositivos constituía un auténtico quebradero de cabeza, dada la escasez de recursos que previeron los diseñadores del PC. Por ejemplo, los consabidos conflictos de interrupciones IRQ's [1] y de direcciones de puertos

== Firmware en tarjetas adaptadoras ==

Un sistema puede contener diversos chips con firmware BIOS. Además del BIOS de arranque situado en la [[Disco duro]] y [[Placa base]].

== El mercado de los BIOS ==

La gran mayoría de los proveedores de placas madre de [[Computadora|computadoras personales]] delega a terceros la producción del BIOS y un conjunto de herramientas. Estos se conocen como "proveedores independientes de BIOS" o IBV (del inglés ''independent BIOS vendor''). Los fabricantes de placas madre después personalizan este BIOS según su propio hardware. Por esta razón, la actualización de el BIOS normalmente se obtiene directamente del fabricante de placas madre. El fabricante puede publicar actualizaciones del [[Firmware]] por medio de su [[Pagina web]], pero una mala compatibilidad con el [[Hardware]] puede provocar un fallo que se expande por toda la [[Placa base]], inutilizándola por completo. Los principales proveedores de BIOS son [[American Megatrends]] (AMI), General Software, [[Insyde Software]], y [[Phoenix Technologies]] (que compró [[Award Software International]] en [[1998]]).

== Véase también ==

*[[Placa base]]
*[[Firmware]]
*[[Open Firmware]]
*[[Coreboot]]
*[[Extensible Firmware Interface]]
*[[OpenBIOS]]
*[[OpenBook Project]]
*[[LinuxBIOS]]

{{listaref}}

== Enlaces externos ==

*[http://reparesupc.com/Documents/setup.html Configuración del programa Setup del BIOS]
*[http://www.red-atlantic.com/TXT/ARTICULOS/bios_19_11_2002.html Ayuda para la configuración del BIOS]
*[http://code.google.com/p/akernelloader/ Como programar tu propio Boot loader].

[[Category:Hardware]]

BIOS

2012-09-05T16:10:41Z

Rportelles: /* Funciones del BIOS */

{{Ficha Hardware
| nombre = BIOS: Basic Input/Output System
| imagen = AwardBIOS_CMOS_Setup_Utility.png
| pie = Phoenix AwardBIOS CMOS ([[memoria no volátil]])
| nombre-clase = Almacenado en
| clase1 = [[PROM]]
| clase2 = [[EPROM]]
| clase3 = [[Memoria Flash]]
| manuf1 = [[American Megatrends]]
| manuf2 = [[Phoenix Technologies]]
}}

'''BIOS''' (Basic Input Output System – Sistema Básico de Entrada Salida) es un programa que se encuentra grabado en un chip de la placa base, concretamente en una memoria de tipo EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory).

== Funciones del BIOS ==

El BIOS es una aplicación[[Software]] que localiza, reconoce y configura todos los dispositivos de una Placa Base(MB) necesarios para cargar el [[Sistema operativo]] en la [[Memoria de acceso aleatorio|RAM]]; es un software muy básico instalado en la [[Placa base]] que permite que ésta cumpla su cometido. Proporciona la comunicación de bajo nivel, el funcionamiento y configuración del [[Hardware]] del sistema que, como mínimo, maneja el [[Teclado de computadora|teclado]] y proporciona salida básica (emitiendo pitidos normalizados por el altavoz de la computadora si se producen fallos) durante el arranque. El BIOS usualmente está escrito en [[Lenguaje ensamblador]]. El primer término ''BIOS'' apareció en el sistema operativo '''CP/M''', y describe la parte de CP/M que se ejecutaba durante el arranque y que iba unida directamente al hardware (las máquinas de CP/M usualmente tenían un simple cargador arrancable en la [[ROM]], y nada más). La mayoría de las versiones de [[MS-DOS]] tienen un archivo llamado "IBMBIO.COM" o "IO.SYS" que es análogo al CP/M BIOS.

El BIOS es un sistema básico de entrada/salida que normalmente pasa inadvertido para el usuario final de computadoras. Se encarga de encontrar el sistema operativo y cargarlo en memoria RAM. Posee un componente de hardware y otro de software, este último brinda una interfaz generalmente de texto que permite configurar varias opciones del hardware instalado en la PC, como por ejemplo el reloj, o desde qué dispositivos de almacenamiento iniciará el sistema operativo ([[Windows]], [[GNU/Linux]], [[Mac OS X]], etc.). 
Gestiona al menos el teclado de la computadora, proporcionando incluso una salida bastante básica en forma de sonidos por el altavoz incorporado en la placa base cuando hay algún error, como por ejemplo un dispositivo que falla o debería ser conectado. Estos mensajes de error son utilizados por los técnicos para encontrar soluciones al momento de armar o reparar un equipo. Este reside en la memoria EPROM (Ver Memoria BIOS no-volátil). Es un programa tipo [[Firmware]]. La BIOS es una parte esencial del hardware que es totalmente configurable y es donde se controlan los procesos del flujo de información en el bus del ordenador, entre el sistema operativo y los demás [[periféricos]]. También incluye la configuración de aspectos importantísimos de la máquina. 

El sistema BIOS de un [[PC]] estándar desempeña en realidad cuatro funciones independientes: 
Proceso de carga inicial del software 
Programa de inventario y comprobación del hardware 
Inicialización de los dispositivos hardware que lo requieren; carga de cierto software básico, e inicio del Sistema Operativo 
Soporte para ciertos dispositivos hardware del sistema 

=== Acceso y manipulación del BIOS: ===
Para acceder al programa de configuración del BIOS, generalmente llamado CMOS Setup, tendremos que hacerlo pulsando un botón durante el inicio del arranque del ordenador. Generalmente suele ser la tecla Supr aunque esto varía según los tipos de placa y en portátiles. Otras teclas empleadas son: F1, Esc, F2 o incluso una combinación, para saberlo con exactitud bastará con una consulta al manual de su placa base o bien prestando atención a la primera pantalla del arranque, ya que suele figurar en la parte inferior un mensaje similar a este:
''Press DEL to enter Setup''
El aspecto general del BIOS dependerá de qué tipo en concreto tenga en su placa, las más comunes son: [[Award]], [[Phoenix]] (se han unido) y [[AMI]]. Bastante similares pero no iguales. El programa del BIOS suele estar en un perfecto inglés y además aparecen términos que no son realmente sencillos, si no sabe lo que está tocando consulte el manual o a un especialista, de lo contrario se encontrará con problemas. Aunque tengan nombres diferentes, existen algunos apartados comunes a todos los tipos de BIOS.
Una clasificación puede ser: 

1 Configuración básica de parámetros - Standard CMOS Setup. 
2 Opciones de BIOS - BIOS Features, Advanced Setup. 
3 Configuración avanzada y chipset - Chipset features. 
4 Password, periféricos, discos duros, etc. 

== Tipos de BIOS ==

Normalmente este software viene grabado en un chip de memoria no volátil de solo lectura ROM (Read Only Memory), situado en la placa base, de ahí el nombre ROM BIOS. Esto garantiza que no se perderá al apagar el Sistema y que no dependerá para su actuación de la existencia o buen funcionamiento de ningún disco, por lo que estará siempre disponible. Esto último es importante, porque como veremos a continuación, posibilita el arranque inicial del equipo sin necesitar de ningún recurso externo.
Desde los primeros días de vida del PC, el ROM-BIOS dio problemas en los equipos existentes, dado que los avances técnicos eran constantes; lo que suponía aumentar las capacidades de disco y de los dispositivos conectados a los equipos. Esto exigía nuevas BIOSes, con lo que había que cambiar la placa base, o cuando mínimo, en los modelos posteriores, cambiar el integrado que contenía la ROM BIOS. Para resolver el problema se comenzó a utilizar memorias regrabables tipo EPROM ("Erasable programmable read-only memory") y EEPROM ("Electrically erasable programmable read-only memory").
En la actualidad se utiliza un tipo de memoria no volátil "[[flash]]" (Flash BIOS) que puede ser regrabada sin utilizar ningún dispositivo de borrado o grabación especial, lo que permite actualizarla muy cómodamente. Por lo general solo es necesario "bajarse" de [[Internet]] la versión adecuada (normalmente del sitio del fabricante de la placa base) y seguir las instrucciones que acompañan al programa.
Debido a que el BIOS es usado constantemente en el funcionamiento normal del PC, y que la memoria RAM es de acceso más rápido que la ROM, muchos fabricantes disponen que el contenido de la ROM BIOS sea copiado a memoria RAM como parte del proceso de arranque inicial. Esto se conoce como "Shadowing", y tiene el efecto de acelerar el rendimiento del sistema. La versión de la BIOS cargada en RAM se denomina shadow BIOS. Naturalmente esto exige un realineamiento de los vectores de interrupción, de forma que apunten a las nuevas posiciones en RAM.
Los BIOS más modernos son los denominados PnP BIOS o PnP-aware BIOS. Lo que significa que están previstos para manejar el estándar PnP "[[Plug and Play]]" de [[Microsoft]] (enchufar y usar). Una tecnología que permite a un equipo identificar cualquier dispositivo hardware que se conecte, y signarle los recursos necesarios sin que existan conflictos con el resto. Antes de esta tecnología, la adición de nuevos dispositivos constituía un auténtico quebradero de cabeza, dada la escasez de recursos que previeron los diseñadores del PC. Por ejemplo, los consabidos conflictos de interrupciones IRQ's [1] y de direcciones de puertos

== Firmware en tarjetas adaptadoras ==

Un sistema puede contener diversos chips con firmware BIOS. Además del BIOS de arranque situado en la [[Disco duro]] y [[Placa base]].

== El mercado de los BIOS ==

La gran mayoría de los proveedores de placas madre de [[Computadora|computadoras personales]] delega a terceros la producción del BIOS y un conjunto de herramientas. Estos se conocen como "proveedores independientes de BIOS" o IBV (del inglés ''independent BIOS vendor''). Los fabricantes de placas madre después personalizan este BIOS según su propio hardware. Por esta razón, la actualización de el BIOS normalmente se obtiene directamente del fabricante de placas madre. El fabricante puede publicar actualizaciones del [[Firmware]] por medio de su [[Pagina web]], pero una mala compatibilidad con el [[Hardware]] puede provocar un fallo que se expande por toda la [[Placa base]], inutilizándola por completo. Los principales proveedores de BIOS son [[American Megatrends]] (AMI), General Software, [[Insyde Software]], y [[Phoenix Technologies]] (que compró [[Award Software International]] en [[1998]]).

== Véase también ==

*[[Placa base]]
*[[Firmware]]
*[[Open Firmware]]
*[[Coreboot]]
*[[Extensible Firmware Interface]]
*[[OpenBIOS]]
*[[OpenBook Project]]
*[[LinuxBIOS]]

{{listaref}}

== Enlaces externos ==

*[http://reparesupc.com/Documents/setup.html Configuración del programa Setup del BIOS]
*[http://www.red-atlantic.com/TXT/ARTICULOS/bios_19_11_2002.html Ayuda para la configuración del BIOS]
*[http://code.google.com/p/akernelloader/ Como programar tu propio Boot loader].

[[Category:Hardware]]

BIOS

2012-09-05T16:04:29Z

Rportelles:

{{Ficha Hardware
| nombre = BIOS: Basic Input/Output System
| imagen = AwardBIOS_CMOS_Setup_Utility.png
| pie = Phoenix AwardBIOS CMOS ([[memoria no volátil]])
| nombre-clase = Almacenado en
| clase1 = [[PROM]]
| clase2 = [[EPROM]]
| clase3 = [[Memoria Flash]]
| manuf1 = [[American Megatrends]]
| manuf2 = [[Phoenix Technologies]]
}}

'''BIOS''' (Basic Input Output System – Sistema Básico de Entrada Salida) es un programa que se encuentra grabado en un chip de la placa base, concretamente en una memoria de tipo EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory).

== Funciones del BIOS ==

Es un código de [[Software]] que localiza y reconoce todos los dispositivos necesarios para cargar el [[Sistema operativo]] en la [[Memoria de acceso aleatorio|RAM]]; es un software muy básico instalado en la [[Placa base]] que permite que ésta cumpla su cometido. Proporciona la comunicación de bajo nivel, el funcionamiento y configuración del [[Hardware]] del sistema que, como mínimo, maneja el [[Teclado de computadora|teclado]] y proporciona salida básica (emitiendo pitidos normalizados por el altavoz de la computadora si se producen fallos) durante el arranque. El BIOS usualmente está escrito en [[Lenguaje ensamblador]]. El primer término ''BIOS'' apareció en el sistema operativo '''CP/M''', y describe la parte de CP/M que se ejecutaba durante el arranque y que iba unida directamente al hardware (las máquinas de CP/M usualmente tenían un simple cargador arrancable en la [[ROM]], y nada más). La mayoría de las versiones de [[MS-DOS]] tienen un archivo llamado "IBMBIO.COM" o "IO.SYS" que es análogo al CP/M BIOS.

El BIOS es un sistema básico de entrada/salida que normalmente pasa inadvertido para el usuario final de computadoras. Se encarga de encontrar el sistema operativo y cargarlo en memoria RAM. Posee un componente de hardware y otro de software, este último brinda una interfaz generalmente de texto que permite configurar varias opciones del hardware instalado en la PC, como por ejemplo el reloj, o desde qué dispositivos de almacenamiento iniciará el sistema operativo ([[Windows]], [[GNU/Linux]], [[Mac OS X]], etc.). 
Gestiona al menos el teclado de la computadora, proporcionando incluso una salida bastante básica en forma de sonidos por el altavoz incorporado en la placa base cuando hay algún error, como por ejemplo un dispositivo que falla o debería ser conectado. Estos mensajes de error son utilizados por los técnicos para encontrar soluciones al momento de armar o reparar un equipo. Este reside en la memoria EPROM (Ver Memoria BIOS no-volátil). Es un programa tipo [[Firmware]]. La BIOS es una parte esencial del hardware que es totalmente configurable y es donde se controlan los procesos del flujo de información en el bus del ordenador, entre el sistema operativo y los demás [[periféricos]]. También incluye la configuración de aspectos importantísimos de la máquina. 

El sistema BIOS de un [[PC]] estándar desempeña en realidad cuatro funciones independientes: 
Proceso de carga inicial del software 
Programa de inventario y comprobación del hardware 
Inicialización de los dispositivos hardware que lo requieren; carga de cierto software básico, e inicio del Sistema Operativo 
Soporte para ciertos dispositivos hardware del sistema 

=== Acceso y manipulación del BIOS: ===
Para acceder al programa de configuración del BIOS, generalmente llamado CMOS Setup, tendremos que hacerlo pulsando un botón durante el inicio del arranque del ordenador. Generalmente suele ser la tecla Supr aunque esto varía según los tipos de placa y en portátiles. Otras teclas empleadas son: F1, Esc, F2 o incluso una combinación, para saberlo con exactitud bastará con una consulta al manual de su placa base o bien prestando atención a la primera pantalla del arranque, ya que suele figurar en la parte inferior un mensaje similar a este:
''Press DEL to enter Setup''
El aspecto general del BIOS dependerá de qué tipo en concreto tenga en su placa, las más comunes son: [[Award]], [[Phoenix]] (se han unido) y [[AMI]]. Bastante similares pero no iguales. El programa del BIOS suele estar en un perfecto inglés y además aparecen términos que no son realmente sencillos, si no sabe lo que está tocando consulte el manual o a un especialista, de lo contrario se encontrará con problemas. Aunque tengan nombres diferentes, existen algunos apartados comunes a todos los tipos de BIOS.
Una clasificación puede ser: 

1 Configuración básica de parámetros - Standard CMOS Setup. 
2 Opciones de BIOS - BIOS Features, Advanced Setup. 
3 Configuración avanzada y chipset - Chipset features. 
4 Password, periféricos, discos duros, etc. 

== Tipos de BIOS ==

Normalmente este software viene grabado en un chip de memoria no volátil de solo lectura ROM (Read Only Memory), situado en la placa base, de ahí el nombre ROM BIOS. Esto garantiza que no se perderá al apagar el Sistema y que no dependerá para su actuación de la existencia o buen funcionamiento de ningún disco, por lo que estará siempre disponible. Esto último es importante, porque como veremos a continuación, posibilita el arranque inicial del equipo sin necesitar de ningún recurso externo.
Desde los primeros días de vida del PC, el ROM-BIOS dio problemas en los equipos existentes, dado que los avances técnicos eran constantes; lo que suponía aumentar las capacidades de disco y de los dispositivos conectados a los equipos. Esto exigía nuevas BIOSes, con lo que había que cambiar la placa base, o cuando mínimo, en los modelos posteriores, cambiar el integrado que contenía la ROM BIOS. Para resolver el problema se comenzó a utilizar memorias regrabables tipo EPROM ("Erasable programmable read-only memory") y EEPROM ("Electrically erasable programmable read-only memory").
En la actualidad se utiliza un tipo de memoria no volátil "[[flash]]" (Flash BIOS) que puede ser regrabada sin utilizar ningún dispositivo de borrado o grabación especial, lo que permite actualizarla muy cómodamente. Por lo general solo es necesario "bajarse" de [[Internet]] la versión adecuada (normalmente del sitio del fabricante de la placa base) y seguir las instrucciones que acompañan al programa.
Debido a que el BIOS es usado constantemente en el funcionamiento normal del PC, y que la memoria RAM es de acceso más rápido que la ROM, muchos fabricantes disponen que el contenido de la ROM BIOS sea copiado a memoria RAM como parte del proceso de arranque inicial. Esto se conoce como "Shadowing", y tiene el efecto de acelerar el rendimiento del sistema. La versión de la BIOS cargada en RAM se denomina shadow BIOS. Naturalmente esto exige un realineamiento de los vectores de interrupción, de forma que apunten a las nuevas posiciones en RAM.
Los BIOS más modernos son los denominados PnP BIOS o PnP-aware BIOS. Lo que significa que están previstos para manejar el estándar PnP "[[Plug and Play]]" de [[Microsoft]] (enchufar y usar). Una tecnología que permite a un equipo identificar cualquier dispositivo hardware que se conecte, y signarle los recursos necesarios sin que existan conflictos con el resto. Antes de esta tecnología, la adición de nuevos dispositivos constituía un auténtico quebradero de cabeza, dada la escasez de recursos que previeron los diseñadores del PC. Por ejemplo, los consabidos conflictos de interrupciones IRQ's [1] y de direcciones de puertos

== Firmware en tarjetas adaptadoras ==

Un sistema puede contener diversos chips con firmware BIOS. Además del BIOS de arranque situado en la [[Disco duro]] y [[Placa base]].

== El mercado de los BIOS ==

La gran mayoría de los proveedores de placas madre de [[Computadora|computadoras personales]] delega a terceros la producción del BIOS y un conjunto de herramientas. Estos se conocen como "proveedores independientes de BIOS" o IBV (del inglés ''independent BIOS vendor''). Los fabricantes de placas madre después personalizan este BIOS según su propio hardware. Por esta razón, la actualización de el BIOS normalmente se obtiene directamente del fabricante de placas madre. El fabricante puede publicar actualizaciones del [[Firmware]] por medio de su [[Pagina web]], pero una mala compatibilidad con el [[Hardware]] puede provocar un fallo que se expande por toda la [[Placa base]], inutilizándola por completo. Los principales proveedores de BIOS son [[American Megatrends]] (AMI), General Software, [[Insyde Software]], y [[Phoenix Technologies]] (que compró [[Award Software International]] en [[1998]]).

== Véase también ==

*[[Placa base]]
*[[Firmware]]
*[[Open Firmware]]
*[[Coreboot]]
*[[Extensible Firmware Interface]]
*[[OpenBIOS]]
*[[OpenBook Project]]
*[[LinuxBIOS]]

{{listaref}}

== Enlaces externos ==

*[http://reparesupc.com/Documents/setup.html Configuración del programa Setup del BIOS]
*[http://www.red-atlantic.com/TXT/ARTICULOS/bios_19_11_2002.html Ayuda para la configuración del BIOS]
*[http://code.google.com/p/akernelloader/ Como programar tu propio Boot loader].

[[Category:Hardware]]

Tecnología Dual Channel

2012-09-05T16:01:59Z

Rportelles: /* ¿Quá es mejor, un solo módulo o dos Dual Chanel? */

{{Objeto|nombre=Tecnología Dual Channel|imagen=dual channel 1.JPG|descripcion=La tecnología Dual Channel permite mejor rendimiento al hardware}} 

'''Dual Channel''' es una tecnología para memorias que incrementa el rendimiento de estas al permitir el acceso simultáneo a dos módulos distintos de memoria. Esto se consigue mediante un segundo controlador de memoria en el ''NorthBrigde''. 

== ¿En qué consiste? ==

Uno de los casos en los que más se nota este incremento en el rendimiento es cuando tenemos una tarjeta gráfica integrada en placa base que utilice la memoria [[RAM|RAM]] como memoria de vídeo. Con la tecnología [[Dual Channel|Dual Channel]] la gráfica puede acceder a un módulo de memoria mientras el sistema accede al otro, pero en general vamos a notar un incremento en el rendimiento en todas aquellas aplicaciones que hagan un alto uso de la memoria.

Para que las memorias puedan funcionar en Dual Channel Para que la memoria pueda funcionar en Dual Channel, la placa base debe soportarlo y además debemos tener dos módulos de memoria exactamente iguales (Frecuencia, Latencias y Fabricante). Si los módulos no son exactamente iguales no funcionará el Dual channel, e incluso se pueden dañar los módulos de memoria.

 

== Soporte ==

[[Image:Dual channel 2.JPG|thumb|left|150px|Dual Channel]]Dual channel es soportado por memorias [[DDR|DDR]], [[DDR2|DDR2]] o las nuevas [[DDR3|DDR3]], pero no es soportado por memorias [[SDR|SDR]] (las conocidas como [[SDRAM|SDRAM]], aunque las DDR, DDR2 y DDR3 también son SDRAM).

Normalmente, en las placas que soportan Dual channel, los zócalos de memoria que forman el Dual channel suelen estar marcados en colores diferenciados, indicándose en el correspondiente manual cual es el color correspondiente, pero no hay una regla fija en cuanto a cuales son los zócalos que forman el Dual channel. En unas placas pueden ser el zócalo [[A1|A1]] y [[A2|A2]] y en otras el A1 y [[B1|B1]] (o la denominación que tengan estos según el fabricante). 

== Importancia ==

[[Image:Dualchannel 3.JPG|thumb|left|100px|Tecnología Dual Channel]]Es de suma importancia que los módulos sean exactamente iguales. Esto ha llevado a los principales fabricantes de memorias a comercializar pack específicos para Dual channel, en los que vienen los dos módulos correspondientes. Esto no quiere decir que por fuerza tengan que ser un pack, sólo eso, que tienen que ser exactamente iguales. Si vamos a utilizar un sistema Dual channel es muy importante que utilicemos módulos de calidad, olvidándonos de los módulos genéricos y yendo a módulos de marca reconocida. 

 

== ¿Se duplica la velocidad o no? ==

Una pregunta que se puede plantear (y de hecho se ha planteado) es si con dos memorias Dual channel se duplica la velocidad de las memorias, es decir, que si se tienen dos memorias [[DDR-400|DDR-400]] en Dual Channel aumenta la velocidad de la memoria (es decir, si esta pasa a ser 800). No exactamente, la velocidad de las memorias es la misma. Lo único que ocurre es que puede acceder a los dos módulos al mismo tiempo, pero a la velocidad que cada uno de ellos tenga. A lo que afecta es al bus de la memoria, no a la frecuencia de esta. 

== ¿Quá es mejor, un solo módulo o dos Dual Chanel? ==

La siguiente pregunta que se plantea es si es mejor un sólo módulo de [[1GB|1GB]] o dos módulos de [[512MB|512MB]] en Dual Channel. Bien, aquí la respuesta ya es más complicada. En general es mejor dos módulos de [[512MB|512MB]] en Dual channel, pero como ya hemos comentado, el incremento en el rendimiento se va a notar en programas que hagan un acceso grande a memoria y, sobre todo, en sistemas con gráfica integrada o con algún tipo de gráfica implementada en RAM, como [[HyperMemory|HyperMemory]] o [[TurboCaché|TurboCaché]]. De todas formas, salvo en los casos ya citados, la diferencia en rendimiento no es espectacular ni mucho menos. En la práctica el incremento en el rendimiento (y esto depende de muchos factores) no pasa de un 15%, siendo lo normal que se sitúe entre un 4% y un 10%, pero como ya hemos dicho, esto depende de muchos factores (memorias, placa base, procesador...). En unos sistemas obtendremos unos incrementos superiores a los obtenidos en otros. 

== ¿Qué pasa en sistemas basados en AMD, en los que la memoria es controlada directamente por el procesador? ==

Otra pregunta que se puede plantear es la siguiente: Dado que el Dual channel se controla mediante un segundo gestor de memorias en el Northbridge ¿Qué pasa en sistemas basados en [[AMD|AMD]], en los que la memoria es controlada directamente por el procesador? ¿se obtiene también un mayor rendimiento? Bueno, para empezar ya de por sí el [[FSB|FSB]] a memoria en sistemas basados en [[AMD 64|AMD 64]] es superior al de sistemas basados en Intel, precisamente por estar controlado directamente por el procesador y no por el NorthBridge, pero sí que existe un incremento entre utilizar Dual channel o no. De hecho los procesadores AMD están diseñados para utilizar esta tecnología, aprovechándola al máximo (los [[AM2|AM2]] tienen un ancho de banda en memoria de [[128bits|128bits]]), pero si no la utilizan la diferencia en rendimiento es menor que en sistemas basados en Intel (donde es el Northbridge de la placa base el encargado de gestionar la memoria).

Un punto a tener en cuenta es que muchas placas base con Dual channel limitan la configuración de memoria al activarse este, es decir, que si tenemos una placa base con cuatro zócalos de memoria, en los que en teoría se pueden poner 1, 2, 3 ó 4 módulos, en estas placas las opciones son 1, 2 ó 4 módulos, ya que al activarse el Dual channel no permite una configuración que ocupe 3 zócalos. 

 

== Precio ==

En general, los pack para Dual channel suelen ser más caros que el precio de dos memorias sueltas de igual capacidad, pero como ya hemos dicho, siempre y cuando sean exactamente iguales no tienen por qué ser un [[Pack|pack]] específico para Dual channel. Por otro lado queda la cuestión del precio si se trata de un solo módulo o de dos. Bien, esto depende mucho de la marca, pero en general si bien dos módulos de 512MB salen más caros que uno de 1GB esta diferencia no suele ser muy grande (en torno al 10% - 15%), por lo que no es un factor muy determinante, pero eso si, es algo que tenemos que evaluar, sobre todo si pensamos en una posterior ampliación de la memoria.

 

== Referencia ==

*[http://www.configurarequipos.com/doc765.html http://www.configurarequipos.com/doc765.html]

 

[[Category:Ciencias_informáticas]]

Circuito impreso

2012-09-05T15:58:09Z

Rportelles: /* Perforado */

{{Ficha Hardware
| nombre = Circuito Impreso o PCB
| imagen = PCB2.gif
| pie = Sostiene mecánicamente y conecta eléctricamente componentes electrónicos
| nombre-clase = Creado en
| clase1 = [[Multicapa]]
| clase2 = [[Single-sided non-plated holes]]
| clase3 = [[sided plated holes]]
}}<div align="justify">

'''Circuito Impreso'''. En Electrónica, un circuito impreso o PCB (del inglés ''Printed Circuit Board''), es un medio para sostener mecánicamente y conectar eléctricamente componentes electrónicos, a través de ''rutas'' o ''pistas'' de material conductor, grabados en hojas de cobre laminadas sobre un sustrato no conductor.

Los circuitos impresos son robustos, baratos, y habitualmente de una fiabilidad elevada aunque de vez en cuando pueda tener fallos técnicos. Requieren de un esfuerzo mayor para el posicionamiento de los componentes, y tienen un coste inicial más alto que otras alternativas de montaje, como el montaje ''punto a punto'' (o ''wire-wrap''), pero son mucho más baratos, rápidos y consistentes en producción en volúmenes.

== Historia ==

El inventor del [[circuito impreso]] es probablemente el ingeniero austriaco [[Paul Eisler]] ([[1907]]-[[1995]]) quien, mientras trabajaba en [[Inglaterra]], hizo uno alrededor de [[1936]], como parte de una radio. Alrededor de [[1943]], los [[Estados Unidos]] comenzaron a usar esta tecnología en gran escala para fabricar radios que fuesen robustas, para la [[Segunda Guerra Mundial]]. Después de la guerra, en [[1948]], EE.UU. liberó la invención para el uso comercial. Los circuitos impresos no se volvieron populares en la electrónica de consumo hasta mediados de [[1950]], cuando el proceso de ''Auto-Ensamblaje''fue desarrollado por la Armada de los Estados Unidos

Antes que los circuitos impresos (y por un tiempo después de su invención), la conexión ''punto a punto'' era la más usada. Para prototipos, o producción de pequeñas cantidades, el método 'wire wrap' puede ser más eficiente..

Originalmente, cada componente electrónico tenía ''patas'' de alambre, y el circuito impreso tenía orificios taladrados para cada ''pata'' del componente. Las ''patas'' de los componentes atravesaban los orificios y eran soldadas a las pistas del circuito impreso. Este método de ensamblaje es llamado ''through-hole'' ( "a través del orificio", por su nombre en inglés). En [[1949]], [[Moe Abramson]] y Stanilus F. Danko, de la ''United States Army Signal Corps'' desarrollaron el proceso de Autoensamblaje, en donde las ''patas'' de los componentes eran insertadas en una lámina de cobre con el patrón de interconexión, y luego eran soldadas. Con el desarrollo de la laminación de tarjetas y técnicas de grabados, este concepto evolucionó en el proceso estándar de fabricación de circuitos impresos usado en la actualidad. La soldadura se puede hacer automáticamente pasando la tarjeta sobre un flujo de soldadura derretida, en una máquina de soldadura por ola.

Sin embargo, las ''patas'' y orificios son un desperdicio. Es costoso perforar los orificios, y el largo adicional de las ''patas'' es eliminado. En vez de utilizar partes ''through-hole'', a menudo se utilizan dispositivo de montaje superficial.

== Tipos de circuitos impresos ==

'''Multicapa:''' Es lo más habitual en productos comerciales. Suele tener entre 4 y 10 capas, de las cuales la mayoría están ubicadas dentro del sustrato.

'''2-sided plated holes:''' Es un diseño complicado de bajo coste con taladros metalizados que nos permite hacer pasos de cara.

'''Single-sided non-plated holes:''' Es un PCB con agujeros sin metalizar. Se usa en diseños de bajo coste y sencillos.

'''2-sided non-plated holes:''' Diseño sencillo con taladros sin metalizar. Sustrato de fibras de vidrio y resina. Hay que soldar por los dos lados para que haya continuidad.

== Composición física ==

La mayoría de los circuitos impresos están compuestos por entre una a dieciséis capas conductoras, separadas y soportadas por capas de material [[Aislantes eléctricos|aislante]] (''sustrato'') laminadas (pegadas) entre sí.

Las capas pueden conectarse a través de orificios, llamados vías. Los orificios pueden ser electorecubiertos, o se pueden utilizar pequeños remaches. Los circuitos impresos de alta densidad pueden tener ''vías ciegas'', que son visibles en sólo un lado de la tarjeta, o ''vías enterradas'', que no son visibles en el exterior de la tarjeta.

== Sustratos ==

Los sustratos de los circuitos impresos utilizados en la electrónica de consumo de bajo costo, se hacen de papel impregnados de resina fenólica, a menudo llamados por su nombre comercial Pértinax. Usan designaciones como XXXP, XXXPC y FR-2. El material es de bajo costo, fácil de mecanizar y causa menos desgaste de las herramientas que los sustratos de fibra de vidrio reforzados. Las letras "FR" en la designación del material indican "retardante de llama" (''Flame Retardant'' en inglés).

Los sustratos para los circuitos impresos utilizados en la electrónica industrial y de consumo de alto costo, están hechos típicamente de un material designado FR-4. Éstos consisten de un material de fibra de vidrio, impregnados con una resina epóxica resistente a las llamas. Pueden ser mecanizados, pero debido al contenido de vidrio abrasivo, requiere de herramientas hechas de carburo de tungsteno en la producción de altos volúmenes. Debido al reforzamiento de la fibra de vidrio, exhibe una resistencia a la flexión y a las trizaduras, alrededor de 5 veces más alta que el Pertinax, aunque a un costo más alto.

Los sustratos para los circuitos impresos de circuitos de radio frequencia de alta potencia usan plásticos con una constante dieléctrica (Permitividad) baja, tales como Rogers® 4000, Rogers® Duroid, (DuPont Teflón) (tipos GT y GX), Poliamida, Polies (Poliamida, Poliestireno) y poliestireno entrecruzado. Típicamente tienen propiedades mecánicas más pobres, pero se considera que es un compromiso de ingeniería aceptable, en vista de su desempeño eléctrico superior.

Los circuitos impresos utilizados en el vacío o en gravedad cero, como en una nave espacial, al ser incapaces de contar con el enfriamiento por convección, a menudo tienen un núcleo grueso de cobre o aluminio para disipar el calor de los componentes electrónicos.

No todas las tarjetas usan materiales rígidos. Algunas son diseñadas para ser muy o ligeramente flexibles, usando DuPonts Kapton film de poliamida y otros. Esta clase de tarjetas, a veces llamadas ''circuitos flexibles'', o ''circuitos rígido-flexibles'', respectivamente, son difíciles de crear, pero tienen muchas aplicaciones. A veces son flexibles para ahorrar espacio (los circuitos impresos dentro de las cámaras y audífonos son casi siempre circuitos flexibles, de tal forma que puedan doblarse en el espacio disponible limitado. En ocasiones, la parte flexible del circuito impreso se utiliza como cable o conexión móvil hacia otra tarjeta o dispositivo. Un ejemplo de esta última aplicación es el cable que conecta el cabezal en una impresora de inyección de tinta.

=== Características básicas del sustrato ===

'''Mecánicas'''

#Suficientemente rígidos para mantener los componentes.
#Fácil de taladrar.
#Sin problemas de laminado.

'''Químicas'''

#Metalizado de los taladros.
#Retardante de las llamas.
#No absorbe demasiada humedad.

'''Térmicas'''

#Disipa bien el calor.
#Coeficiente de expansión térmica bajo para que no se rompa.
#Capaz de soportar el calor en la soldadura.
#Capaz de soportar diferentes ciclos de temperatura.

'''Eléctricas'''

#Constante dieléctrica baja para tener pocas pérdidas a altas.
#Punto de ruptura dieléctrica alto.

== Diseño ==

Usualmente un ingeniero eléctrico o electrónico diseña el circuito y un especialista diseña el circuito impreso. El diseñador debe obedecer numerosas normas para diseñar un circuito impreso que funcione correctamente y que al mismo tiempo sea barato de fabricar.

=== Diseño electrónico automatizado ===

Los diseñadores de circuitos impresos a menudo utilizan programas de Diseño electrónico automatizado (EDA por sus siglas en inglés), para distribuir e interconectar los componentes. Estos programas almacenan información relacionada con el diseño, facilita la edición, y puede también automatizar tareas repetitivas.

La primera etapa es convertir el esquemático en una ''lista de nodos'' (o ''net list'' en inglés). La lista de nodos es una lista de las patas y nodos del circuito, a los que se conectan las patas de los componentes. Usualmente el programa de ''captura de esquemáticos'', utilizado por el diseñador del circuito, es responsable de la generación de la ''lista de nodos'', y esta lista es posteriormente importada en el programa de ruteo.

El siguiente paso es determinar la posición de cada componente. La forma sencilla de hacer esto es especificar una rejilla de filas y columnas, donde los dispositivos deberían ir. Luego, el programa asigna la pata 1 de cada dispositivo en la lista de componentes, a una posición en la rejilla. Típicamente, el operador puede asistir a la rutina de posicionamiento automático al especificar ciertas zonas de la tarjeta, donde determinados grupos de componentes deben ir. Por ejemplo, las partes asociadas con el subcircuito de la Fuente de alimentación se le podría asignar una zona cercana a la entrada al conector de alimentación. En otros casos, los componentes pueden ser posicionados manualmente, ya sea para optimizar el desempeño del circuito, o para poner componentes tales como perillas, interruptores y conectores, según lo requiere el diseño mecánico del sistema.

El computador luego expande la lista de componentes en una lista completa de las patas para la tarjeta, utilizando plantillas de una biblioteca de ''footprints'' asociados a cada tipo de componentes. Cada ''footprint'' es un mapa de las patas de un dispositivo, usualmente con la distribución de los ''pad'' y perforaciones recomendadas. La biblioteca permite que los ''footprint'' sean dibujados sólo una vez, y luego compartidos por todos los dispositivos de ese tipo.

En algunos sistemas, los ''pads'' de alta corriente son identificados en la biblioteca de dispositivos, y los nodos asociados son etiquetados para llamar la atención del diseñador del circuito impreso. Las corrientes elevadas requieren de pistas más anchas, y el diseñador usualmente determina este ancho.

Luego el programa combina la lista de nodos (ordenada por el nombre de las patas) con la lista de patas (ordenada por el nombre de las patas), transfiriendo las coordenas físicas de la lista de patas a la lista de nodos. La lista de nodos es luego reordenada, por el nombre del nodo.

Algunos sistemas pueden optimizar el diseño al intercambiar la posición de las partes y compuertas lógicas para reducir el largo de las pistas de cobre. Algunos sistemas también detectan automáticamente las patas de alimentación de los dispositivos, y generan pistas o vías al plano de alimentación o conductor más cercano.

Luego el programa trata de rutear cada nodo en la lista de señales-patas, encontrando secuencias de conexión en las capas disponibles. A menudo algunas capas son asignadas a la alimentación y a la tierra, y se conocen como plano de alimentación y tierra respectivamente. Estos planos ayudan a blindar los circuitos del ruido.

El problema de ruteo es equivalente al Problema del vendedor viajero, y es por lo tanto NP-completo, y no se presta para una solución perfecta. Un algoritmo práctico de ruteo es elegir la pata más lejana del centro de la tarjeta, y luego usar un ''algoritmo codicioso'' para seleccionar la siguiente pata más cercana con la señal del mismo nombre.

Después del ruteo automático, usualmente hay una lista de nodos que deben ser ruteados manualmente.

Una vez ruteado, el sistema puede tener un conjunto de estrategias para reducir el costo de producción del circuito impreso. Por ejemplo, una rutina podría suprimir las vías innecesarias (cada vía es una perforación, que cuesta dinero). Otras podrían redondear los bordes de las pistas, y ensanchar o mover las pistas para mantener el espacio entre éstas dentro de un margen seguro. Otra estrategia podría ser ajustar grandes áreas de cobre de tal forma que ellas formen nodos, o juntar áreas vacías en áreas de cobre. Esto permite reducir la contaminación de los productos químicos utilizados durante el grabado y acelerar la velocidad de producción.

Algunos sistemas tienen ''comprobación de reglas de diseño'' para validar la conectividad eléctrica y separación entre las distintas partes, compatibilidad electromagnética, reglas para la manufactura, ensamblaje y prueba de las tarjetas, flujo de calor y otro tipo de errores.

La serigrafía, máscara antisoldante y plantilla para la pasta de soldar, a menudo se diseñan como capas auxiliares.

== Manufactura ==

=== Patrones ===

La gran mayoría de las tarjetas para circuitos impresos se hacen adhiriendo una capa de cobre sobre todo el sustrato, a veces en ambos lados (creando un circuito impreso virgen), y luego retirando el cobre no deseado después de aplicar una máscara temporal (por ejemplo, grabándola con percloruro férrico), dejando sólo las pistas de cobre deseado. Algunos pocos circuitos impresos son fabricados al ''agregar'' las pistas al sustrato, a través de un proceso complejo de electrorecubrimiento múltiple. Algunos circuitos impresos tienen capas con pistas en el interior de éste, y son llamados ''cicuitos impresos multicapas''. Éstos son formados al aglomerar tarjetas delgadas que son procesadas en forma separada. Después de que la tarjeta ha sido fabricada, los componentes electrónicos se sueldan a la tarjeta.

Hay varios métodos típicos para la producción de circuitos impresos:

#La impresión serigráfica utiliza tintas resistentes al grabado para proteger la capa de cobre. Los grabados posteriores remueven el cobre no deseado. Alternativamente, la tinta puede ser conductiva, y se imprime en una tarjeta virgen no conductiva. Esta última técnica también se utiliza en la fabricación de circuitos híbridos.
#El fotograbado utiliza una Fotomecánica y grabado químico para eliminar la capa de cobre del sustrato. La fotomecánica usualmete se prepara con un fotoplotter, a partir de los datos producidos por un programa para el diseño de circuitos impresos. Algunas veces se utilizan transparencias impresas en una impresora Láser como fotoherramientas de baja resolución.
#El fresado de circuitos impresos utiliza una fresa mecánica de 2 o 3 ejes para quitar el cobre del sustrato. Una fresa para circuitos impresos funciona en forma similar a un plotter, recibiendo comandos desde un programa que controla el cabezal de la fresa los ejes ''x'', ''y'' y ''z''. Los datos para controlar la máquina son generados por el programa de diseño, y son almacenados en un archivo en formato HPGL o Gerber.
#La impresión en material termosensible para transferir a través de calor a la placa de cobre. En algunos sitios comentan de uso de papel glossy (fotográfico), y en otros de uso de papel con cera como los papeles en los que vienen los autoadesivos.

Tanto el recubrimiento con tinta, como el fotograbado requieren de un proceso de atacado químico, en el cual el cobre excedente es eliminado, quedando únicamente el patrón deseado.

=== Atacado ===

El atacado de la placa virgen se puede realizar de diferentes maneras. La mayoría de los procesos utilizan ácidos o corrosivos para eliminar el cobre excedente. Existen métodos de galvanoplastia que funcionan de manera rápida, pero con el inconveniente de que es necesario atacar al ácido la placa después del galvanizado, ya que no se elimina todo el cobre.

Los químicos más utilizados son el cloruro Ferrico, el sulfuro de amonio, el Ácido clorhídrico mezclado con agua y Peróxido de hidrógeno.  Existen formulaciones de ataque de tipo alcalino y de tipo ácido. Según el tipo de circuito a fabricar, se considera más conveniente un tipo de formulación u otro.

Para la fabricación industrial de circuitos impresos es conveniente utilizar máquinas con transporte de rodillos y cámaras de aspersión de los líquidos de ataque, que cuentan con control de temperatura, de presión y de velocidad de transporte. También es necesario que cuenten con extracción y lavado de gases.

=== Perforado ===

Las perforaciones, o ''vías'', del circuito impreso se taladran con pequeñas brocas hechas de carburo tungsteno.El perforado es realizado por maquinaria automatizada, controlada por una ''cinta de perforaciones'' o ''archivo de perforaciones''. Estos archivos generados por computador son también llamados ''taladros controlados por computador'' (NCD por sus siglas en inglés) o ''archivos Excellon''. El archivo de perforaciones describe la posición y tamaño de cada perforación taladrada.

Cuando se requieren vías muy pequeñas, taladrar con brocas es costoso, debido a la alta tasa de uso y fragilidad de éstas. En estos casos, las vías pueden ser evaporadas con un Láser. Las vías perforadas de esta forma usualmente tienen una terminación de menor calidad en el interior del orificio. Estas perforaciones se llaman ''micro vías''.

También es posible, a través de taladrado con control de profundidad, perforado láser, o pre-taladrando las láminas individuales antes de la laminación, producir perforaciones que conectan sólo algunas de las capas de cobre, en vez de atravesar la tarjeta completa. Estas perforaciones se llaman ''vías ciegas'' cuando conectan una capa interna con una de las capas exteriores, o ''vías enterradas'' cuando conectan dos capas internas.

Las paredes de los orificios, para tarjetas con dos o más capas, son metalizadas con cobre para formar, ''orificios metalizados'', que conectan eléctricamente las capas conductoras del circuito impreso.

=== Estañado y máscara antisoldante ===

Los ''pads'' y superficies en las cuales se montarán los componentes, usualmente se metalizan, ya que el cobre al desnudo no es soldable fácilmente. Tradicionalmente, todo el cobre expuesto era metalizado con Soldadura.  Esta soldadura solía ser una aleación de plomo-estaño, sin embargo, se están utilizando nuevos compuestos para cumplir con la directiva RoHS de la UE, la cual restringe el uso de plomo. Los conectores de borde, que se hacen en los lados de las tarjetas, a menudo se metalizan con oro. El metalizado con oro a veces se hace en la tarjeta completa.

Las áreas que no deben ser soldadas pueden ser recubiertas con un polímero ''resistente a la soldadura'', el cual evita cortocircuitos entre las patas cercanas de un componente.

=== Serigrafía ===

Los dibujos y texto se pueden imprimir en las superficies exteriores de un circuito impreso a través de la serigrafía. Cuando el espacio lo permite, el texto de la serigrafía puede indicar los nombres de los componentes, la configuración de los interruptores, puntos de prueba, y otras características útiles en el ensamblaje, prueba y servicio de la tarjeta. También puede imprimirse a través de tecnología de impresión digital por chorro de tinta (inkjet/Printar) y volcar información variable sobre el circuito (serialización, codigos de barra, información de trazabilidad).

=== Montaje ===

En las tarjetas ''through hole'' (''a través del orificio''), las patas de los componentes se insertan en los orificios, y son fijadas eléctrica y mecánicamente a la tarjeta con soldadura.

Con la tecnología de montaje superficial, los componentes se sueldan a los ''pads'' en las capas exteriores de la tarjetas. A menudo esta tecnología se combina con componentes ''through hole'', debido a que algunos componentes están disponibles sólo en un formato.

== Pruebas y verificación ==

Las tarjetas sin componentes pueden ser sometidas a ''pruebas al desnudo'', donde se verifica cada conexión definida en el ''netlist'' en la tarjeta finalizada. Para facilitar las pruebas en producciones de volúmenes grandes, se usa una ''Cama de clavos'' para hacer contacto con las áreas de cobre u orificios en uno o ambos lados de la tarjeta. Un computador le indica a la unidad de pruebas eléctricas, que envíe una pequeña corriente eléctrica a través de cada contacto de la ''cama de clavos'', y que verifique que esta corriente se reciba en el otro extremo del contacto. Para volúmenes medianos o pequeños, se utilizan unidades de prueba con un cabezal volante que hace contacto con las pistas de cobre y los orificios para verificar la conectividad de la placa verificada.

== Protección y paquete ==

Los circuitos impresos que se utilizan en ambientes extremos, usualmente tienen un recubrimiento, el cual se aplica sumergiendo la tarjeta o a través de un aerosol, después de que los componentes han sido soldados. El recubrimiento previene la corrosión y las corrientes de fuga o cortocircuitos producto de la condensación. Los primeros recubrimientos utilizados eran ceras. Los recubrimientos modernos están constituidos por soluciones de goma silicosa, poliuretano, acrílico o resina epóxica. Algunos son plásticos aplicados en una cámara al vacío.

== Tecnología de montaje superficial ==

La tecnología de montaje superficial fue desarrollada en la década de [[1960]], ganó impulso en [[Japón]] en la década de [[1980]], y se hizo popular en todo el mundo a mediados de la década de [[1990]].

Los componentes fueron mecánicamente rediseñados para tener pequeñas pestañas metálicas que podían ser soldadas directamente a la superficie de los circuitos impresos. Los componentes se hicieron mucho más pequeños, y el uso de componentes en ambos lados de las tarjetas se hizo mucho más común, permitiendo una densidad de componentes mucho mayor.

El montaje superficial o de superficie se presta para un alto grado de automatización, reduciendo el costo en mano de obra y aumentando las tasas de producción. Estos dispositivos pueden reducir su tamaño entre una cuarta a una décima parte, y su costo entre la mitad y la cuarta parte, comparado con componentes ''through hole''.

== Véase también ==

*[[Circuito integrado]]
*[[Computadora (desambiguación)|Computadora]]

== Fuentes ==

*[http://www.robotic-lab.com/blog/tutoriales/como-fabricar-circuitos-impresos/ Tutoriales en Robotic Lab]
*[http://www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php?title=Como_construir_tus_propios_PCB Cómo construir tus propios PBC]
*[http://www.sunmantechnology.com/resources_ec.html Tecnología]

[[Category:Ciencias_informáticas_y_Telecomunicaciones]] [[Category:Hardware]]

Circuito impreso

2012-09-05T15:46:42Z

Rportelles: /* Tipos de circuitos impresos */

{{Ficha Hardware
| nombre = Circuito Impreso o PCB
| imagen = PCB2.gif
| pie = Sostiene mecánicamente y conecta eléctricamente componentes electrónicos
| nombre-clase = Creado en
| clase1 = [[Multicapa]]
| clase2 = [[Single-sided non-plated holes]]
| clase3 = [[sided plated holes]]
}}<div align="justify">

'''Circuito Impreso'''. En Electrónica, un circuito impreso o PCB (del inglés ''Printed Circuit Board''), es un medio para sostener mecánicamente y conectar eléctricamente componentes electrónicos, a través de ''rutas'' o ''pistas'' de material conductor, grabados en hojas de cobre laminadas sobre un sustrato no conductor.

Los circuitos impresos son robustos, baratos, y habitualmente de una fiabilidad elevada aunque de vez en cuando pueda tener fallos técnicos. Requieren de un esfuerzo mayor para el posicionamiento de los componentes, y tienen un coste inicial más alto que otras alternativas de montaje, como el montaje ''punto a punto'' (o ''wire-wrap''), pero son mucho más baratos, rápidos y consistentes en producción en volúmenes.

== Historia ==

El inventor del [[circuito impreso]] es probablemente el ingeniero austriaco [[Paul Eisler]] ([[1907]]-[[1995]]) quien, mientras trabajaba en [[Inglaterra]], hizo uno alrededor de [[1936]], como parte de una radio. Alrededor de [[1943]], los [[Estados Unidos]] comenzaron a usar esta tecnología en gran escala para fabricar radios que fuesen robustas, para la [[Segunda Guerra Mundial]]. Después de la guerra, en [[1948]], EE.UU. liberó la invención para el uso comercial. Los circuitos impresos no se volvieron populares en la electrónica de consumo hasta mediados de [[1950]], cuando el proceso de ''Auto-Ensamblaje''fue desarrollado por la Armada de los Estados Unidos

Antes que los circuitos impresos (y por un tiempo después de su invención), la conexión ''punto a punto'' era la más usada. Para prototipos, o producción de pequeñas cantidades, el método 'wire wrap' puede ser más eficiente..

Originalmente, cada componente electrónico tenía ''patas'' de alambre, y el circuito impreso tenía orificios taladrados para cada ''pata'' del componente. Las ''patas'' de los componentes atravesaban los orificios y eran soldadas a las pistas del circuito impreso. Este método de ensamblaje es llamado ''through-hole'' ( "a través del orificio", por su nombre en inglés). En [[1949]], [[Moe Abramson]] y Stanilus F. Danko, de la ''United States Army Signal Corps'' desarrollaron el proceso de Autoensamblaje, en donde las ''patas'' de los componentes eran insertadas en una lámina de cobre con el patrón de interconexión, y luego eran soldadas. Con el desarrollo de la laminación de tarjetas y técnicas de grabados, este concepto evolucionó en el proceso estándar de fabricación de circuitos impresos usado en la actualidad. La soldadura se puede hacer automáticamente pasando la tarjeta sobre un flujo de soldadura derretida, en una máquina de soldadura por ola.

Sin embargo, las ''patas'' y orificios son un desperdicio. Es costoso perforar los orificios, y el largo adicional de las ''patas'' es eliminado. En vez de utilizar partes ''through-hole'', a menudo se utilizan dispositivo de montaje superficial.

== Tipos de circuitos impresos ==

'''Multicapa:''' Es lo más habitual en productos comerciales. Suele tener entre 4 y 10 capas, de las cuales la mayoría están ubicadas dentro del sustrato.

'''2-sided plated holes:''' Es un diseño complicado de bajo coste con taladros metalizados que nos permite hacer pasos de cara.

'''Single-sided non-plated holes:''' Es un PCB con agujeros sin metalizar. Se usa en diseños de bajo coste y sencillos.

'''2-sided non-plated holes:''' Diseño sencillo con taladros sin metalizar. Sustrato de fibras de vidrio y resina. Hay que soldar por los dos lados para que haya continuidad.

== Composición física ==

La mayoría de los circuitos impresos están compuestos por entre una a dieciséis capas conductoras, separadas y soportadas por capas de material [[Aislantes eléctricos|aislante]] (''sustrato'') laminadas (pegadas) entre sí.

Las capas pueden conectarse a través de orificios, llamados vías. Los orificios pueden ser electorecubiertos, o se pueden utilizar pequeños remaches. Los circuitos impresos de alta densidad pueden tener ''vías ciegas'', que son visibles en sólo un lado de la tarjeta, o ''vías enterradas'', que no son visibles en el exterior de la tarjeta.

== Sustratos ==

Los sustratos de los circuitos impresos utilizados en la electrónica de consumo de bajo costo, se hacen de papel impregnados de resina fenólica, a menudo llamados por su nombre comercial Pértinax. Usan designaciones como XXXP, XXXPC y FR-2. El material es de bajo costo, fácil de mecanizar y causa menos desgaste de las herramientas que los sustratos de fibra de vidrio reforzados. Las letras "FR" en la designación del material indican "retardante de llama" (''Flame Retardant'' en inglés).

Los sustratos para los circuitos impresos utilizados en la electrónica industrial y de consumo de alto costo, están hechos típicamente de un material designado FR-4. Éstos consisten de un material de fibra de vidrio, impregnados con una resina epóxica resistente a las llamas. Pueden ser mecanizados, pero debido al contenido de vidrio abrasivo, requiere de herramientas hechas de carburo de tungsteno en la producción de altos volúmenes. Debido al reforzamiento de la fibra de vidrio, exhibe una resistencia a la flexión y a las trizaduras, alrededor de 5 veces más alta que el Pertinax, aunque a un costo más alto.

Los sustratos para los circuitos impresos de circuitos de radio frequencia de alta potencia usan plásticos con una constante dieléctrica (Permitividad) baja, tales como Rogers® 4000, Rogers® Duroid, (DuPont Teflón) (tipos GT y GX), Poliamida, Polies (Poliamida, Poliestireno) y poliestireno entrecruzado. Típicamente tienen propiedades mecánicas más pobres, pero se considera que es un compromiso de ingeniería aceptable, en vista de su desempeño eléctrico superior.

Los circuitos impresos utilizados en el vacío o en gravedad cero, como en una nave espacial, al ser incapaces de contar con el enfriamiento por convección, a menudo tienen un núcleo grueso de cobre o aluminio para disipar el calor de los componentes electrónicos.

No todas las tarjetas usan materiales rígidos. Algunas son diseñadas para ser muy o ligeramente flexibles, usando DuPonts Kapton film de poliamida y otros. Esta clase de tarjetas, a veces llamadas ''circuitos flexibles'', o ''circuitos rígido-flexibles'', respectivamente, son difíciles de crear, pero tienen muchas aplicaciones. A veces son flexibles para ahorrar espacio (los circuitos impresos dentro de las cámaras y audífonos son casi siempre circuitos flexibles, de tal forma que puedan doblarse en el espacio disponible limitado. En ocasiones, la parte flexible del circuito impreso se utiliza como cable o conexión móvil hacia otra tarjeta o dispositivo. Un ejemplo de esta última aplicación es el cable que conecta el cabezal en una impresora de inyección de tinta.

=== Características básicas del sustrato ===

'''Mecánicas'''

#Suficientemente rígidos para mantener los componentes.
#Fácil de taladrar.
#Sin problemas de laminado.

'''Químicas'''

#Metalizado de los taladros.
#Retardante de las llamas.
#No absorbe demasiada humedad.

'''Térmicas'''

#Disipa bien el calor.
#Coeficiente de expansión térmica bajo para que no se rompa.
#Capaz de soportar el calor en la soldadura.
#Capaz de soportar diferentes ciclos de temperatura.

'''Eléctricas'''

#Constante dieléctrica baja para tener pocas pérdidas a altas.
#Punto de ruptura dieléctrica alto.

== Diseño ==

Usualmente un ingeniero eléctrico o electrónico diseña el circuito y un especialista diseña el circuito impreso. El diseñador debe obedecer numerosas normas para diseñar un circuito impreso que funcione correctamente y que al mismo tiempo sea barato de fabricar.

=== Diseño electrónico automatizado ===

Los diseñadores de circuitos impresos a menudo utilizan programas de Diseño electrónico automatizado (EDA por sus siglas en inglés), para distribuir e interconectar los componentes. Estos programas almacenan información relacionada con el diseño, facilita la edición, y puede también automatizar tareas repetitivas.

La primera etapa es convertir el esquemático en una ''lista de nodos'' (o ''net list'' en inglés). La lista de nodos es una lista de las patas y nodos del circuito, a los que se conectan las patas de los componentes. Usualmente el programa de ''captura de esquemáticos'', utilizado por el diseñador del circuito, es responsable de la generación de la ''lista de nodos'', y esta lista es posteriormente importada en el programa de ruteo.

El siguiente paso es determinar la posición de cada componente. La forma sencilla de hacer esto es especificar una rejilla de filas y columnas, donde los dispositivos deberían ir. Luego, el programa asigna la pata 1 de cada dispositivo en la lista de componentes, a una posición en la rejilla. Típicamente, el operador puede asistir a la rutina de posicionamiento automático al especificar ciertas zonas de la tarjeta, donde determinados grupos de componentes deben ir. Por ejemplo, las partes asociadas con el subcircuito de la Fuente de alimentación se le podría asignar una zona cercana a la entrada al conector de alimentación. En otros casos, los componentes pueden ser posicionados manualmente, ya sea para optimizar el desempeño del circuito, o para poner componentes tales como perillas, interruptores y conectores, según lo requiere el diseño mecánico del sistema.

El computador luego expande la lista de componentes en una lista completa de las patas para la tarjeta, utilizando plantillas de una biblioteca de ''footprints'' asociados a cada tipo de componentes. Cada ''footprint'' es un mapa de las patas de un dispositivo, usualmente con la distribución de los ''pad'' y perforaciones recomendadas. La biblioteca permite que los ''footprint'' sean dibujados sólo una vez, y luego compartidos por todos los dispositivos de ese tipo.

En algunos sistemas, los ''pads'' de alta corriente son identificados en la biblioteca de dispositivos, y los nodos asociados son etiquetados para llamar la atención del diseñador del circuito impreso. Las corrientes elevadas requieren de pistas más anchas, y el diseñador usualmente determina este ancho.

Luego el programa combina la lista de nodos (ordenada por el nombre de las patas) con la lista de patas (ordenada por el nombre de las patas), transfiriendo las coordenas físicas de la lista de patas a la lista de nodos. La lista de nodos es luego reordenada, por el nombre del nodo.

Algunos sistemas pueden optimizar el diseño al intercambiar la posición de las partes y compuertas lógicas para reducir el largo de las pistas de cobre. Algunos sistemas también detectan automáticamente las patas de alimentación de los dispositivos, y generan pistas o vías al plano de alimentación o conductor más cercano.

Luego el programa trata de rutear cada nodo en la lista de señales-patas, encontrando secuencias de conexión en las capas disponibles. A menudo algunas capas son asignadas a la alimentación y a la tierra, y se conocen como plano de alimentación y tierra respectivamente. Estos planos ayudan a blindar los circuitos del ruido.

El problema de ruteo es equivalente al Problema del vendedor viajero, y es por lo tanto NP-completo, y no se presta para una solución perfecta. Un algoritmo práctico de ruteo es elegir la pata más lejana del centro de la tarjeta, y luego usar un ''algoritmo codicioso'' para seleccionar la siguiente pata más cercana con la señal del mismo nombre.

Después del ruteo automático, usualmente hay una lista de nodos que deben ser ruteados manualmente.

Una vez ruteado, el sistema puede tener un conjunto de estrategias para reducir el costo de producción del circuito impreso. Por ejemplo, una rutina podría suprimir las vías innecesarias (cada vía es una perforación, que cuesta dinero). Otras podrían redondear los bordes de las pistas, y ensanchar o mover las pistas para mantener el espacio entre éstas dentro de un margen seguro. Otra estrategia podría ser ajustar grandes áreas de cobre de tal forma que ellas formen nodos, o juntar áreas vacías en áreas de cobre. Esto permite reducir la contaminación de los productos químicos utilizados durante el grabado y acelerar la velocidad de producción.

Algunos sistemas tienen ''comprobación de reglas de diseño'' para validar la conectividad eléctrica y separación entre las distintas partes, compatibilidad electromagnética, reglas para la manufactura, ensamblaje y prueba de las tarjetas, flujo de calor y otro tipo de errores.

La serigrafía, máscara antisoldante y plantilla para la pasta de soldar, a menudo se diseñan como capas auxiliares.

== Manufactura ==

=== Patrones ===

La gran mayoría de las tarjetas para circuitos impresos se hacen adhiriendo una capa de cobre sobre todo el sustrato, a veces en ambos lados (creando un circuito impreso virgen), y luego retirando el cobre no deseado después de aplicar una máscara temporal (por ejemplo, grabándola con percloruro férrico), dejando sólo las pistas de cobre deseado. Algunos pocos circuitos impresos son fabricados al ''agregar'' las pistas al sustrato, a través de un proceso complejo de electrorecubrimiento múltiple. Algunos circuitos impresos tienen capas con pistas en el interior de éste, y son llamados ''cicuitos impresos multicapas''. Éstos son formados al aglomerar tarjetas delgadas que son procesadas en forma separada. Después de que la tarjeta ha sido fabricada, los componentes electrónicos se sueldan a la tarjeta.

Hay varios métodos típicos para la producción de circuitos impresos:

#La impresión serigráfica utiliza tintas resistentes al grabado para proteger la capa de cobre. Los grabados posteriores remueven el cobre no deseado. Alternativamente, la tinta puede ser conductiva, y se imprime en una tarjeta virgen no conductiva. Esta última técnica también se utiliza en la fabricación de circuitos híbridos.
#El fotograbado utiliza una Fotomecánica y grabado químico para eliminar la capa de cobre del sustrato. La fotomecánica usualmete se prepara con un fotoplotter, a partir de los datos producidos por un programa para el diseño de circuitos impresos. Algunas veces se utilizan transparencias impresas en una impresora Láser como fotoherramientas de baja resolución.
#El fresado de circuitos impresos utiliza una fresa mecánica de 2 o 3 ejes para quitar el cobre del sustrato. Una fresa para circuitos impresos funciona en forma similar a un plotter, recibiendo comandos desde un programa que controla el cabezal de la fresa los ejes ''x'', ''y'' y ''z''. Los datos para controlar la máquina son generados por el programa de diseño, y son almacenados en un archivo en formato HPGL o Gerber.
#La impresión en material termosensible para transferir a través de calor a la placa de cobre. En algunos sitios comentan de uso de papel glossy (fotográfico), y en otros de uso de papel con cera como los papeles en los que vienen los autoadesivos.

Tanto el recubrimiento con tinta, como el fotograbado requieren de un proceso de atacado químico, en el cual el cobre excedente es eliminado, quedando únicamente el patrón deseado.

=== Atacado ===

El atacado de la placa virgen se puede realizar de diferentes maneras. La mayoría de los procesos utilizan ácidos o corrosivos para eliminar el cobre excedente. Existen métodos de galvanoplastia que funcionan de manera rápida, pero con el inconveniente de que es necesario atacar al ácido la placa después del galvanizado, ya que no se elimina todo el cobre.

Los químicos más utilizados son el cloruro Ferrico, el sulfuro de amonio, el Ácido clorhídrico mezclado con agua y Peróxido de hidrógeno.  Existen formulaciones de ataque de tipo alcalino y de tipo ácido. Según el tipo de circuito a fabricar, se considera más conveniente un tipo de formulación u otro.

Para la fabricación industrial de circuitos impresos es conveniente utilizar máquinas con transporte de rodillos y cámaras de aspersión de los líquidos de ataque, que cuentan con control de temperatura, de presión y de velocidad de transporte. También es necesario que cuenten con extracción y lavado de gases.

=== Perforado ===

Las perforaciones, o ''vías'', del circuito impreso se taladran con pequeñas brocas hechas de carburo tungsteno.El perforado es realizado por maquinaria automatizada, controlada por una ''cinta de perforaciones'' o ''archivo de perforaciones''. Estos archivos generados por computador son también llamados ''taladros controlados por computador'' (NCD por sus siglas en inglés) o ''archivos Excellon''. El archivo de perforaciones describe la posición y tamaño de cada perforación taladrada.

Cuando se requieren vías muy pequeñas, taladrar con brocas es costoso, debido a la alta tasa de uso y fragilidad de éstas. En estos casos, las vías pueden se evaporadas por un Láser. Las vías perforadas de esta forma usualmente tienen una terminación de menor calidad al interior del orificio. Estas perforaciones se llaman ''micro vías''.

También es posible, a través de taladrado con control de profundidad, perforado láser, o pre-taladrando las láminas individuales antes de la laminación, producir perforaciones que conectan sólo algunas de las capas de cobre, en vez de atravesar la tarjeta completa. Estas perforaciones se llaman ''vías ciegas'' cuando conectan una capa interna con una de las capas exteriores, o ''vías enterradas'' cuando conectan dos capas internas.

Las paredes de los orificios, para tarjetas con dos o más capas, son metalizadas con cobre para formar, ''orificios metalizados'', que conectan eléctricamente las capas conductoras del circuito impreso.

=== Estañado y máscara antisoldante ===

Los ''pads'' y superficies en las cuales se montarán los componentes, usualmente se metalizan, ya que el cobre al desnudo no es soldable fácilmente. Tradicionalmente, todo el cobre expuesto era metalizado con Soldadura.  Esta soldadura solía ser una aleación de plomo-estaño, sin embargo, se están utilizando nuevos compuestos para cumplir con la directiva RoHS de la UE, la cual restringe el uso de plomo. Los conectores de borde, que se hacen en los lados de las tarjetas, a menudo se metalizan con oro. El metalizado con oro a veces se hace en la tarjeta completa.

Las áreas que no deben ser soldadas pueden ser recubiertas con un polímero ''resistente a la soldadura'', el cual evita cortocircuitos entre las patas cercanas de un componente.

=== Serigrafía ===

Los dibujos y texto se pueden imprimir en las superficies exteriores de un circuito impreso a través de la serigrafía. Cuando el espacio lo permite, el texto de la serigrafía puede indicar los nombres de los componentes, la configuración de los interruptores, puntos de prueba, y otras características útiles en el ensamblaje, prueba y servicio de la tarjeta. También puede imprimirse a través de tecnología de impresión digital por chorro de tinta (inkjet/Printar) y volcar información variable sobre el circuito (serialización, codigos de barra, información de trazabilidad).

=== Montaje ===

En las tarjetas ''through hole'' (''a través del orificio''), las patas de los componentes se insertan en los orificios, y son fijadas eléctrica y mecánicamente a la tarjeta con soldadura.

Con la tecnología de montaje superficial, los componentes se sueldan a los ''pads'' en las capas exteriores de la tarjetas. A menudo esta tecnología se combina con componentes ''through hole'', debido a que algunos componentes están disponibles sólo en un formato.

== Pruebas y verificación ==

Las tarjetas sin componentes pueden ser sometidas a ''pruebas al desnudo'', donde se verifica cada conexión definida en el ''netlist'' en la tarjeta finalizada. Para facilitar las pruebas en producciones de volúmenes grandes, se usa una ''Cama de clavos'' para hacer contacto con las áreas de cobre u orificios en uno o ambos lados de la tarjeta. Un computador le indica a la unidad de pruebas eléctricas, que envíe una pequeña corriente eléctrica a través de cada contacto de la ''cama de clavos'', y que verifique que esta corriente se reciba en el otro extremo del contacto. Para volúmenes medianos o pequeños, se utilizan unidades de prueba con un cabezal volante que hace contacto con las pistas de cobre y los orificios para verificar la conectividad de la placa verificada.

== Protección y paquete ==

Los circuitos impresos que se utilizan en ambientes extremos, usualmente tienen un recubrimiento, el cual se aplica sumergiendo la tarjeta o a través de un aerosol, después de que los componentes han sido soldados. El recubrimiento previene la corrosión y las corrientes de fuga o cortocircuitos producto de la condensación. Los primeros recubrimientos utilizados eran ceras. Los recubrimientos modernos están constituidos por soluciones de goma silicosa, poliuretano, acrílico o resina epóxica. Algunos son plásticos aplicados en una cámara al vacío.

== Tecnología de montaje superficial ==

La tecnología de montaje superficial fue desarrollada en la década de [[1960]], ganó impulso en [[Japón]] en la década de [[1980]], y se hizo popular en todo el mundo a mediados de la década de [[1990]].

Los componentes fueron mecánicamente rediseñados para tener pequeñas pestañas metálicas que podían ser soldadas directamente a la superficie de los circuitos impresos. Los componentes se hicieron mucho más pequeños, y el uso de componentes en ambos lados de las tarjetas se hizo mucho más común, permitiendo una densidad de componentes mucho mayor.

El montaje superficial o de superficie se presta para un alto grado de automatización, reduciendo el costo en mano de obra y aumentando las tasas de producción. Estos dispositivos pueden reducir su tamaño entre una cuarta a una décima parte, y su costo entre la mitad y la cuarta parte, comparado con componentes ''through hole''.

== Véase también ==

*[[Circuito integrado]]
*[[Computadora (desambiguación)|Computadora]]

== Fuentes ==

*[http://www.robotic-lab.com/blog/tutoriales/como-fabricar-circuitos-impresos/ Tutoriales en Robotic Lab]
*[http://www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php?title=Como_construir_tus_propios_PCB Cómo construir tus propios PBC]
*[http://www.sunmantechnology.com/resources_ec.html Tecnología]

[[Category:Ciencias_informáticas_y_Telecomunicaciones]] [[Category:Hardware]]

Hardware

2012-09-05T15:44:13Z

Rportelles: /* Módulo de memoria RAM dinámica */

<div align="justify">
{{Definición|Nombre=Hardware|imagen=Hardware.gif‎ |concepto=Hardware: Son todos los dispositivos físicos que integran a un PC, como [[Placa base]], [[Unidad central de procesamiento]], [[Monitor de computadoras]], [[Teclado]], etc.}}'''Hardware''': (pronunciación AFI: /ˈhɑːdˌwɛə/ ó /ˈhɑɹdˌwɛɚ/) corresponde a todas las partes físicas y tangibles de una [[Computadora|computadora]], sus [[Componentes eléctricos|componentes eléctricos]], electromecánicos y mecánicos; sus cables, gabinetes o cajas, [[Periféricos|periféricos]] de todo tipo y cualquier otro elemento físico involucrado; contrariamente al soporte lógico e intangible que es llamado [[Software|software]]. Término propio del idioma inglés (literalmente traducido: partes blandas o suaves), su traducción al español no tiene un significado acorde, por tal motivo se la ha adoptado tal cual es y suena; la [[Real Academia Española|Real Academia Española ]]  lo define como «'''Conjunto de los componentes que integran la parte material de una computadora'''». 

Un sistema informático se compone de una unidad central de procesamiento ([[Unidad central de procesamiento|CPU]]), encargada de procesar los datos, uno o varios periféricos de entrada, los que permiten el ingreso de la información y uno o varios periféricos de salida, los que posibilitan dar salida (normalmente en forma visual o auditiva) a los datos procesados. 

=== Tipos de Hardware. ===

El [[Hardware]] aparece en dos categorías: por un lado, el "básico", que abarca el conjunto de componentes indispensables necesarios para otorgar la funcionalidad mínima a una computadora, y por otro lado, el "[[Hardware complementario|Hardware complementario]]", que, como su nombre indica, es el utilizado para realizar funciones específicas (más allá de las básicas), no estrictamente necesarias para el funcionamiento de la computadora.[[Image:MC68HC11 microcontroller.jpg|thumb|right|297x222px|Microcontrolador Motorola 68HC11 y chips de soporte que podrían constituir el hardware de un equipo electrónico industrial.]]

Así es que: Un medio de entrada de datos, la unidad de procesamiento y memoria y un medio de salida de datos constituye el "[[Hardware básico|hardware básico]]". 

Los medios de entrada y salida de datos estrictamente indispensables dependen de la aplicación: desde un punto de vista de un usuario común, se debería disponer, al menos, de un [[Teclado|teclado]] y un [[Monitor de computadoras|monitor]] para entrada y salida de información, respectivamente; pero ello no implica que no pueda haber una computadora (por ejemplo controlando un proceso) en la que no sea necesario teclado ni monitor, bien puede ingresar información y sacar sus datos procesados, por ejemplo, a través de una [[Placa de adquisición|placa de adquisición]]/salida de datos. 

Las computadoras son aparatos electrónicos capaces de interpretar y ejecutar instrucciones programadas y almacenadas en su [[Memoria ROM|memoria]], ellas consisten básicamente en operaciones aritmético-lógicas y de entrada/salida. Se reciben las entradas (datos), se las procesa y almacena (procesamiento), y finalmente se producen las salidas (resultados del procesamiento). Por ende todo sistema informático tiene, al menos, componentes y dispositivos hardware dedicados a alguna de las funciones ante dichas; a saber:

1. Procesamiento: [[Unidad central de procesamiento|Unidad Central de Proceso o CPU]] 2. Almacenamiento: [[ROM memorias de sólo lectura|Memorias]] 3. Entrada: Periféricos de Entrada (E) 4. Salida: Periféricos de salida (S) 5. Entrada/Salida: Periféricos mixtos (E/S)

Desde un punto de vista básico y general, un dispositivo de entrada es el que provee el medio para permitir el ingreso de información, datos y programas (lectura); un dispositivo de salida brinda el medio para registrar la información y datos de salida (escritura); la memoria otorga la capacidad de almacenamiento, temporal o permanente (almacenamiento); y la CPU provee la capacidad de cálculo y procesamiento de la información ingresada (transformación).

Un periférico mixto es aquél que puede cumplir funciones tanto de entrada como de salida, el ejemplo más típico es el disco rígido (ya que en él se lee y se graba información y datos). 

=== Unidad Central de Procesamiento. ===

La CPU, siglas en inglés de [[Unidad central de procesamiento|Unidad Central de Procesamiento]], es la componente fundamental del computador, [[Image:AMD X2 3600.jpg|thumb|right|297x222px|AMD X2 3600.jpg]]encargada de interpretar y ejecutar instrucciones y de procesar datos. En los computadores modernos, la función de la CPU la realiza uno o más microprocesadores. Se conoce como microprocesador a un CPU que es manufacturado como un único circuito integrado. 

Un servidor de [[Red de computadoras|red]] o una máquina de cálculo de alto rendimiento ('''supercomputación'''), puede tener varios, incluso miles de microprocesadores trabajando simultáneamente o en paralelo ('''multiprocesamiento'''); en este caso, todo ese conjunto conforma la CPU de la máquina.

Las unidades centrales de proceso ([[Unidad central de procesamiento|CPU]]) en la forma de un único microprocesador no sólo están presentes en las [[Historia de la computación|computadoras personales]] (PC), sino también en otros tipos de dispositivos que incorporan una cierta capacidad de proceso o "inteligencia electrónica"; como pueden ser: controladores de procesos industriales , televisores, automóviles, calculadores, aviones, teléfonos móviles, electrodomésticos, juguetes y muchos más. 

El microprocesador se monta en la llamada [[Placa base|placa madre]], sobre el un [[Zocket|zócalo]] conocido como zócalo de CPU, que [[Image:Placa-base.jpg|thumb|left|297x222px|Placa-base.jpg]]permite además las conexiones eléctricas entre los circuitos de la placa y el procesador. Sobre el procesador y ajustado a la tarjeta madre se fija un disipador de calor, que por lo general es de aluminio, en algunos casos de cobre; éste es indispensable en los microprocesadores que consumen bastante energía, la cual, en gran parte, es emitida en forma de calor: En algunos casos pueden consumir tanta energía como una lámpara incandescente (de 40 a 130 vatios).

La gran mayoría de los circuitos electrónicos e integrados que componen el hardware del computador van montados en la placa madre.

La placa madre, también conocida como [[Placa base|placa base]] o con el anglicismo board, es un gran circuito impreso sobre el que se suelda el [[Chipset|chipset]], las ranuras de expansión ([[Slots|slots]]), los zócalos, conectores, diversos integrados, etc. Es el soporte fundamental que aloja y comunica a todos los demás componentes por medio de: Procesador, módulos de [[Memoria RAM|memoria RAM]], [[Tarjetas gráficas|tarjetas gráficas]], [[Tarjetas de expansión|tarjetas de expansión]], periféricos de entrada y salida. Para comunicar esos componentes, la placa base posee una serie de buses con los cuales se trasmiten los datos dentro y hacia afuera del sistema.

La tendencia de integración ha hecho que la placa base se convierta en un elemento que incluye también la mayoría de las funciones básicas (vídeo, audio, red, [[Puertos físicos de la Computadora|puertos ]] de varios tipos), funciones que antes se realizaban con tarjetas de expansión. Aunque ello no excluye la capacidad de instalar otras tarjetas adicionales específicas, tales como [[Tarjeta capturadoras de vídeo|capturadoras de vídeo]], Tarjetas de [[adquisición de datos]], etc. 

=== Memoria RAM ===

La RAM es la memoria utilizada en una computadora para el almacenamiento transitorio y de trabajo (no masivo). Almacena temporalmente la información, datos y programas que la Unidad de Procesamiento (CPU) lee, procesa y ejecuta. La memoria RAM es conocida como Memoria principal de la computadora, también como "'''Central o de Trabajo'''";  a diferencia de las llamadas memorias auxiliares y de almacenamiento masivo (como [[Discos duros|discos duros]], cintas magnéticas u otras [[Memoria (informática)|memorias]]). 

La memoria RAM de un computador se provee de fábrica e instala en lo que se conoce como “módulos”. Ellos albergan varios [[Circuito integrado|circuitos integrados]] de memoria DRAM que, conjuntamente, conforman toda la memoria principal. 

==== Módulo de memoria RAM dinámica ====

Entre las tecnologías recientes para integrados de memoria DRAM usados en los módulos RAM se encuentran:

#SDR SDRAM Memoria con un ciclo sencillo de acceso por ciclo de [[Reloj|reloj]]. Actualmente en desuso, fue popular en [[Image:Memorias ram.jpg|thumb|right|297x222px|Memorias RAM con tecnologías usadas en la actualidad.]]los equipos basados en el [[Pentium III|Pentium III]] y los primeros [[Sistema de numeración de los microprocesadores de Intel|Pentium 4]].
#DDR SDRAM Memoria con un ciclo doble y acceso anticipado a dos posiciones de memoria consecutivas. Fue popular en equipos basados en los procesadores [[Sistema de numeración de los microprocesadores de Intel|Pentium 4]] y [[Athlon 64|Athlon 64]].
#DDR2 SDRAM Memoria con un ciclo doble y acceso anticipado a cuatro posiciones de memoria consecutivas. Es la memoria más usada actualmente.
#DDR3 SDRAM Memoria con un ciclo doble y acceso anticipado a ocho posiciones de memoria consecutivas. Es un tipo de memoria en auge, pero por su costo sólo es utilizada en equipos de gama alta.

Los estándares JEDEC, establecen las características eléctricas y las físicas de los módulos, incluyendo las dimensiones del [[Circuito impreso|circuito impreso]].

Los estándares usados actualmente son:

*DIMM(del inglés Dual In Line Memory Module) con presentacion de 168 pines (usadas con SDR y otras tecnologías antiguas), 184 pines (usadas con DDR y el obsoleto SIMM) y 240 (para las tecnologías de memoria DDR2 y DDR3).
*SO-DIMM para [[Computadores portátiles|computadores portátiles]], es una miniaturización de la versión DIMM en cada tecnología. Existen de 144 pines (usadas con SDR), 200 pines (usadas con DDR y DDR2) y 240 pines (para DDR3).

==== Memorias RAM especiales ====

Hay memorias RAM con características que las hacen particulares, y que normalmente no se utilizan como memoria [[Image:Memoria RAM.JPG|thumb|right|297x222px|Modulos de memoria RAM instalados.]]central de la computadora; entre ellas se puede mencionar:

#SRAM: Siglas de Static Random Access Memory. Es un tipo de memoria más rápida que la DRAM (Dynamic RAM). El término "estática" se deriva del hecho que no necesita el refresco de sus datos. La RAM estática no necesita circuito de refresco, pero ocupa más espacio y utiliza más energía que la DRAM. Este tipo de memoria, debido a su alta velocidad, es usada como [[Memoria caché|memoria caché]].
#NVRAM: Siglas de Non-Volatile Random Access Memory. Memoria RAM no volátil (mantiene la información en ausencia de alimentación eléctrica). Hoy en día, la mayoría de memorias NVRAM son [[Memoria flash|memorias flash]], muy usadas para teléfonos móviles y reproductores portátiles de MP3.
#VRAM: Siglas de Video Random Access Memory. Es un tipo de memoria RAM que se utiliza en las tarjetas gráficas del computador. La característica particular de esta clase de memoria es que es accesible de forma simultánea por dos dispositivos. Así, es posible que la CPU grabe información en ella, al tiempo que se leen los datos que serán visualizados en el Monitor de computadora.

=== Periféricos. ===

Se entiende por periférico a las unidades o dispositivos que permiten a la computadora comunicarse con el exterior, [[Image:Impresora-inyeccion.jpg|thumb|right|100x70px|Impresora de inyección de tinta.]][[Image:Teclado.jpg|thumb|left|100x70px|Teclado para PC inalámbrico.]]esto es, tanto ingresar como exteriorizar información y datos. Los periféricos son los que permiten realizar las operaciones conocidas como de entrada/salida (E/S). 

==== Periféricos de entrada (E) ====

Entre los periféricos de entrada se puede mencionar: [[Teclado|teclado]], mouse o ratón, [[Escáner de computadora|escáner]], micrófono, cámara web , [[Image:Mouse.JPG|thumb|left|100x70px|Ratón (Mouse) común alámbrico.]]lectores ópticos de código de barras, Joystick, lectora de CD o DVD (sólo lectoras), placas de [[Image:Disco duro.JPG|thumb|right|100x70px|Piezas de un Disco rígido.]]adquisición/conversión de datos, etc. 

==== Periféricos de salida (S) ====

Son aquellos que permiten emitir o dar salida a la información resultante de las operaciones realizadas por la [[Unidad central de procesamiento|CPU]] (procesamiento).Los dispositivos más comunes de este grupo son los [[Monitor de computadoras|monitores clásicos]] (no de pantalla táctil), las [[Impresoras|impresoras]], y los altavoces. 

==== Periféricos mixtos (E/S) ====

Son aquellos dispositivos que pueden operar de ambas formas: tanto de entrada como de salida. Típicamente, se puede mencionar como periféricos mixtos o de Entrada/Salida a: discos rígidos, [[Disquetes|disquetes]], unidades de cinta magnética, lecto-grabadoras de CD/DVD, discos ZIP, etc. También entran en este rango, con sutil diferencia, otras unidades, tales como: [[Memoria flash|Memoria flash]], [[Tarjeta de red|tarjetas de red]], [[Módem|módems]], placas de captura/salida de vídeo, etc. 

=== Hardware gráfico. ===

El hardware gráfico lo constituyen básicamente las [[Tarjetas de video|tarjetas de video]]. Actualmente poseen su propia memoria y [[Image:Nvidia gf4mx440 se.jpg|thumb|right|200x150px|GPU de Nvidia GeForce.]]unidad de procesamiento, esta última llamada unidad de procesamiento gráfico (o GPU, siglas en inglés de Graphics Processing Unit). El objetivo básico de la GPU es realizar exclusivamente procesamiento gráfico, liberando al procesador principal (CPU) de esa costosa tarea (en tiempo) para que pueda así efectuar otras funciones más eficientemente. Antes de esas tarjetas de video con aceleradores, era el procesador principal el encargado de construir la imagen mientras la sección de video (sea tarjeta o de la [[Placa base|placa base]]) era simplemente un traductor de las señales binarias a las señales requeridas por el [[Monitor de computadoras|monitor]]; y buena parte de la memoria principal (RAM) de la computadora también era utilizada para estos fines. 

Desde la década de [[1990|1990]], la evolución en el procesamiento gráfico ha tenido un crecimiento vertiginoso; las actuales animaciones por computadoras y [[Desarrollo de Videojuegos|videojuegos]] eran impensables veinte años atrás. 

=== Véase también. ===
*[[Placa base|Placa base.]] 
*[[ROM memorias de sólo lectura|ROM memorias de sólo lectura.]] 
*[[Memoria RAM|RAM memorias.]] 
*[[Tarjeta de red|Tarjeta de red.]] 
*[[Monitor de computadoras|Monitor de computadoras.]] 
*[[Teclado|Teclado.]] 
*[[Impresoras|Impresoras.]] 
*[[BIOS|Bios.]] 
*[[Modem|Modem.]] 
*[[Chipset|Chipset.]] 
*[[VGA|VGA.]] 
*[[Periféricos|Periféricos.]] 
*[[Unidad central de procesamiento|Unidad central de procesamiento.]] 
*[[Tecnología Dual Channel|Tecnología Dual Channel.]] 
*[[Sistema de numeración de los microprocesadores de Intel|Sistema de numeración de los microprocesadores de Intel.]] 
*[[Interrupción de Hardware]] 

== Fuente ==

[http://www.mastermagazine.info/termino/4384.php Portal de tecnologia.] 

[http://buscon.rae.es/draeI/SrvltConsulta?TIPO_BUS=3&LEMA=hardware Definición de Hardware por la RAE.] 

[http://www.columbia.edu/acis/history/generations.html Origen de las generaciones.] 

[http://www.laflecha.net/canales/ciencia/200407281 Diario de Ciencia y Tecnología.] 

*Hennessy, John L.; Patterson, David A. (1995). Organización y diseño de computadores : la interfaz hardware/software, traducción al español por Juan Manuel Sánchez, revisión técnica Antonio Vaquero., 2a. ed. edición, Madrid - Buenos Aires. 

 

[[Category:Ciencias_Aplicadas_y_Tecnologías]] [[Category:Ciencias_informáticas_y_Telecomunicaciones]] [[Category:Ciencias_informáticas]] [[Category:Hardware]] [[Category:Periféricos_de_computadora]]

Microcontrolador

2012-09-05T12:26:37Z

Rportelles: /* Fuentes */

{{Definición|nombre= microcontrolador |imagen= Microcontrolador___1.jpeg |tamaño=|concepto=}}

'''Microcontrolador'''. Es un circuito integrado de alta escala de integración que incorpora la mayor parte de los elementos que configuran un controlador y que contiene todos los componentes fundamentales de un ordenador, aunque de limitadas prestaciones y que se suele destinar a gobernar una sola tarea. En su memoria sólo reside un programa que controla en funcionamiento de una tarea determinada, sus líneas de entrada/salida se conectan a los sensores y actuadores del dispositivo a controlar y, debido a su pequeño tamaño, suele ir integrado en el propio dispositivo al que gobierna.

==Componentes==
*Procesador o CPU (Unidad Central de Proceso).
*Memoria RAM para contener los datos.
*Memoria para el programa tipo ROM/EPROM/EEPROM/Flash.
*Líneas de E/S para comunicarse con el exterior.
*Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores, puertos serie y paralelo, CAD: Conversores Analógico/Digital, CDA: Conversores Digital/Analógico, etc.).
*Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el sistema.

==Características==
Son diseñados para reducir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la [[unidad central de procesamiento]], la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bits) porque sustituirá a un autómata finito. En cambio, un reproductor de música y/o vídeo digital ([[mp3]] o [[mp4]]) requerirá de un procesador de 32 bits o de 64 bits y de uno o más [[Códecs]] de [[señal digital]] (audio y/o vídeo).

El control de un sistema de frenos ABS ([[Antilock Brake System]]) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 bits, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un [[automóvil]]. Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras vendidos, sobre un 50 % son controladores "simples" y el restante corresponde a [[DSPs ]]más especializados. Mientras se pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general en casa (Ud. está usando uno para esto), usted tiene distribuidos seguramente entre los electrodomésticos de su hogar una o dos docenas de microcontroladores.

Pueden encontrarse en casi cualquier dispositivo electrónico como [[automóviles]], [[lavadoras]], [[hornos microondas]], [[teléfonos]], etc.Un microcontrolador difiere de una [[unidad central de procesamiento]] normal, debido a que es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de [[circuitos integrados externos de apoyo]]. La idea es que el circuito integrado se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es todo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle los modulos de entrada y salida (puertos) y la memoria para almacenamiento de información. Por ejemplo, un microcontrolador típico tendrá un generador de reloj integrado y una pequeña cantidad de [[memoria de acceso aleatorio]] y/o ROM/EPROM/EEPROM/flash, significando que para hacerlo funcionar, todo lo que se necesita son unos pocos programas de control y un cristal de sincronización.

Los microcontroladores disponen generalmente también de una gran variedad de [[dispositivos de entrada/salida]], como convertidores de [[analógico]] a [[digital]], temporizadores, [[UARTs]] y buses de interfaz serie especializados, como I2C y CAN. Frecuentemente, estos dispositivos integrados pueden ser controlados por instrucciones de procesadores especializados. Los modernos microcontroladores frecuentemente incluyen un lenguaje de programación integrado, como el lenguaje de programación BASIC que se utiliza bastante con este propósito. Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los ]]dispositivos de entrada/salida]] o la [[memoria]] que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería.

==Estructura básica de un microcontrolador==
En esta figura, vemos al microcontrolador metido dentro de un encapsulado de circuito integrado, con su procesador (CPU), buses, memoria, periféricos y puertos de [[entrada/salida]]. Fuera del encapsulado se ubican otros circuitos para completar periféricos internos y dispositivos que pueden conectarse a los pines de entrada/salida. También se conectarán a los pines del encapsulado la alimentación, masa, circuito de completamiento del oscilador y otros circuitos necesarios para que el microcontrolador pueda trabajar.

==Aplicaciones de los microcontroladores==
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. Esta potenciación supondría en muchos casos un despilfarro. 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.

Cada vez existen más productos que incorporan un microcontrolador con el fin de aumentar sustancialmente sus prestaciones, reducir su tamaño y coste, mejorar su fiabilidad y disminuir el consumo. Algunos fabricantes de microcontroladores superan el millón de unidades de un modelo determinado producidas en una semana. Este dato puede dar una idea de la masiva utilización de estos componentes. Los microcontroladores están siendo empleados en multitud de sistemas presentes en nuestra vida diaria, como pueden ser juguetes, horno microondas, frigoríficos, televisores, ordenadores, impresoras, módems, el sistema de arranque de nuestro coche, etc. Y otras aplicaciones con las que seguramente no estaremos tan familiarizados como instrumentación electrónica, control de sistemas en una nave espacial, etc. Una aplicación típica podría emplear varios microcontroladores para controlar pequeñas partes del sistema. Estos pequeños controladores podrían comunicarse entre ellos y con un procesador central, probablemente más potente, para compartir la información y coordinar sus acciones, como, de hecho, ocurre ya habitualmente en cualquier PC.

Los microcontroladores se encuentran por todas partes:
*Sistemas de comunicación: en grandes automatismos como centrales y en télefonos fijos, móviles, fax, etc.
*Electrodomésticos: lavadoras, hornos, frigoríficos, lavavajillas, batidoras, televisores, vídeos, reproductores DVD, equipos de música, mandos a distancia, consolas, etc.
*Industria informática: Se encuentran en casi todos los periféricos; ratones, teclados, impresoras, escáner, etc.
*Automoción: climatización, seguridad, ABS, etc.
*Industria: Autómatas, control de procesos, etc
*Sistemas de supervisión, vigilancia y alarma: ascensores, calefacción, aire acondicionado, alarmas de incendio, robo, etc.
*Otros: Instrumentación, electromedicina, tarjetas (smartcard), sistemas de navegación, etc.
==Herramientas de Desarrollo==
Las herramientas de desarrollo están formadas por un conjunto de programas e interfaces(IDEs) que permiten realizar los proyectos de la forma más rapida y eficiente posible.
Las principales herramientas de ayuda al desarrollo de sistemas basados en microcontroladores se describen a continuación
===Ensamblador===
La programación en lenguaje ensamblador puede resultar un tanto ardua para el principiante, pero permite desarrollar programas muy eficientes, ya que otorga al programador el dominio absoluto del sistema. Los fabricantes suelen proporcionar el programa ensamblador de forma gratuita y en cualquier caso siempre se puede encontrar una versión gratuita para los microcontroladores más populares.
===Compilador===
La programación en un lenguaje de alto nivel (como C o Basic) permite disminuir el tiempo de desarrollo de un producto y si además está familiarizado con C o Basic es una buena opción. No obstante, cuando el compilador convierta el código del programa a un lenguaje ensamblado, cada línea de código del programa en lenguaje de alto nivel habrá generado bastantes más líneas de código en lenguaje ensamblador, normalmente en una relación de uno a tres. Esto significa que para utilizar un lenguaje de alto nivel necesitaremos un microcontrolador con una capacidad de memoria relativamente grande. Si el programa que estamos desarrollando necesita utilizar números con decimales, o con notación científica o se utilizan operaciones complejas, como pueden ser las trigonométricas, es casi obligado utilizar un lenguaje de alto nivel. Pero si lo que se va a hacer es manipular bits en registros, entradas, salidas y cálculos sencillos, el lenguaje ensamblado es la mejor opción. Las versiones más potentes de compiladores suelen ser muy caras, aunque para los microcontroladores más populares pueden encontrarse versiones demo limitadas e incluso compiladores gratuitos. Como compilador gratuito puede utilizarse el compilador C GNU, que es un compilador C de código abierto tan bueno como los compiladores C comerciales pero que sin embargo tiene un proceso de instalación que no es sencillo. Además hay que comprobar que arquitecturas de microcontrolador soporta. Algunas de las cuales son MSP430 de TI, AVR de Atmel y HC11 de Motorola.
===Simulador/Depurador===
Se trata de software que es capaz de ejecutar en una PC aplicaciones desarrolladas para el microcontrolador. Estos permiten tener un control absoluto sobre la ejecución de la aplicación, siendo ideales para la depuración de las mismas. Su gran inconveniente es que generalmente se imposibilita simular la entrada de señales (sobre todo analógicas) al microcontrolador. Tampoco toman en cuentan los posibles ruidos en las entradas, pero, al menos, permiten el paso físico de la implementación de un modo más seguro y menos costoso, puesto que ahorraremos en grabaciones de chips para la prueba in-situ.

===Placas de demostración===
Se trata de pequeños sistemas con un microcontrolador ya montado y que suelen conectarse a un PC desde el que se cargan los programas que se ejecutan en el microcontrolador. Las placas suelen incluir indicadores visuales, LCD, teclados, fácil acceso a los pines de E/S, etc. Pueden incluir un programa de control o sistema operativo que recibe el nombre de programa monitor. El programa monitor de algunas placas de demostración, aparte de permitir cargar programas y datos en la memoria del microcontrolador, puede permitir en cualquier momento realizar ejecución paso a paso(debug), monitorizar el estado del microcontrolador o modificar los valores almacenados en sus registros.

===Emuladores en circuito===
Se trata de un instrumento que se coloca entre el PC anfitrión y el zócalo de la tarjeta de circuito impreso donde se alojará el microcontrolador definitivo. El programa es ejecutado desde el PC, pero para la placa de la aplicación es como si lo hiciese el mismo microcontrolador que luego irá en el zócalo. Presenta en pantalla toda la información tal y como luego sucederá cuando se coloque la cápsula.
===Programador===
Es un dispositivo que conectado a un PC permite grabar en el microcontrolador el programa desarrollado. Algunos puede fabricarlos uno mismo y resultan muy económicos. También existe software gratuito para programar no ya solo microcontroladores sino también otros dispositivos, como memorias. Actualmente se tiende a realizar la programación en la propia placa de utilización mediante ISP, In System Programmation o ICSP, In Circuit Serial Programation. De esta manera se puede programar al microcontrolador una vez esté montado en la placa del circuito utilizando una conexión de dos, tres o cuatro terminales. Para utilizar esta técnica se utiliza un programador que suele ser muy sencillo y que en algunos casos puede construir uno mismo.

Otra posibilidad es utilizar un "cargador de arranque"(bootloader), muy util en la etapa de desarrollo de un programa. Un cargador de arranque es un pequeño programa en el microcontrolador que está montado en la placa del circuito que se está desarrollando y que puede comunicarse con las herramientas de desarrollo (que se van a utilizar para escribir el código del programa de la aplicación) a través de un enlace serie, como puede ser RS232, USB, I2C o un bus CAN. El programa cargador de arranque debe interpretar comandos para leer, grabar y borrar la parte de memoria reservada para el programa de la aplicación. Cuando se desea verificar el programa que se está desarrollando se inicia la comunicación con el programa cargador de arranque, que carga el código de programa en la memoria de programa del microcontrolador. Después el programa cargador de arranque transfiere el control al programa cargado y entonces se puede ejecutar y verificar el programa cargado. Esta operación de carga y prueba puede realizarse tantas veces como sea necesario.

Los requerimientos que tiene que cumplir el microcontrolador a utilizar son:
*Suficiente memoria de programa para alojar tanto el cargador de arranque como el programa en desarrollo.
*Que el microcontrolador permita que pueda modificarse la memoria de programa por si mismo.
*Un puerto serie para la comunicación.
Por ejemplo, el microcontrolador LPC210x de la casa Philips incluye un cargador de arranque serie integrado que está ubicado en los 8 K primeros de su memoria Flash. Estándo el terminal P0.14 a masa y generándo un reset el LPC210x ejecuta el programa cargador de arranque. Utilizándo un programa para PC gratuito de la casa Philips y un cable serie conectado entre el PC y la UART del microcontrolador LPC210x (a través de un conversor TTL/RS232 como el c.i. MAX232) se puede realizar la programación del microcontrolador. También resulta interesante el interface JTAG (que por ejemplo posee el microcontrolador LPC210x), que puede utilizarse para programar el dispositivo y para depurar un programa durante su ejecución en el microcontrolador. Para utilizar el interface JTAG se necesita un módulo interfaz de depuración JTAG que se conecta con entre el sistema de desarrollo del microcontrolador y el PC que lo aloja. En el mercado existen distintos módulos interfaces JTAG comerciales pero tambié se pueden encontrar otros en Internet.

==Fuentes==
* [http://perso.wanadoo.es/pictob/microcr.htm wanadoo]
* [http://html.rincondelvago.com/microcontroladores_2.html rincondelvago]
* [http://www.freescale.com Freescale]
* [http://www.microchip.com Microchip]
* [http://www.todopic.com.ar Todopic]
* [http://www.pe.com P&E Micro]
[[Category:Hardware_libre]]

Microcontrolador

2012-09-05T12:22:55Z

Rportelles: /* Fuentes */

{{Definición|nombre= microcontrolador |imagen= Microcontrolador___1.jpeg |tamaño=|concepto=}}

'''Microcontrolador'''. Es un circuito integrado de alta escala de integración que incorpora la mayor parte de los elementos que configuran un controlador y que contiene todos los componentes fundamentales de un ordenador, aunque de limitadas prestaciones y que se suele destinar a gobernar una sola tarea. En su memoria sólo reside un programa que controla en funcionamiento de una tarea determinada, sus líneas de entrada/salida se conectan a los sensores y actuadores del dispositivo a controlar y, debido a su pequeño tamaño, suele ir integrado en el propio dispositivo al que gobierna.

==Componentes==
*Procesador o CPU (Unidad Central de Proceso).
*Memoria RAM para contener los datos.
*Memoria para el programa tipo ROM/EPROM/EEPROM/Flash.
*Líneas de E/S para comunicarse con el exterior.
*Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores, puertos serie y paralelo, CAD: Conversores Analógico/Digital, CDA: Conversores Digital/Analógico, etc.).
*Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el sistema.

==Características==
Son diseñados para reducir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la [[unidad central de procesamiento]], la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bits) porque sustituirá a un autómata finito. En cambio, un reproductor de música y/o vídeo digital ([[mp3]] o [[mp4]]) requerirá de un procesador de 32 bits o de 64 bits y de uno o más [[Códecs]] de [[señal digital]] (audio y/o vídeo).

El control de un sistema de frenos ABS ([[Antilock Brake System]]) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 bits, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un [[automóvil]]. Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras vendidos, sobre un 50 % son controladores "simples" y el restante corresponde a [[DSPs ]]más especializados. Mientras se pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general en casa (Ud. está usando uno para esto), usted tiene distribuidos seguramente entre los electrodomésticos de su hogar una o dos docenas de microcontroladores.

Pueden encontrarse en casi cualquier dispositivo electrónico como [[automóviles]], [[lavadoras]], [[hornos microondas]], [[teléfonos]], etc.Un microcontrolador difiere de una [[unidad central de procesamiento]] normal, debido a que es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de [[circuitos integrados externos de apoyo]]. La idea es que el circuito integrado se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es todo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle los modulos de entrada y salida (puertos) y la memoria para almacenamiento de información. Por ejemplo, un microcontrolador típico tendrá un generador de reloj integrado y una pequeña cantidad de [[memoria de acceso aleatorio]] y/o ROM/EPROM/EEPROM/flash, significando que para hacerlo funcionar, todo lo que se necesita son unos pocos programas de control y un cristal de sincronización.

Los microcontroladores disponen generalmente también de una gran variedad de [[dispositivos de entrada/salida]], como convertidores de [[analógico]] a [[digital]], temporizadores, [[UARTs]] y buses de interfaz serie especializados, como I2C y CAN. Frecuentemente, estos dispositivos integrados pueden ser controlados por instrucciones de procesadores especializados. Los modernos microcontroladores frecuentemente incluyen un lenguaje de programación integrado, como el lenguaje de programación BASIC que se utiliza bastante con este propósito. Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los ]]dispositivos de entrada/salida]] o la [[memoria]] que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería.

==Estructura básica de un microcontrolador==
En esta figura, vemos al microcontrolador metido dentro de un encapsulado de circuito integrado, con su procesador (CPU), buses, memoria, periféricos y puertos de [[entrada/salida]]. Fuera del encapsulado se ubican otros circuitos para completar periféricos internos y dispositivos que pueden conectarse a los pines de entrada/salida. También se conectarán a los pines del encapsulado la alimentación, masa, circuito de completamiento del oscilador y otros circuitos necesarios para que el microcontrolador pueda trabajar.

==Aplicaciones de los microcontroladores==
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. Esta potenciación supondría en muchos casos un despilfarro. 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.

Cada vez existen más productos que incorporan un microcontrolador con el fin de aumentar sustancialmente sus prestaciones, reducir su tamaño y coste, mejorar su fiabilidad y disminuir el consumo. Algunos fabricantes de microcontroladores superan el millón de unidades de un modelo determinado producidas en una semana. Este dato puede dar una idea de la masiva utilización de estos componentes. Los microcontroladores están siendo empleados en multitud de sistemas presentes en nuestra vida diaria, como pueden ser juguetes, horno microondas, frigoríficos, televisores, ordenadores, impresoras, módems, el sistema de arranque de nuestro coche, etc. Y otras aplicaciones con las que seguramente no estaremos tan familiarizados como instrumentación electrónica, control de sistemas en una nave espacial, etc. Una aplicación típica podría emplear varios microcontroladores para controlar pequeñas partes del sistema. Estos pequeños controladores podrían comunicarse entre ellos y con un procesador central, probablemente más potente, para compartir la información y coordinar sus acciones, como, de hecho, ocurre ya habitualmente en cualquier PC.

Los microcontroladores se encuentran por todas partes:
*Sistemas de comunicación: en grandes automatismos como centrales y en télefonos fijos, móviles, fax, etc.
*Electrodomésticos: lavadoras, hornos, frigoríficos, lavavajillas, batidoras, televisores, vídeos, reproductores DVD, equipos de música, mandos a distancia, consolas, etc.
*Industria informática: Se encuentran en casi todos los periféricos; ratones, teclados, impresoras, escáner, etc.
*Automoción: climatización, seguridad, ABS, etc.
*Industria: Autómatas, control de procesos, etc
*Sistemas de supervisión, vigilancia y alarma: ascensores, calefacción, aire acondicionado, alarmas de incendio, robo, etc.
*Otros: Instrumentación, electromedicina, tarjetas (smartcard), sistemas de navegación, etc.
==Herramientas de Desarrollo==
Las herramientas de desarrollo están formadas por un conjunto de programas e interfaces(IDEs) que permiten realizar los proyectos de la forma más rapida y eficiente posible.
Las principales herramientas de ayuda al desarrollo de sistemas basados en microcontroladores se describen a continuación
===Ensamblador===
La programación en lenguaje ensamblador puede resultar un tanto ardua para el principiante, pero permite desarrollar programas muy eficientes, ya que otorga al programador el dominio absoluto del sistema. Los fabricantes suelen proporcionar el programa ensamblador de forma gratuita y en cualquier caso siempre se puede encontrar una versión gratuita para los microcontroladores más populares.
===Compilador===
La programación en un lenguaje de alto nivel (como C o Basic) permite disminuir el tiempo de desarrollo de un producto y si además está familiarizado con C o Basic es una buena opción. No obstante, cuando el compilador convierta el código del programa a un lenguaje ensamblado, cada línea de código del programa en lenguaje de alto nivel habrá generado bastantes más líneas de código en lenguaje ensamblador, normalmente en una relación de uno a tres. Esto significa que para utilizar un lenguaje de alto nivel necesitaremos un microcontrolador con una capacidad de memoria relativamente grande. Si el programa que estamos desarrollando necesita utilizar números con decimales, o con notación científica o se utilizan operaciones complejas, como pueden ser las trigonométricas, es casi obligado utilizar un lenguaje de alto nivel. Pero si lo que se va a hacer es manipular bits en registros, entradas, salidas y cálculos sencillos, el lenguaje ensamblado es la mejor opción. Las versiones más potentes de compiladores suelen ser muy caras, aunque para los microcontroladores más populares pueden encontrarse versiones demo limitadas e incluso compiladores gratuitos. Como compilador gratuito puede utilizarse el compilador C GNU, que es un compilador C de código abierto tan bueno como los compiladores C comerciales pero que sin embargo tiene un proceso de instalación que no es sencillo. Además hay que comprobar que arquitecturas de microcontrolador soporta. Algunas de las cuales son MSP430 de TI, AVR de Atmel y HC11 de Motorola.
===Simulador/Depurador===
Se trata de software que es capaz de ejecutar en una PC aplicaciones desarrolladas para el microcontrolador. Estos permiten tener un control absoluto sobre la ejecución de la aplicación, siendo ideales para la depuración de las mismas. Su gran inconveniente es que generalmente se imposibilita simular la entrada de señales (sobre todo analógicas) al microcontrolador. Tampoco toman en cuentan los posibles ruidos en las entradas, pero, al menos, permiten el paso físico de la implementación de un modo más seguro y menos costoso, puesto que ahorraremos en grabaciones de chips para la prueba in-situ.

===Placas de demostración===
Se trata de pequeños sistemas con un microcontrolador ya montado y que suelen conectarse a un PC desde el que se cargan los programas que se ejecutan en el microcontrolador. Las placas suelen incluir indicadores visuales, LCD, teclados, fácil acceso a los pines de E/S, etc. Pueden incluir un programa de control o sistema operativo que recibe el nombre de programa monitor. El programa monitor de algunas placas de demostración, aparte de permitir cargar programas y datos en la memoria del microcontrolador, puede permitir en cualquier momento realizar ejecución paso a paso(debug), monitorizar el estado del microcontrolador o modificar los valores almacenados en sus registros.

===Emuladores en circuito===
Se trata de un instrumento que se coloca entre el PC anfitrión y el zócalo de la tarjeta de circuito impreso donde se alojará el microcontrolador definitivo. El programa es ejecutado desde el PC, pero para la placa de la aplicación es como si lo hiciese el mismo microcontrolador que luego irá en el zócalo. Presenta en pantalla toda la información tal y como luego sucederá cuando se coloque la cápsula.
===Programador===
Es un dispositivo que conectado a un PC permite grabar en el microcontrolador el programa desarrollado. Algunos puede fabricarlos uno mismo y resultan muy económicos. También existe software gratuito para programar no ya solo microcontroladores sino también otros dispositivos, como memorias. Actualmente se tiende a realizar la programación en la propia placa de utilización mediante ISP, In System Programmation o ICSP, In Circuit Serial Programation. De esta manera se puede programar al microcontrolador una vez esté montado en la placa del circuito utilizando una conexión de dos, tres o cuatro terminales. Para utilizar esta técnica se utiliza un programador que suele ser muy sencillo y que en algunos casos puede construir uno mismo.

Otra posibilidad es utilizar un "cargador de arranque"(bootloader), muy util en la etapa de desarrollo de un programa. Un cargador de arranque es un pequeño programa en el microcontrolador que está montado en la placa del circuito que se está desarrollando y que puede comunicarse con las herramientas de desarrollo (que se van a utilizar para escribir el código del programa de la aplicación) a través de un enlace serie, como puede ser RS232, USB, I2C o un bus CAN. El programa cargador de arranque debe interpretar comandos para leer, grabar y borrar la parte de memoria reservada para el programa de la aplicación. Cuando se desea verificar el programa que se está desarrollando se inicia la comunicación con el programa cargador de arranque, que carga el código de programa en la memoria de programa del microcontrolador. Después el programa cargador de arranque transfiere el control al programa cargado y entonces se puede ejecutar y verificar el programa cargado. Esta operación de carga y prueba puede realizarse tantas veces como sea necesario.

Los requerimientos que tiene que cumplir el microcontrolador a utilizar son:
*Suficiente memoria de programa para alojar tanto el cargador de arranque como el programa en desarrollo.
*Que el microcontrolador permita que pueda modificarse la memoria de programa por si mismo.
*Un puerto serie para la comunicación.
Por ejemplo, el microcontrolador LPC210x de la casa Philips incluye un cargador de arranque serie integrado que está ubicado en los 8 K primeros de su memoria Flash. Estándo el terminal P0.14 a masa y generándo un reset el LPC210x ejecuta el programa cargador de arranque. Utilizándo un programa para PC gratuito de la casa Philips y un cable serie conectado entre el PC y la UART del microcontrolador LPC210x (a través de un conversor TTL/RS232 como el c.i. MAX232) se puede realizar la programación del microcontrolador. También resulta interesante el interface JTAG (que por ejemplo posee el microcontrolador LPC210x), que puede utilizarse para programar el dispositivo y para depurar un programa durante su ejecución en el microcontrolador. Para utilizar el interface JTAG se necesita un módulo interfaz de depuración JTAG que se conecta con entre el sistema de desarrollo del microcontrolador y el PC que lo aloja. En el mercado existen distintos módulos interfaces JTAG comerciales pero tambié se pueden encontrar otros en Internet.

==Fuentes==
* [http://perso.wanadoo.es/pictob/microcr.htm wanadoo]
* [http://html.rincondelvago.com/microcontroladores_2.html rincondelvago]
* [http://www.freescale.com]
* [http://www.microchip.com]
* [http://www.todopic.com.ar]
* [http://www.p&e.com]
[[Category:Hardware_libre]]

Microcontrolador

2012-09-05T12:19:50Z

Rportelles: /* Programador */

Microcontrolador

2012-09-05T12:10:34Z

Rportelles: /* Placas de evaluación */

{{Definición|nombre= microcontrolador |imagen= Microcontrolador___1.jpeg |tamaño=|concepto=}}

'''Microcontrolador'''. Es un circuito integrado de alta escala de integración que incorpora la mayor parte de los elementos que configuran un controlador y que contiene todos los componentes fundamentales de un ordenador, aunque de limitadas prestaciones y que se suele destinar a gobernar una sola tarea. En su memoria sólo reside un programa que controla en funcionamiento de una tarea determinada, sus líneas de entrada/salida se conectan a los sensores y actuadores del dispositivo a controlar y, debido a su pequeño tamaño, suele ir integrado en el propio dispositivo al que gobierna.

==Componentes==
*Procesador o CPU (Unidad Central de Proceso).
*Memoria RAM para contener los datos.
*Memoria para el programa tipo ROM/EPROM/EEPROM/Flash.
*Líneas de E/S para comunicarse con el exterior.
*Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores, puertos serie y paralelo, CAD: Conversores Analógico/Digital, CDA: Conversores Digital/Analógico, etc.).
*Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el sistema.

==Características==
Son diseñados para reducir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la [[unidad central de procesamiento]], la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bits) porque sustituirá a un autómata finito. En cambio, un reproductor de música y/o vídeo digital ([[mp3]] o [[mp4]]) requerirá de un procesador de 32 bits o de 64 bits y de uno o más [[Códecs]] de [[señal digital]] (audio y/o vídeo).

El control de un sistema de frenos ABS ([[Antilock Brake System]]) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 bits, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un [[automóvil]]. Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras vendidos, sobre un 50 % son controladores "simples" y el restante corresponde a [[DSPs ]]más especializados. Mientras se pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general en casa (Ud. está usando uno para esto), usted tiene distribuidos seguramente entre los electrodomésticos de su hogar una o dos docenas de microcontroladores.

Pueden encontrarse en casi cualquier dispositivo electrónico como [[automóviles]], [[lavadoras]], [[hornos microondas]], [[teléfonos]], etc.Un microcontrolador difiere de una [[unidad central de procesamiento]] normal, debido a que es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de [[circuitos integrados externos de apoyo]]. La idea es que el circuito integrado se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es todo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle los modulos de entrada y salida (puertos) y la memoria para almacenamiento de información. Por ejemplo, un microcontrolador típico tendrá un generador de reloj integrado y una pequeña cantidad de [[memoria de acceso aleatorio]] y/o ROM/EPROM/EEPROM/flash, significando que para hacerlo funcionar, todo lo que se necesita son unos pocos programas de control y un cristal de sincronización.

Los microcontroladores disponen generalmente también de una gran variedad de [[dispositivos de entrada/salida]], como convertidores de [[analógico]] a [[digital]], temporizadores, [[UARTs]] y buses de interfaz serie especializados, como I2C y CAN. Frecuentemente, estos dispositivos integrados pueden ser controlados por instrucciones de procesadores especializados. Los modernos microcontroladores frecuentemente incluyen un lenguaje de programación integrado, como el lenguaje de programación BASIC que se utiliza bastante con este propósito. Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los ]]dispositivos de entrada/salida]] o la [[memoria]] que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería.

==Estructura básica de un microcontrolador==
En esta figura, vemos al microcontrolador metido dentro de un encapsulado de circuito integrado, con su procesador (CPU), buses, memoria, periféricos y puertos de [[entrada/salida]]. Fuera del encapsulado se ubican otros circuitos para completar periféricos internos y dispositivos que pueden conectarse a los pines de entrada/salida. También se conectarán a los pines del encapsulado la alimentación, masa, circuito de completamiento del oscilador y otros circuitos necesarios para que el microcontrolador pueda trabajar.

==Aplicaciones de los microcontroladores==
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. Esta potenciación supondría en muchos casos un despilfarro. 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.

Cada vez existen más productos que incorporan un microcontrolador con el fin de aumentar sustancialmente sus prestaciones, reducir su tamaño y coste, mejorar su fiabilidad y disminuir el consumo. Algunos fabricantes de microcontroladores superan el millón de unidades de un modelo determinado producidas en una semana. Este dato puede dar una idea de la masiva utilización de estos componentes. Los microcontroladores están siendo empleados en multitud de sistemas presentes en nuestra vida diaria, como pueden ser juguetes, horno microondas, frigoríficos, televisores, ordenadores, impresoras, módems, el sistema de arranque de nuestro coche, etc. Y otras aplicaciones con las que seguramente no estaremos tan familiarizados como instrumentación electrónica, control de sistemas en una nave espacial, etc. Una aplicación típica podría emplear varios microcontroladores para controlar pequeñas partes del sistema. Estos pequeños controladores podrían comunicarse entre ellos y con un procesador central, probablemente más potente, para compartir la información y coordinar sus acciones, como, de hecho, ocurre ya habitualmente en cualquier PC.

Los microcontroladores se encuentran por todas partes:
*Sistemas de comunicación: en grandes automatismos como centrales y en télefonos fijos, móviles, fax, etc.
*Electrodomésticos: lavadoras, hornos, frigoríficos, lavavajillas, batidoras, televisores, vídeos, reproductores DVD, equipos de música, mandos a distancia, consolas, etc.
*Industria informática: Se encuentran en casi todos los periféricos; ratones, teclados, impresoras, escáner, etc.
*Automoción: climatización, seguridad, ABS, etc.
*Industria: Autómatas, control de procesos, etc
*Sistemas de supervisión, vigilancia y alarma: ascensores, calefacción, aire acondicionado, alarmas de incendio, robo, etc.
*Otros: Instrumentación, electromedicina, tarjetas (smartcard), sistemas de navegación, etc.
==Herramientas de Desarrollo==
Las herramientas de desarrollo están formadas por un conjunto de programas e interfaces(IDEs) que permiten realizar los proyectos de la forma más rapida y eficiente posible.
Las principales herramientas de ayuda al desarrollo de sistemas basados en microcontroladores se describen a continuación
===Ensamblador===
La programación en lenguaje ensamblador puede resultar un tanto ardua para el principiante, pero permite desarrollar programas muy eficientes, ya que otorga al programador el dominio absoluto del sistema. Los fabricantes suelen proporcionar el programa ensamblador de forma gratuita y en cualquier caso siempre se puede encontrar una versión gratuita para los microcontroladores más populares.
===Compilador===
La programación en un lenguaje de alto nivel (como C o Basic) permite disminuir el tiempo de desarrollo de un producto y si además está familiarizado con C o Basic es una buena opción. No obstante, cuando el compilador convierta el código del programa a un lenguaje ensamblado, cada línea de código del programa en lenguaje de alto nivel habrá generado bastantes más líneas de código en lenguaje ensamblador, normalmente en una relación de uno a tres. Esto significa que para utilizar un lenguaje de alto nivel necesitaremos un microcontrolador con una capacidad de memoria relativamente grande. Si el programa que estamos desarrollando necesita utilizar números con decimales, o con notación científica o se utilizan operaciones complejas, como pueden ser las trigonométricas, es casi obligado utilizar un lenguaje de alto nivel. Pero si lo que se va a hacer es manipular bits en registros, entradas, salidas y cálculos sencillos, el lenguaje ensamblado es la mejor opción. Las versiones más potentes de compiladores suelen ser muy caras, aunque para los microcontroladores más populares pueden encontrarse versiones demo limitadas e incluso compiladores gratuitos. Como compilador gratuito puede utilizarse el compilador C GNU, que es un compilador C de código abierto tan bueno como los compiladores C comerciales pero que sin embargo tiene un proceso de instalación que no es sencillo. Además hay que comprobar que arquitecturas de microcontrolador soporta. Algunas de las cuales son MSP430 de TI, AVR de Atmel y HC11 de Motorola.
===Simulador/Depurador===
Se trata de software que es capaz de ejecutar en una PC aplicaciones desarrolladas para el microcontrolador. Estos permiten tener un control absoluto sobre la ejecución de la aplicación, siendo ideales para la depuración de las mismas. Su gran inconveniente es que generalmente se imposibilita simular la entrada de señales (sobre todo analógicas) al microcontrolador. Tampoco toman en cuentan los posibles ruidos en las entradas, pero, al menos, permiten el paso físico de la implementación de un modo más seguro y menos costoso, puesto que ahorraremos en grabaciones de chips para la prueba in-situ.

===Placas de demostración===
Se trata de pequeños sistemas con un microcontrolador ya montado y que suelen conectarse a un PC desde el que se cargan los programas que se ejecutan en el microcontrolador. Las placas suelen incluir indicadores visuales, LCD, teclados, fácil acceso a los pines de E/S, etc. Pueden incluir un programa de control o sistema operativo que recibe el nombre de programa monitor. El programa monitor de algunas placas de demostración, aparte de permitir cargar programas y datos en la memoria del microcontrolador, puede permitir en cualquier momento realizar ejecución paso a paso(debug), monitorizar el estado del microcontrolador o modificar los valores almacenados en sus registros.

===Emuladores en circuito===
Se trata de un instrumento que se coloca entre el PC anfitrión y el zócalo de la tarjeta de circuito impreso donde se alojará el microcontrolador definitivo. El programa es ejecutado desde el PC, pero para la placa de la aplicación es como si lo hiciese el mismo microcontrolador que luego irá en el zócalo. Presenta en pantalla toda la información tal y como luego sucederá cuando se coloque la cápsula.
===Programador===
Es un dispositivo que conectado a un PC permite grabar en el microcontrolador el programa desarrollado. Algunos puede fabricarlos uno mismo y resultan muy económicos. También existe software gratuito para programar no ya solo microcontroladores sino también otros dispositivos, como memorias. Actualmente se tiende a realizar la programación en la propia placa de utilización mediante ISP, In System Programmation o ICSP, In Circuit Serial Programation. De esta manera se puede programar al microcontrolador una vez esté montado en la placa del circuito utilizando una conexión de dos, tres o cuatro terminales. Para utilizar esta técnica se utiliza un programador que suele ser muy sencillo y que en algunos casos puede construir uno mismo.

Otra posibilidad es utilizar un "cargador de arranque", muy util en la etapa de desarrollo de un programa. Un cargador de arranque es un pequeño programa en el microcontrolador que está montado en la placa del circuito que se está desarrollando y que puede comunicarse con las herramientas de desarrollo (que se van a utilizar para escribir el código del programa de la aplicación) a través de un enlace serie, como puede ser RS232, USB, I2C o un bus CAN. El programa cargador de arranque debe interpretar comandos para leer, grabar y borrar la parte de memoria reservada para el programa de la aplicación. Cuando se desea verificar el programa que se está desarrollando se inicia la comunicación con el programa cargador de arranque, que carga el código de programa en la memoria de programa del microcontrolador. Después el programa cargador de arranque transfiere el control al programa cargado y entonces se puede ejecutar y verificar el programa cargado. Esta operación de carga y prueba puede realizarse tantas veces como sea necesario.

Los requerimientos que tiene que cumplir el microcontrolador a utilizar son:
*Suficiente memoria de programa para alojar tanto el cargador de arranque como el programa en desarrollo.
*Que el microcontrolador permita que pueda modificarse la memoria de programa por si mismo.
*Un puerto serie para la comunicación.
Por ejemplo, el microcontrolador LPC210x de la casa Philips incluye un cargador de arranque serie integrado que está ubicado en los 8 K primeros de su memoria Flash. Estándo el terminal P0.14 a masa y generándo un reset el LPC210x ejecuta el programa cargador de arranque. Utilizándo un programa para PC gratuito de la casa Philips y un cable serie conectado entre el PC y la UART del microcontrolador LPC210x (a través de un conversor TTL/RS232 como el c.i. MAX232) se puede realizar la programación del microcontrolador. También resulta interesante el interface JTAG (que por ejemplo posee el microcontrolador LPC210x), que puede utilizarse para programar el dispositivo y para depurar un programa durante su ejecución en el microcontrolador. Para utilizar el interface JTAG se necesita un módulo interfaz de depuración JTAG que se conecta con entre el sistema de desarrollo del microcontrolador y el PC que lo aloja. En el mercado existen distintos módulos interfaces JTAG comerciales pero tambié se pueden encontrar otros en Internet.

==Fuentes==
* [http://perso.wanadoo.es/pictob/microcr.htm wanadoo]
* [http://html.rincondelvago.com/microcontroladores_2.html rincondelvago]
[[Category:Hardware_libre]]

Microcontrolador

2012-09-04T21:03:43Z

Rportelles: /* Herramientas de Desarrollo */

{{Definición|nombre= microcontrolador |imagen= Microcontrolador___1.jpeg |tamaño=|concepto=}}

'''Microcontrolador'''. Es un circuito integrado de alta escala de integración que incorpora la mayor parte de los elementos que configuran un controlador y que contiene todos los componentes fundamentales de un ordenador, aunque de limitadas prestaciones y que se suele destinar a gobernar una sola tarea. En su memoria sólo reside un programa que controla en funcionamiento de una tarea determinada, sus líneas de entrada/salida se conectan a los sensores y actuadores del dispositivo a controlar y, debido a su pequeño tamaño, suele ir integrado en el propio dispositivo al que gobierna.

==Componentes==
*Procesador o CPU (Unidad Central de Proceso).
*Memoria RAM para contener los datos.
*Memoria para el programa tipo ROM/EPROM/EEPROM/Flash.
*Líneas de E/S para comunicarse con el exterior.
*Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores, puertos serie y paralelo, CAD: Conversores Analógico/Digital, CDA: Conversores Digital/Analógico, etc.).
*Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el sistema.

==Características==
Son diseñados para reducir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la [[unidad central de procesamiento]], la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bits) porque sustituirá a un autómata finito. En cambio, un reproductor de música y/o vídeo digital ([[mp3]] o [[mp4]]) requerirá de un procesador de 32 bits o de 64 bits y de uno o más [[Códecs]] de [[señal digital]] (audio y/o vídeo).

El control de un sistema de frenos ABS ([[Antilock Brake System]]) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 bits, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un [[automóvil]]. Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras vendidos, sobre un 50 % son controladores "simples" y el restante corresponde a [[DSPs ]]más especializados. Mientras se pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general en casa (Ud. está usando uno para esto), usted tiene distribuidos seguramente entre los electrodomésticos de su hogar una o dos docenas de microcontroladores.

Pueden encontrarse en casi cualquier dispositivo electrónico como [[automóviles]], [[lavadoras]], [[hornos microondas]], [[teléfonos]], etc.Un microcontrolador difiere de una [[unidad central de procesamiento]] normal, debido a que es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de [[circuitos integrados externos de apoyo]]. La idea es que el circuito integrado se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es todo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle los modulos de entrada y salida (puertos) y la memoria para almacenamiento de información. Por ejemplo, un microcontrolador típico tendrá un generador de reloj integrado y una pequeña cantidad de [[memoria de acceso aleatorio]] y/o ROM/EPROM/EEPROM/flash, significando que para hacerlo funcionar, todo lo que se necesita son unos pocos programas de control y un cristal de sincronización.

Los microcontroladores disponen generalmente también de una gran variedad de [[dispositivos de entrada/salida]], como convertidores de [[analógico]] a [[digital]], temporizadores, [[UARTs]] y buses de interfaz serie especializados, como I2C y CAN. Frecuentemente, estos dispositivos integrados pueden ser controlados por instrucciones de procesadores especializados. Los modernos microcontroladores frecuentemente incluyen un lenguaje de programación integrado, como el lenguaje de programación BASIC que se utiliza bastante con este propósito. Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los ]]dispositivos de entrada/salida]] o la [[memoria]] que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería.

==Estructura básica de un microcontrolador==
En esta figura, vemos al microcontrolador metido dentro de un encapsulado de circuito integrado, con su procesador (CPU), buses, memoria, periféricos y puertos de [[entrada/salida]]. Fuera del encapsulado se ubican otros circuitos para completar periféricos internos y dispositivos que pueden conectarse a los pines de entrada/salida. También se conectarán a los pines del encapsulado la alimentación, masa, circuito de completamiento del oscilador y otros circuitos necesarios para que el microcontrolador pueda trabajar.

==Aplicaciones de los microcontroladores==
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. Esta potenciación supondría en muchos casos un despilfarro. 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.

Cada vez existen más productos que incorporan un microcontrolador con el fin de aumentar sustancialmente sus prestaciones, reducir su tamaño y coste, mejorar su fiabilidad y disminuir el consumo. Algunos fabricantes de microcontroladores superan el millón de unidades de un modelo determinado producidas en una semana. Este dato puede dar una idea de la masiva utilización de estos componentes. Los microcontroladores están siendo empleados en multitud de sistemas presentes en nuestra vida diaria, como pueden ser juguetes, horno microondas, frigoríficos, televisores, ordenadores, impresoras, módems, el sistema de arranque de nuestro coche, etc. Y otras aplicaciones con las que seguramente no estaremos tan familiarizados como instrumentación electrónica, control de sistemas en una nave espacial, etc. Una aplicación típica podría emplear varios microcontroladores para controlar pequeñas partes del sistema. Estos pequeños controladores podrían comunicarse entre ellos y con un procesador central, probablemente más potente, para compartir la información y coordinar sus acciones, como, de hecho, ocurre ya habitualmente en cualquier PC.

Los microcontroladores se encuentran por todas partes:
*Sistemas de comunicación: en grandes automatismos como centrales y en télefonos fijos, móviles, fax, etc.
*Electrodomésticos: lavadoras, hornos, frigoríficos, lavavajillas, batidoras, televisores, vídeos, reproductores DVD, equipos de música, mandos a distancia, consolas, etc.
*Industria informática: Se encuentran en casi todos los periféricos; ratones, teclados, impresoras, escáner, etc.
*Automoción: climatización, seguridad, ABS, etc.
*Industria: Autómatas, control de procesos, etc
*Sistemas de supervisión, vigilancia y alarma: ascensores, calefacción, aire acondicionado, alarmas de incendio, robo, etc.
*Otros: Instrumentación, electromedicina, tarjetas (smartcard), sistemas de navegación, etc.
==Herramientas de Desarrollo==
Las herramientas de desarrollo están formadas por un conjunto de programas e interfaces(IDEs) que permiten realizar los proyectos de la forma más rapida y eficiente posible.
Las principales herramientas de ayuda al desarrollo de sistemas basados en microcontroladores se describen a continuación
===Ensamblador===
La programación en lenguaje ensamblador puede resultar un tanto ardua para el principiante, pero permite desarrollar programas muy eficientes, ya que otorga al programador el dominio absoluto del sistema. Los fabricantes suelen proporcionar el programa ensamblador de forma gratuita y en cualquier caso siempre se puede encontrar una versión gratuita para los microcontroladores más populares.
===Compilador===
La programación en un lenguaje de alto nivel (como C o Basic) permite disminuir el tiempo de desarrollo de un producto y si además está familiarizado con C o Basic es una buena opción. No obstante, cuando el compilador convierta el código del programa a un lenguaje ensamblado, cada línea de código del programa en lenguaje de alto nivel habrá generado bastantes más líneas de código en lenguaje ensamblador, normalmente en una relación de uno a tres. Esto significa que para utilizar un lenguaje de alto nivel necesitaremos un microcontrolador con una capacidad de memoria relativamente grande. Si el programa que estamos desarrollando necesita utilizar números con decimales, o con notación científica o se utilizan operaciones complejas, como pueden ser las trigonométricas, es casi obligado utilizar un lenguaje de alto nivel. Pero si lo que se va a hacer es manipular bits en registros, entradas, salidas y cálculos sencillos, el lenguaje ensamblado es la mejor opción. Las versiones más potentes de compiladores suelen ser muy caras, aunque para los microcontroladores más populares pueden encontrarse versiones demo limitadas e incluso compiladores gratuitos. Como compilador gratuito puede utilizarse el compilador C GNU, que es un compilador C de código abierto tan bueno como los compiladores C comerciales pero que sin embargo tiene un proceso de instalación que no es sencillo. Además hay que comprobar que arquitecturas de microcontrolador soporta. Algunas de las cuales son MSP430 de TI, AVR de Atmel y HC11 de Motorola.
===Simulador/Depurador===
Se trata de software que es capaz de ejecutar en una PC aplicaciones desarrolladas para el microcontrolador. Estos permiten tener un control absoluto sobre la ejecución de la aplicación, siendo ideales para la depuración de las mismas. Su gran inconveniente es que generalmente se imposibilita simular la entrada de señales (sobre todo analógicas) al microcontrolador. Tampoco toman en cuentan los posibles ruidos en las entradas, pero, al menos, permiten el paso físico de la implementación de un modo más seguro y menos costoso, puesto que ahorraremos en grabaciones de chips para la prueba in-situ.

===Placas de evaluación===
Se trata de pequeños sistemas con un microcontrolador ya montado y que suelen conectarse a un PC desde el que se cargan los programas que se ejecutan en el microcontrolador. Las placas suelen incluir visualizadores LCD, teclados, LEDs, fácil acceso a los pines de E/S, etc. Pueden incluir un programa de control o sistema operativo que recibe el nombre de programa monitor. El programa monitor de algunas placas de evaluación, aparte de permitir cargar programas y datos en la memoria del microcontrolador, puede permitir en cualquier momento realizar ejecución paso a paso, monitorizar el estado del microcontrolador o modificar los valores almacenados los registros o en la memoria.
===Emuladores en circuito===
Se trata de un instrumento que se coloca entre el PC anfitrión y el zócalo de la tarjeta de circuito impreso donde se alojará el microcontrolador definitivo. El programa es ejecutado desde el PC, pero para la placa de la aplicación es como si lo hiciese el mismo microcontrolador que luego irá en el zócalo. Presenta en pantalla toda la información tal y como luego sucederá cuando se coloque la cápsula.
===Programador===
Es un dispositivo que conectado a un PC permite grabar en el microcontrolador el programa desarrollado. Algunos puede fabricarlos uno mismo y resultan muy económicos. También existe software gratuito para programar no ya solo microcontroladores sino también otros dispositivos, como memorias. Actualmente se tiende a realizar la programación en la propia placa de utilización mediante ISP, In System Programmation o ICSP, In Circuit Serial Programation. De esta manera se puede programar al microcontrolador una vez esté montado en la placa del circuito utilizando una conexión de dos, tres o cuatro terminales. Para utilizar esta técnica se utiliza un programador que suele ser muy sencillo y que en algunos casos puede construir uno mismo.

Otra posibilidad es utilizar un "cargador de arranque", muy util en la etapa de desarrollo de un programa. Un cargador de arranque es un pequeño programa en el microcontrolador que está montado en la placa del circuito que se está desarrollando y que puede comunicarse con las herramientas de desarrollo (que se van a utilizar para escribir el código del programa de la aplicación) a través de un enlace serie, como puede ser RS232, USB, I2C o un bus CAN. El programa cargador de arranque debe interpretar comandos para leer, grabar y borrar la parte de memoria reservada para el programa de la aplicación. Cuando se desea verificar el programa que se está desarrollando se inicia la comunicación con el programa cargador de arranque, que carga el código de programa en la memoria de programa del microcontrolador. Después el programa cargador de arranque transfiere el control al programa cargado y entonces se puede ejecutar y verificar el programa cargado. Esta operación de carga y prueba puede realizarse tantas veces como sea necesario.

Los requerimientos que tiene que cumplir el microcontrolador a utilizar son:
*Suficiente memoria de programa para alojar tanto el cargador de arranque como el programa en desarrollo.
*Que el microcontrolador permita que pueda modificarse la memoria de programa por si mismo.
*Un puerto serie para la comunicación.
Por ejemplo, el microcontrolador LPC210x de la casa Philips incluye un cargador de arranque serie integrado que está ubicado en los 8 K primeros de su memoria Flash. Estándo el terminal P0.14 a masa y generándo un reset el LPC210x ejecuta el programa cargador de arranque. Utilizándo un programa para PC gratuito de la casa Philips y un cable serie conectado entre el PC y la UART del microcontrolador LPC210x (a través de un conversor TTL/RS232 como el c.i. MAX232) se puede realizar la programación del microcontrolador. También resulta interesante el interface JTAG (que por ejemplo posee el microcontrolador LPC210x), que puede utilizarse para programar el dispositivo y para depurar un programa durante su ejecución en el microcontrolador. Para utilizar el interface JTAG se necesita un módulo interfaz de depuración JTAG que se conecta con entre el sistema de desarrollo del microcontrolador y el PC que lo aloja. En el mercado existen distintos módulos interfaces JTAG comerciales pero tambié se pueden encontrar otros en Internet.

==Fuentes==
* [http://perso.wanadoo.es/pictob/microcr.htm wanadoo]
* [http://html.rincondelvago.com/microcontroladores_2.html rincondelvago]
[[Category:Hardware_libre]]

Microcontrolador

2012-09-04T21:00:26Z

Rportelles: /* Aplicaciones de los microcontroladores */

{{Definición|nombre= microcontrolador |imagen= Microcontrolador___1.jpeg |tamaño=|concepto=}}

'''Microcontrolador'''. Es un circuito integrado de alta escala de integración que incorpora la mayor parte de los elementos que configuran un controlador y que contiene todos los componentes fundamentales de un ordenador, aunque de limitadas prestaciones y que se suele destinar a gobernar una sola tarea. En su memoria sólo reside un programa que controla en funcionamiento de una tarea determinada, sus líneas de entrada/salida se conectan a los sensores y actuadores del dispositivo a controlar y, debido a su pequeño tamaño, suele ir integrado en el propio dispositivo al que gobierna.

==Componentes==
*Procesador o CPU (Unidad Central de Proceso).
*Memoria RAM para contener los datos.
*Memoria para el programa tipo ROM/EPROM/EEPROM/Flash.
*Líneas de E/S para comunicarse con el exterior.
*Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores, puertos serie y paralelo, CAD: Conversores Analógico/Digital, CDA: Conversores Digital/Analógico, etc.).
*Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el sistema.

==Características==
Son diseñados para reducir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la [[unidad central de procesamiento]], la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bits) porque sustituirá a un autómata finito. En cambio, un reproductor de música y/o vídeo digital ([[mp3]] o [[mp4]]) requerirá de un procesador de 32 bits o de 64 bits y de uno o más [[Códecs]] de [[señal digital]] (audio y/o vídeo).

El control de un sistema de frenos ABS ([[Antilock Brake System]]) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 bits, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un [[automóvil]]. Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras vendidos, sobre un 50 % son controladores "simples" y el restante corresponde a [[DSPs ]]más especializados. Mientras se pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general en casa (Ud. está usando uno para esto), usted tiene distribuidos seguramente entre los electrodomésticos de su hogar una o dos docenas de microcontroladores.

Pueden encontrarse en casi cualquier dispositivo electrónico como [[automóviles]], [[lavadoras]], [[hornos microondas]], [[teléfonos]], etc.Un microcontrolador difiere de una [[unidad central de procesamiento]] normal, debido a que es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de [[circuitos integrados externos de apoyo]]. La idea es que el circuito integrado se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es todo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle los modulos de entrada y salida (puertos) y la memoria para almacenamiento de información. Por ejemplo, un microcontrolador típico tendrá un generador de reloj integrado y una pequeña cantidad de [[memoria de acceso aleatorio]] y/o ROM/EPROM/EEPROM/flash, significando que para hacerlo funcionar, todo lo que se necesita son unos pocos programas de control y un cristal de sincronización.

Los microcontroladores disponen generalmente también de una gran variedad de [[dispositivos de entrada/salida]], como convertidores de [[analógico]] a [[digital]], temporizadores, [[UARTs]] y buses de interfaz serie especializados, como I2C y CAN. Frecuentemente, estos dispositivos integrados pueden ser controlados por instrucciones de procesadores especializados. Los modernos microcontroladores frecuentemente incluyen un lenguaje de programación integrado, como el lenguaje de programación BASIC que se utiliza bastante con este propósito. Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los ]]dispositivos de entrada/salida]] o la [[memoria]] que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería.

==Estructura básica de un microcontrolador==
En esta figura, vemos al microcontrolador metido dentro de un encapsulado de circuito integrado, con su procesador (CPU), buses, memoria, periféricos y puertos de [[entrada/salida]]. Fuera del encapsulado se ubican otros circuitos para completar periféricos internos y dispositivos que pueden conectarse a los pines de entrada/salida. También se conectarán a los pines del encapsulado la alimentación, masa, circuito de completamiento del oscilador y otros circuitos necesarios para que el microcontrolador pueda trabajar.

==Aplicaciones de los microcontroladores==
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. Esta potenciación supondría en muchos casos un despilfarro. 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.

Cada vez existen más productos que incorporan un microcontrolador con el fin de aumentar sustancialmente sus prestaciones, reducir su tamaño y coste, mejorar su fiabilidad y disminuir el consumo. Algunos fabricantes de microcontroladores superan el millón de unidades de un modelo determinado producidas en una semana. Este dato puede dar una idea de la masiva utilización de estos componentes. Los microcontroladores están siendo empleados en multitud de sistemas presentes en nuestra vida diaria, como pueden ser juguetes, horno microondas, frigoríficos, televisores, ordenadores, impresoras, módems, el sistema de arranque de nuestro coche, etc. Y otras aplicaciones con las que seguramente no estaremos tan familiarizados como instrumentación electrónica, control de sistemas en una nave espacial, etc. Una aplicación típica podría emplear varios microcontroladores para controlar pequeñas partes del sistema. Estos pequeños controladores podrían comunicarse entre ellos y con un procesador central, probablemente más potente, para compartir la información y coordinar sus acciones, como, de hecho, ocurre ya habitualmente en cualquier PC.

Los microcontroladores se encuentran por todas partes:
*Sistemas de comunicación: en grandes automatismos como centrales y en télefonos fijos, móviles, fax, etc.
*Electrodomésticos: lavadoras, hornos, frigoríficos, lavavajillas, batidoras, televisores, vídeos, reproductores DVD, equipos de música, mandos a distancia, consolas, etc.
*Industria informática: Se encuentran en casi todos los periféricos; ratones, teclados, impresoras, escáner, etc.
*Automoción: climatización, seguridad, ABS, etc.
*Industria: Autómatas, control de procesos, etc
*Sistemas de supervisión, vigilancia y alarma: ascensores, calefacción, aire acondicionado, alarmas de incendio, robo, etc.
*Otros: Instrumentación, electromedicina, tarjetas (smartcard), sistemas de navegación, etc.
==Herramientas de Desarrollo==
Las herramientas de desarrollo están formadas por un conjunto de programas e interfaces que permiten realizar los proyectos de la forma más eficiente posible.
Las principales herramientas de ayuda al desarrollo de sistemas basados en microcontroladores se describen a continuación
===Ensamblador===
La programación en lenguaje ensamblador puede resultar un tanto ardua para el principiante, pero permite desarrollar programas muy eficientes, ya que otorga al programador el dominio absoluto del sistema. Los fabricantes suelen proporcionar el programa ensamblador de forma gratuita y en cualquier caso siempre se puede encontrar una versión gratuita para los microcontroladores más populares.
===Compilador===
La programación en un lenguaje de alto nivel (como C o Basic) permite disminuir el tiempo de desarrollo de un producto y si además está familiarizado con C o Basic es una buena opción. No obstante, cuando el compilador convierta el código del programa a un lenguaje ensamblado, cada línea de código del programa en lenguaje de alto nivel habrá generado bastantes más líneas de código en lenguaje ensamblador, normalmente en una relación de uno a tres. Esto significa que para utilizar un lenguaje de alto nivel necesitaremos un microcontrolador con una capacidad de memoria relativamente grande. Si el programa que estamos desarrollando necesita utilizar números con decimales, o con notación científica o se utilizan operaciones complejas, como pueden ser las trigonométricas, es casi obligado utilizar un lenguaje de alto nivel. Pero si lo que se va a hacer es manipular bits en registros, entradas, salidas y cálculos sencillos, el lenguaje ensamblado es la mejor opción. Las versiones más potentes de compiladores suelen ser muy caras, aunque para los microcontroladores más populares pueden encontrarse versiones demo limitadas e incluso compiladores gratuitos. Como compilador gratuito puede utilizarse el compilador C GNU, que es un compilador C de código abierto tan bueno como los compiladores C comerciales pero que sin embargo tiene un proceso de instalación que no es sencillo. Además hay que comprobar que arquitecturas de microcontrolador soporta. Algunas de las cuales son MSP430 de TI, AVR de Atmel y HC11 de Motorola.
===Simulador/Depurador===
Se trata de software que es capaz de ejecutar en una PC aplicaciones desarrolladas para el microcontrolador. Estos permiten tener un control absoluto sobre la ejecución de la aplicación, siendo ideales para la depuración de las mismas. Su gran inconveniente es que generalmente se imposibilita simular la entrada de señales (sobre todo analógicas) al microcontrolador. Tampoco toman en cuentan los posibles ruidos en las entradas, pero, al menos, permiten el paso físico de la implementación de un modo más seguro y menos costoso, puesto que ahorraremos en grabaciones de chips para la prueba in-situ.

===Placas de evaluación===
Se trata de pequeños sistemas con un microcontrolador ya montado y que suelen conectarse a un PC desde el que se cargan los programas que se ejecutan en el microcontrolador. Las placas suelen incluir visualizadores LCD, teclados, LEDs, fácil acceso a los pines de E/S, etc. Pueden incluir un programa de control o sistema operativo que recibe el nombre de programa monitor. El programa monitor de algunas placas de evaluación, aparte de permitir cargar programas y datos en la memoria del microcontrolador, puede permitir en cualquier momento realizar ejecución paso a paso, monitorizar el estado del microcontrolador o modificar los valores almacenados los registros o en la memoria.
===Emuladores en circuito===
Se trata de un instrumento que se coloca entre el PC anfitrión y el zócalo de la tarjeta de circuito impreso donde se alojará el microcontrolador definitivo. El programa es ejecutado desde el PC, pero para la placa de la aplicación es como si lo hiciese el mismo microcontrolador que luego irá en el zócalo. Presenta en pantalla toda la información tal y como luego sucederá cuando se coloque la cápsula.
===Programador===
Es un dispositivo que conectado a un PC permite grabar en el microcontrolador el programa desarrollado. Algunos puede fabricarlos uno mismo y resultan muy económicos. También existe software gratuito para programar no ya solo microcontroladores sino también otros dispositivos, como memorias. Actualmente se tiende a realizar la programación en la propia placa de utilización mediante ISP, In System Programmation o ICSP, In Circuit Serial Programation. De esta manera se puede programar al microcontrolador una vez esté montado en la placa del circuito utilizando una conexión de dos, tres o cuatro terminales. Para utilizar esta técnica se utiliza un programador que suele ser muy sencillo y que en algunos casos puede construir uno mismo.

Otra posibilidad es utilizar un "cargador de arranque", muy util en la etapa de desarrollo de un programa. Un cargador de arranque es un pequeño programa en el microcontrolador que está montado en la placa del circuito que se está desarrollando y que puede comunicarse con las herramientas de desarrollo (que se van a utilizar para escribir el código del programa de la aplicación) a través de un enlace serie, como puede ser RS232, USB, I2C o un bus CAN. El programa cargador de arranque debe interpretar comandos para leer, grabar y borrar la parte de memoria reservada para el programa de la aplicación. Cuando se desea verificar el programa que se está desarrollando se inicia la comunicación con el programa cargador de arranque, que carga el código de programa en la memoria de programa del microcontrolador. Después el programa cargador de arranque transfiere el control al programa cargado y entonces se puede ejecutar y verificar el programa cargado. Esta operación de carga y prueba puede realizarse tantas veces como sea necesario.

Los requerimientos que tiene que cumplir el microcontrolador a utilizar son:
*Suficiente memoria de programa para alojar tanto el cargador de arranque como el programa en desarrollo.
*Que el microcontrolador permita que pueda modificarse la memoria de programa por si mismo.
*Un puerto serie para la comunicación.
Por ejemplo, el microcontrolador LPC210x de la casa Philips incluye un cargador de arranque serie integrado que está ubicado en los 8 K primeros de su memoria Flash. Estándo el terminal P0.14 a masa y generándo un reset el LPC210x ejecuta el programa cargador de arranque. Utilizándo un programa para PC gratuito de la casa Philips y un cable serie conectado entre el PC y la UART del microcontrolador LPC210x (a través de un conversor TTL/RS232 como el c.i. MAX232) se puede realizar la programación del microcontrolador. También resulta interesante el interface JTAG (que por ejemplo posee el microcontrolador LPC210x), que puede utilizarse para programar el dispositivo y para depurar un programa durante su ejecución en el microcontrolador. Para utilizar el interface JTAG se necesita un módulo interfaz de depuración JTAG que se conecta con entre el sistema de desarrollo del microcontrolador y el PC que lo aloja. En el mercado existen distintos módulos interfaces JTAG comerciales pero tambié se pueden encontrar otros en Internet.

==Fuentes==
* [http://perso.wanadoo.es/pictob/microcr.htm wanadoo]
* [http://html.rincondelvago.com/microcontroladores_2.html rincondelvago]
[[Category:Hardware_libre]]

Microcontrolador

2012-09-04T20:57:50Z

Rportelles: /* Simulador/Depurador */

{{Definición|nombre= microcontrolador |imagen= Microcontrolador___1.jpeg |tamaño=|concepto=}}

'''Microcontrolador'''. Es un circuito integrado de alta escala de integración que incorpora la mayor parte de los elementos que configuran un controlador y que contiene todos los componentes fundamentales de un ordenador, aunque de limitadas prestaciones y que se suele destinar a gobernar una sola tarea. En su memoria sólo reside un programa que controla en funcionamiento de una tarea determinada, sus líneas de entrada/salida se conectan a los sensores y actuadores del dispositivo a controlar y, debido a su pequeño tamaño, suele ir integrado en el propio dispositivo al que gobierna.

==Componentes==
*Procesador o CPU (Unidad Central de Proceso).
*Memoria RAM para contener los datos.
*Memoria para el programa tipo ROM/EPROM/EEPROM/Flash.
*Líneas de E/S para comunicarse con el exterior.
*Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores, puertos serie y paralelo, CAD: Conversores Analógico/Digital, CDA: Conversores Digital/Analógico, etc.).
*Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el sistema.

==Características==
Son diseñados para reducir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la [[unidad central de procesamiento]], la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bits) porque sustituirá a un autómata finito. En cambio, un reproductor de música y/o vídeo digital ([[mp3]] o [[mp4]]) requerirá de un procesador de 32 bits o de 64 bits y de uno o más [[Códecs]] de [[señal digital]] (audio y/o vídeo).

El control de un sistema de frenos ABS ([[Antilock Brake System]]) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 bits, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un [[automóvil]]. Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras vendidos, sobre un 50 % son controladores "simples" y el restante corresponde a [[DSPs ]]más especializados. Mientras se pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general en casa (Ud. está usando uno para esto), usted tiene distribuidos seguramente entre los electrodomésticos de su hogar una o dos docenas de microcontroladores.

Pueden encontrarse en casi cualquier dispositivo electrónico como [[automóviles]], [[lavadoras]], [[hornos microondas]], [[teléfonos]], etc.Un microcontrolador difiere de una [[unidad central de procesamiento]] normal, debido a que es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de [[circuitos integrados externos de apoyo]]. La idea es que el circuito integrado se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es todo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle los modulos de entrada y salida (puertos) y la memoria para almacenamiento de información. Por ejemplo, un microcontrolador típico tendrá un generador de reloj integrado y una pequeña cantidad de [[memoria de acceso aleatorio]] y/o ROM/EPROM/EEPROM/flash, significando que para hacerlo funcionar, todo lo que se necesita son unos pocos programas de control y un cristal de sincronización.

Los microcontroladores disponen generalmente también de una gran variedad de [[dispositivos de entrada/salida]], como convertidores de [[analógico]] a [[digital]], temporizadores, [[UARTs]] y buses de interfaz serie especializados, como I2C y CAN. Frecuentemente, estos dispositivos integrados pueden ser controlados por instrucciones de procesadores especializados. Los modernos microcontroladores frecuentemente incluyen un lenguaje de programación integrado, como el lenguaje de programación BASIC que se utiliza bastante con este propósito. Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los ]]dispositivos de entrada/salida]] o la [[memoria]] que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería.

==Estructura básica de un microcontrolador==
En esta figura, vemos al microcontrolador metido dentro de un encapsulado de circuito integrado, con su procesador (CPU), buses, memoria, periféricos y puertos de [[entrada/salida]]. Fuera del encapsulado se ubican otros circuitos para completar periféricos internos y dispositivos que pueden conectarse a los pines de entrada/salida. También se conectarán a los pines del encapsulado la alimentación, masa, circuito de completamiento del oscilador y otros circuitos necesarios para que el microcontrolador pueda trabajar.

==Aplicaciones de los microcontroladores==
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. Esta potenciación supondría en muchos casos un despilfarro. 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.

Cada vez existen más productos que incorporan un microcontrolador con el fin de aumentar sustancialmente sus prestaciones, reducir su tamaño y coste, mejorar su fiabilidad y disminuir el consumo. Algunos fabricantes de microcontroladores superan el millón de unidades de un modelo determinado producidas en una semana. Este dato puede dar una idea de la masiva utilización de estos componentes. Los microcontroladores están siendo empleados en multitud de sistemas presentes en nuestra vida diaria, como pueden ser juguetes, horno microondas, frigoríficos, televisores, ordenadores, impresoras, módems, el sistema de arranque de nuestro coche, etc. Y otras aplicaciones con las que seguramente no estaremos tan familiarizados como instrumentación electrónica, control de sistemas en una nave espacial, etc. Una aplicación típica podría emplear varios microcontroladores para controlar pequeñas partes del sistema. Estos pequeños controladores podrían comunicarse entre ellos y con un procesador central, probablemente más potente, para compartir la información y coordinar sus acciones, como, de hecho, ocurre ya habitualmente en cualquier PC.

Los microcontroladores se encuentran por todas partes:
*Sistemas de comunicación: en grandes automatismos como centrales y en télefonos fijos, móviles, fax, etc.
*Electrodomésticos: lavadoras, hornos, frigoríficos, lavavajillas, batidoras, televisores, vídeos, reproductores DVD, equipos de música, mandos a distancia, consolas, etc.
*Industria informática: Se encuentran en casi todos los periféricos; ratones, teclados, impresoras, escáner, etc.
*Automoción: climatización, seguridad, ABS, etc.
*Industria: Autómatas, control de procesos, etc
*Sistemas de supervisión, vigilancia y alarma: ascensores, calefacción, aire acondicionado, alarmas de incendio, robo, etc.
*Otros: Instrumentación, electromedicina, tarjetas (smartcard), sistemas de navegación, etc.
==Aplicaciones de los microcontroladores==
Las herramientas de desarrollo están formadas por un conjunto de programas e interfaces que permiten realizar los proyectos de la forma más eficiente posible.
Las principales herramientas de ayuda al desarrollo de sistemas basados en microcontroladores se describen a continuación
===Ensamblador===
La programación en lenguaje ensamblador puede resultar un tanto ardua para el principiante, pero permite desarrollar programas muy eficientes, ya que otorga al programador el dominio absoluto del sistema. Los fabricantes suelen proporcionar el programa ensamblador de forma gratuita y en cualquier caso siempre se puede encontrar una versión gratuita para los microcontroladores más populares.
===Compilador===
La programación en un lenguaje de alto nivel (como C o Basic) permite disminuir el tiempo de desarrollo de un producto y si además está familiarizado con C o Basic es una buena opción. No obstante, cuando el compilador convierta el código del programa a un lenguaje ensamblado, cada línea de código del programa en lenguaje de alto nivel habrá generado bastantes más líneas de código en lenguaje ensamblador, normalmente en una relación de uno a tres. Esto significa que para utilizar un lenguaje de alto nivel necesitaremos un microcontrolador con una capacidad de memoria relativamente grande. Si el programa que estamos desarrollando necesita utilizar números con decimales, o con notación científica o se utilizan operaciones complejas, como pueden ser las trigonométricas, es casi obligado utilizar un lenguaje de alto nivel. Pero si lo que se va a hacer es manipular bits en registros, entradas, salidas y cálculos sencillos, el lenguaje ensamblado es la mejor opción. Las versiones más potentes de compiladores suelen ser muy caras, aunque para los microcontroladores más populares pueden encontrarse versiones demo limitadas e incluso compiladores gratuitos. Como compilador gratuito puede utilizarse el compilador C GNU, que es un compilador C de código abierto tan bueno como los compiladores C comerciales pero que sin embargo tiene un proceso de instalación que no es sencillo. Además hay que comprobar que arquitecturas de microcontrolador soporta. Algunas de las cuales son MSP430 de TI, AVR de Atmel y HC11 de Motorola.
===Simulador/Depurador===
Se trata de software que es capaz de ejecutar en una PC aplicaciones desarrolladas para el microcontrolador. Estos permiten tener un control absoluto sobre la ejecución de la aplicación, siendo ideales para la depuración de las mismas. Su gran inconveniente es que generalmente se imposibilita simular la entrada de señales (sobre todo analógicas) al microcontrolador. Tampoco toman en cuentan los posibles ruidos en las entradas, pero, al menos, permiten el paso físico de la implementación de un modo más seguro y menos costoso, puesto que ahorraremos en grabaciones de chips para la prueba in-situ.

===Placas de evaluación===
Se trata de pequeños sistemas con un microcontrolador ya montado y que suelen conectarse a un PC desde el que se cargan los programas que se ejecutan en el microcontrolador. Las placas suelen incluir visualizadores LCD, teclados, LEDs, fácil acceso a los pines de E/S, etc. Pueden incluir un programa de control o sistema operativo que recibe el nombre de programa monitor. El programa monitor de algunas placas de evaluación, aparte de permitir cargar programas y datos en la memoria del microcontrolador, puede permitir en cualquier momento realizar ejecución paso a paso, monitorizar el estado del microcontrolador o modificar los valores almacenados los registros o en la memoria.
===Emuladores en circuito===
Se trata de un instrumento que se coloca entre el PC anfitrión y el zócalo de la tarjeta de circuito impreso donde se alojará el microcontrolador definitivo. El programa es ejecutado desde el PC, pero para la placa de la aplicación es como si lo hiciese el mismo microcontrolador que luego irá en el zócalo. Presenta en pantalla toda la información tal y como luego sucederá cuando se coloque la cápsula.
===Programador===
Es un dispositivo que conectado a un PC permite grabar en el microcontrolador el programa desarrollado. Algunos puede fabricarlos uno mismo y resultan muy económicos. También existe software gratuito para programar no ya solo microcontroladores sino también otros dispositivos, como memorias. Actualmente se tiende a realizar la programación en la propia placa de utilización mediante ISP, In System Programmation o ICSP, In Circuit Serial Programation. De esta manera se puede programar al microcontrolador una vez esté montado en la placa del circuito utilizando una conexión de dos, tres o cuatro terminales. Para utilizar esta técnica se utiliza un programador que suele ser muy sencillo y que en algunos casos puede construir uno mismo.

Otra posibilidad es utilizar un "cargador de arranque", muy util en la etapa de desarrollo de un programa. Un cargador de arranque es un pequeño programa en el microcontrolador que está montado en la placa del circuito que se está desarrollando y que puede comunicarse con las herramientas de desarrollo (que se van a utilizar para escribir el código del programa de la aplicación) a través de un enlace serie, como puede ser RS232, USB, I2C o un bus CAN. El programa cargador de arranque debe interpretar comandos para leer, grabar y borrar la parte de memoria reservada para el programa de la aplicación. Cuando se desea verificar el programa que se está desarrollando se inicia la comunicación con el programa cargador de arranque, que carga el código de programa en la memoria de programa del microcontrolador. Después el programa cargador de arranque transfiere el control al programa cargado y entonces se puede ejecutar y verificar el programa cargado. Esta operación de carga y prueba puede realizarse tantas veces como sea necesario.

Los requerimientos que tiene que cumplir el microcontrolador a utilizar son:
*Suficiente memoria de programa para alojar tanto el cargador de arranque como el programa en desarrollo.
*Que el microcontrolador permita que pueda modificarse la memoria de programa por si mismo.
*Un puerto serie para la comunicación.
Por ejemplo, el microcontrolador LPC210x de la casa Philips incluye un cargador de arranque serie integrado que está ubicado en los 8 K primeros de su memoria Flash. Estándo el terminal P0.14 a masa y generándo un reset el LPC210x ejecuta el programa cargador de arranque. Utilizándo un programa para PC gratuito de la casa Philips y un cable serie conectado entre el PC y la UART del microcontrolador LPC210x (a través de un conversor TTL/RS232 como el c.i. MAX232) se puede realizar la programación del microcontrolador. También resulta interesante el interface JTAG (que por ejemplo posee el microcontrolador LPC210x), que puede utilizarse para programar el dispositivo y para depurar un programa durante su ejecución en el microcontrolador. Para utilizar el interface JTAG se necesita un módulo interfaz de depuración JTAG que se conecta con entre el sistema de desarrollo del microcontrolador y el PC que lo aloja. En el mercado existen distintos módulos interfaces JTAG comerciales pero tambié se pueden encontrar otros en Internet.
==Fuentes==
* [http://perso.wanadoo.es/pictob/microcr.htm wanadoo]
* [http://html.rincondelvago.com/microcontroladores_2.html rincondelvago]
[[Category:Hardware_libre]]

Microcontrolador

2012-09-04T20:54:36Z

Rportelles: /* Simulador */

{{Definición|nombre= microcontrolador |imagen= Microcontrolador___1.jpeg |tamaño=|concepto=}}

'''Microcontrolador'''. Es un circuito integrado de alta escala de integración que incorpora la mayor parte de los elementos que configuran un controlador y que contiene todos los componentes fundamentales de un ordenador, aunque de limitadas prestaciones y que se suele destinar a gobernar una sola tarea. En su memoria sólo reside un programa que controla en funcionamiento de una tarea determinada, sus líneas de entrada/salida se conectan a los sensores y actuadores del dispositivo a controlar y, debido a su pequeño tamaño, suele ir integrado en el propio dispositivo al que gobierna.

==Componentes==
*Procesador o CPU (Unidad Central de Proceso).
*Memoria RAM para contener los datos.
*Memoria para el programa tipo ROM/EPROM/EEPROM/Flash.
*Líneas de E/S para comunicarse con el exterior.
*Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores, puertos serie y paralelo, CAD: Conversores Analógico/Digital, CDA: Conversores Digital/Analógico, etc.).
*Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el sistema.

==Características==
Son diseñados para reducir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la [[unidad central de procesamiento]], la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bits) porque sustituirá a un autómata finito. En cambio, un reproductor de música y/o vídeo digital ([[mp3]] o [[mp4]]) requerirá de un procesador de 32 bits o de 64 bits y de uno o más [[Códecs]] de [[señal digital]] (audio y/o vídeo).

El control de un sistema de frenos ABS ([[Antilock Brake System]]) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 bits, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un [[automóvil]]. Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras vendidos, sobre un 50 % son controladores "simples" y el restante corresponde a [[DSPs ]]más especializados. Mientras se pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general en casa (Ud. está usando uno para esto), usted tiene distribuidos seguramente entre los electrodomésticos de su hogar una o dos docenas de microcontroladores.

Pueden encontrarse en casi cualquier dispositivo electrónico como [[automóviles]], [[lavadoras]], [[hornos microondas]], [[teléfonos]], etc.Un microcontrolador difiere de una [[unidad central de procesamiento]] normal, debido a que es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de [[circuitos integrados externos de apoyo]]. La idea es que el circuito integrado se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es todo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle los modulos de entrada y salida (puertos) y la memoria para almacenamiento de información. Por ejemplo, un microcontrolador típico tendrá un generador de reloj integrado y una pequeña cantidad de [[memoria de acceso aleatorio]] y/o ROM/EPROM/EEPROM/flash, significando que para hacerlo funcionar, todo lo que se necesita son unos pocos programas de control y un cristal de sincronización.

Los microcontroladores disponen generalmente también de una gran variedad de [[dispositivos de entrada/salida]], como convertidores de [[analógico]] a [[digital]], temporizadores, [[UARTs]] y buses de interfaz serie especializados, como I2C y CAN. Frecuentemente, estos dispositivos integrados pueden ser controlados por instrucciones de procesadores especializados. Los modernos microcontroladores frecuentemente incluyen un lenguaje de programación integrado, como el lenguaje de programación BASIC que se utiliza bastante con este propósito. Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los ]]dispositivos de entrada/salida]] o la [[memoria]] que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería.

==Estructura básica de un microcontrolador==
En esta figura, vemos al microcontrolador metido dentro de un encapsulado de circuito integrado, con su procesador (CPU), buses, memoria, periféricos y puertos de [[entrada/salida]]. Fuera del encapsulado se ubican otros circuitos para completar periféricos internos y dispositivos que pueden conectarse a los pines de entrada/salida. También se conectarán a los pines del encapsulado la alimentación, masa, circuito de completamiento del oscilador y otros circuitos necesarios para que el microcontrolador pueda trabajar.

==Aplicaciones de los microcontroladores==
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. Esta potenciación supondría en muchos casos un despilfarro. 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.

Cada vez existen más productos que incorporan un microcontrolador con el fin de aumentar sustancialmente sus prestaciones, reducir su tamaño y coste, mejorar su fiabilidad y disminuir el consumo. Algunos fabricantes de microcontroladores superan el millón de unidades de un modelo determinado producidas en una semana. Este dato puede dar una idea de la masiva utilización de estos componentes. Los microcontroladores están siendo empleados en multitud de sistemas presentes en nuestra vida diaria, como pueden ser juguetes, horno microondas, frigoríficos, televisores, ordenadores, impresoras, módems, el sistema de arranque de nuestro coche, etc. Y otras aplicaciones con las que seguramente no estaremos tan familiarizados como instrumentación electrónica, control de sistemas en una nave espacial, etc. Una aplicación típica podría emplear varios microcontroladores para controlar pequeñas partes del sistema. Estos pequeños controladores podrían comunicarse entre ellos y con un procesador central, probablemente más potente, para compartir la información y coordinar sus acciones, como, de hecho, ocurre ya habitualmente en cualquier PC.

Los microcontroladores se encuentran por todas partes:
*Sistemas de comunicación: en grandes automatismos como centrales y en télefonos fijos, móviles, fax, etc.
*Electrodomésticos: lavadoras, hornos, frigoríficos, lavavajillas, batidoras, televisores, vídeos, reproductores DVD, equipos de música, mandos a distancia, consolas, etc.
*Industria informática: Se encuentran en casi todos los periféricos; ratones, teclados, impresoras, escáner, etc.
*Automoción: climatización, seguridad, ABS, etc.
*Industria: Autómatas, control de procesos, etc
*Sistemas de supervisión, vigilancia y alarma: ascensores, calefacción, aire acondicionado, alarmas de incendio, robo, etc.
*Otros: Instrumentación, electromedicina, tarjetas (smartcard), sistemas de navegación, etc.
==Aplicaciones de los microcontroladores==
Las herramientas de desarrollo están formadas por un conjunto de programas e interfaces que permiten realizar los proyectos de la forma más eficiente posible.
Las principales herramientas de ayuda al desarrollo de sistemas basados en microcontroladores se describen a continuación
===Ensamblador===
La programación en lenguaje ensamblador puede resultar un tanto ardua para el principiante, pero permite desarrollar programas muy eficientes, ya que otorga al programador el dominio absoluto del sistema. Los fabricantes suelen proporcionar el programa ensamblador de forma gratuita y en cualquier caso siempre se puede encontrar una versión gratuita para los microcontroladores más populares.
===Compilador===
La programación en un lenguaje de alto nivel (como C o Basic) permite disminuir el tiempo de desarrollo de un producto y si además está familiarizado con C o Basic es una buena opción. No obstante, cuando el compilador convierta el código del programa a un lenguaje ensamblado, cada línea de código del programa en lenguaje de alto nivel habrá generado bastantes más líneas de código en lenguaje ensamblador, normalmente en una relación de uno a tres. Esto significa que para utilizar un lenguaje de alto nivel necesitaremos un microcontrolador con una capacidad de memoria relativamente grande. Si el programa que estamos desarrollando necesita utilizar números con decimales, o con notación científica o se utilizan operaciones complejas, como pueden ser las trigonométricas, es casi obligado utilizar un lenguaje de alto nivel. Pero si lo que se va a hacer es manipular bits en registros, entradas, salidas y cálculos sencillos, el lenguaje ensamblado es la mejor opción. Las versiones más potentes de compiladores suelen ser muy caras, aunque para los microcontroladores más populares pueden encontrarse versiones demo limitadas e incluso compiladores gratuitos. Como compilador gratuito puede utilizarse el compilador C GNU, que es un compilador C de código abierto tan bueno como los compiladores C comerciales pero que sin embargo tiene un proceso de instalación que no es sencillo. Además hay que comprobar que arquitecturas de microcontrolador soporta. Algunas de las cuales son MSP430 de TI, AVR de Atmel y HC11 de Motorola.
===Simulador/Depurador===
Se trata de software que es capaz de ejecutar en un PC aplicaciones desarrolladas para el microcontrolador. Estos permiten tener un control absoluto sobre la ejecución de la aplicación, siendo ideales para la depuración de los mismos. Su gran inconveniente es que generalmente se imposibilita simular la entrada de señales (sobre todo analógicas) al microcontrolador. Tampoco toman en cuentan los posibles ruidos en las entradas, pero, al menos, permiten el paso físico de la implementación de un modo más seguro y menos costoso, puesto que ahorraremos en grabaciones de chips para la prueba in-situ.

===Placas de evaluación===
Se trata de pequeños sistemas con un microcontrolador ya montado y que suelen conectarse a un PC desde el que se cargan los programas que se ejecutan en el microcontrolador. Las placas suelen incluir visualizadores LCD, teclados, LEDs, fácil acceso a los pines de E/S, etc. Pueden incluir un programa de control o sistema operativo que recibe el nombre de programa monitor. El programa monitor de algunas placas de evaluación, aparte de permitir cargar programas y datos en la memoria del microcontrolador, puede permitir en cualquier momento realizar ejecución paso a paso, monitorizar el estado del microcontrolador o modificar los valores almacenados los registros o en la memoria.
===Emuladores en circuito===
Se trata de un instrumento que se coloca entre el PC anfitrión y el zócalo de la tarjeta de circuito impreso donde se alojará el microcontrolador definitivo. El programa es ejecutado desde el PC, pero para la placa de la aplicación es como si lo hiciese el mismo microcontrolador que luego irá en el zócalo. Presenta en pantalla toda la información tal y como luego sucederá cuando se coloque la cápsula.
===Programador===
Es un dispositivo que conectado a un PC permite grabar en el microcontrolador el programa desarrollado. Algunos puede fabricarlos uno mismo y resultan muy económicos. También existe software gratuito para programar no ya solo microcontroladores sino también otros dispositivos, como memorias. Actualmente se tiende a realizar la programación en la propia placa de utilización mediante ISP, In System Programmation o ICSP, In Circuit Serial Programation. De esta manera se puede programar al microcontrolador una vez esté montado en la placa del circuito utilizando una conexión de dos, tres o cuatro terminales. Para utilizar esta técnica se utiliza un programador que suele ser muy sencillo y que en algunos casos puede construir uno mismo.

Otra posibilidad es utilizar un "cargador de arranque", muy util en la etapa de desarrollo de un programa. Un cargador de arranque es un pequeño programa en el microcontrolador que está montado en la placa del circuito que se está desarrollando y que puede comunicarse con las herramientas de desarrollo (que se van a utilizar para escribir el código del programa de la aplicación) a través de un enlace serie, como puede ser RS232, USB, I2C o un bus CAN. El programa cargador de arranque debe interpretar comandos para leer, grabar y borrar la parte de memoria reservada para el programa de la aplicación. Cuando se desea verificar el programa que se está desarrollando se inicia la comunicación con el programa cargador de arranque, que carga el código de programa en la memoria de programa del microcontrolador. Después el programa cargador de arranque transfiere el control al programa cargado y entonces se puede ejecutar y verificar el programa cargado. Esta operación de carga y prueba puede realizarse tantas veces como sea necesario.

Los requerimientos que tiene que cumplir el microcontrolador a utilizar son:
*Suficiente memoria de programa para alojar tanto el cargador de arranque como el programa en desarrollo.
*Que el microcontrolador permita que pueda modificarse la memoria de programa por si mismo.
*Un puerto serie para la comunicación.
Por ejemplo, el microcontrolador LPC210x de la casa Philips incluye un cargador de arranque serie integrado que está ubicado en los 8 K primeros de su memoria Flash. Estándo el terminal P0.14 a masa y generándo un reset el LPC210x ejecuta el programa cargador de arranque. Utilizándo un programa para PC gratuito de la casa Philips y un cable serie conectado entre el PC y la UART del microcontrolador LPC210x (a través de un conversor TTL/RS232 como el c.i. MAX232) se puede realizar la programación del microcontrolador. También resulta interesante el interface JTAG (que por ejemplo posee el microcontrolador LPC210x), que puede utilizarse para programar el dispositivo y para depurar un programa durante su ejecución en el microcontrolador. Para utilizar el interface JTAG se necesita un módulo interfaz de depuración JTAG que se conecta con entre el sistema de desarrollo del microcontrolador y el PC que lo aloja. En el mercado existen distintos módulos interfaces JTAG comerciales pero tambié se pueden encontrar otros en Internet.
==Fuentes==
* [http://perso.wanadoo.es/pictob/microcr.htm wanadoo]
* [http://html.rincondelvago.com/microcontroladores_2.html rincondelvago]
[[Category:Hardware_libre]]

Familia Lógica ECL

2012-09-04T20:41:22Z

Rportelles: /* Fundamento de las ECL */

{{Objeto|nombre= Familia Lógica ECL|imagen= Porecl.JPG‎|descripcion= Lógica ECL}}

<div align="justify">
''' Familia Lógica ECL'''. Muestra los fundamentos, lógica, configuración y ventajas de estos circuitos.
==Definición==
La familia ECL, Lógica Acoplada en Emisor (emmiter-coupled logic) son unos circuitos integrados digitales los cuales usan transistores bipolares, pero a diferencia de los TTL en los ECL se evita la saturación de los transistores, esto da lugar a un incremento en la [[velocidad]] total de conmutación. La [[familia]] ECL opera bajo el principio de la conmutación de corriente, por el cual una corriente de polarización fija menor que la corriente del colector de [[saturación]] es conmutada del colector de un [[transistor]] al otro. Este tipo de configuraciones se les conoce también como la lógica de modo de corriente (CML; current-mode logic).

== Fundamento de las ECL ==
El funcionamiento de los circuitos ECL se basa en el mismo del amplificador [[diferencial]]. Los transistores no se saturan, la operación normal es en zona activa, lo que constituye una de las razones que hace que estos circuitos sean los mas veloces de los circuitos integrados digitales.

== La configuración de una ECL ==
Está basada en el amplificador diferencial, denominado así porque su salida es proporcional a la diferencia entre dos tensiones de entrada '''V1''' y '''V2'''. Este circuito se utiliza principalmente en sistemas analógicos, pero también tiene propiedades digitales, llegando a ser la base de [[construcción]] de la [[lógica]] de emisor acoplado o ECL (en algunos casos nos la podemos encontrar como lógica de modo corriente o CML), como lo muestra el circuito.

[[Image:ECL.JPG|thumb|left|367x309px|Lógica de emisor acoplado o ECL]]

Al aumentar el número de entradas, es necesario poner dos seguidores de emisor para igualar niveles de [[tensión]] de entrada y salida.

Si '''V1''' es igual que '''V2''' se tendrá que, por simetría del circuito, las corrientes de los transistores son iguales. Sin embargo, si '''V1''' sobrepasa a '''V2''' en aproximadamente 0,1 voltio, el [[transistor]] '''T1''' estará en conducción y '''T2''' en corte; e inversamente, si '''V1''' es menor que '''V2''' en 0,1 voltio, entonces '''T2''' conducirá y '''T1''' estará en corte.

La corriente de emisor se mantiene prácticamente constante, y se transfiere o conmuta del transistor '''T1''' al '''T2''' cuando la tensión '''V1''' varía desde 0,1 '''V''', por encima de la tensión de referencia '''V2''', hasta 0,1 voltios por debajo de esta tensión. Excepto dentro de un margen muy estrecho de variación de la tensión de entrada '''V1''', a la salida S sólo puede tener uno de dos posibles valores y, por tanto, actúa como circuito digital. 
Los dos niveles lógicos pueden deducirse fácilmente. Si '''T2''' está en corte, la tensión de salida será igual a la de [[alimentación]] y se estará a nivel lógico 1. Cuando '''T2''' está en conducción, los valores de las resistencias calculados previamente harán que el transistor se encuentre en su zona activa, es decir, '''T2''' estará en su región activa cuando la unión colector-base esté polarizada inversamente. Entonces, la tensión de salida será la de alimentación menos la caída de tensión en la resistencia de colector, obteniendo de esta manera el estado lógico '''0'''.

Puesto que en el amplificador diferencial ningún transistor está dispuesto a llegar a saturación, se elimina el [[tiempo]] de almacenamiento y, por tanto, la lógica ECL se convierte en la más rápida de las familias lógicas. Podemos conseguir retardos de propagación inferiores a 0,5 nanosegundos por puerta.

=== Lógica cableada con circuitos ECL ===
Al igual que en las otras familias resulta conveniente obtener un nivel adicional de [[lógica]] a través de la unión de varias salidas de compuertas ECL. Cuando dos o mas salidas de estas compuertas se unen, en el punto de las mismas se realiza la función '''OR''' de las salidas unidas.

== Ventajas de la familia ECL ==
#Son los circuitos más veloces y pueden alcanzar tiempos de demora de hasta 1ns.
#No existen picos de corrientes en los transistores como sucede en la familia lógica TTL.
#Se dispone de salidas complementadas, lo que le brinda mayor versatilidad.
#El nivel de 1 lógica es prácticamente independiente del factor de carga.
#Buen factor de carga N= 15

== Desventajas de la familia ECL ==
#Pequeños valores de los márgenes de ruidos.
#Altos valores de potencia del orden de 40 mW.
#No son compatibles con los circuitos TTL.
#Ocupan gran área en los circuitos integrados

== Aplicación de las ECL ==
En la construcción de diferentes tipos de compuertas que requieren de las características de las ECL.
=== Ejemplo ===
Puerta OR/NOR de dos entradas y su representación esquemática, en una familia ECL
[[Image:Nor.JPG|thumb|center|367x309px|Puerta OR/NOR a ECL]]

== Fuentes ==
*Microelectronics, Jacob Millman, [[1979]]
*Electrónica Digital. Julio Díaz Calvo. [[Editorial Pueblo y Educación]], [[1989]]

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2012-09-04T20:26:17Z

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