Diapositiva de Estudio:

1. Introducción a los
microcontroladores
Unidad didáctica No.1

2. Miembros del equipo:
• Elías Nabor Gustavo Aldair
• Gonzalez Mejía Luis Angel
• Eliot
• Trujano
• Zavala Jesus

3. Historia de los microcontroladores
Años 7os
Nace la idea del circuito integrado
Intel obtiene los derechos de
venta del microprocesador
1er microprocesadorcreado a
partir de MOS
Aparecen los microprocesadores
8086 y 8088
Años 80s
Aparecen los microprocesadores
80186 y 80188
UBICOM desarrolla pics mas
economicos
Nacen los pics WIRELPSS
Años 2000s
OperacionesDSP en hardware
Microprocesadores de 32bits y
ouerto usb
Años 2010s
Los procesadores core cubren la
mayoría de requerimientos
Intel domina los
microprocesadores

4. Microprocesador
• Un microprocesador es un componente fundamental de cualquier dispositivo
electrónico moderno, como computadoras, teléfonos inteligentes,
electrodomésticos y más.
• Los microprocesadores son componentes esenciales en la electrónica moderna, y
su constante desarrollo ha permitido la creación de dispositivos cada vez más
potentes y versátiles. Estos chips son la base de la informática contemporánea y
están presentes en prácticamente todos los aspectos de nuestra vida cotidiana.
• La función principal de un microprocesador es ejecutar instrucciones de software
almacenadas en la memoria del dispositivo. Realiza operaciones aritméticas,
lógicas y de control para llevar a cabo tareas como procesamiento de datos,
manejo de interfaces de usuario, gestión de memoria y más.

5. Microcontrolador
• Un microcontrolador es un componente electrónico integrado que combina un
microprocesador, memoria y periféricos en un solo chip.
• Los microcontroladores están diseñados para controlar y gestionar tareas
específicas en dispositivos electrónicos. A diferencia de los microprocesadores
utilizados en computadoras, los microcontroladores se centran en aplicaciones
embebidas, como sistemas de control, dispositivos médicos, electrodomésticos,
automóviles y más.
• Los microcontroladores son componentes esenciales en la electrónica embebida
y se utilizan para controlar una amplia variedad de dispositivos y sistemas en
nuestra vida cotidiana. Su versatilidad y capacidad de integración los convierten
en un elemento clave en el desarrollo de soluciones electrónicas personalizadas.

6. Comparativa del microprocesador y
microcontrolador
Microprocesador
• Los microprocesadores están basados
en una arquitectura de circuitos
integrados complejos. Están
compuestos por millones o incluso
miles de millones de transistores
interconectados en un pequeño chip
de silicio.
• Los microprocesadores se utilizan en
una amplia variedad de dispositivos,
desde computadoras de escritorio y
portátiles hasta teléfonos inteligentes,
tabletas, consolas de juegos,
electrodomésticos, automóviles y
sistemas embebidos en productos
industriales y de consumo.
Microcontrolador
• Al igual que los microprocesadores,
los microcontroladores están
construidos con una arquitectura de
circuitos integrados, pero incluyen
componentes adicionales, como
unidades de entrada/salida (GPIO),
temporizadores, convertidores
analógico-digital (ADC) y
convertidores digital-analógico (DAC).
• Los microcontroladores se utilizan en
una amplia gama de aplicaciones,
desde sistemas de control industriales
y dispositivos médicos hasta juguetes
electrónicos y sistemas de gestión de
automóviles. Son la base de la
electrónica embebida.

7. Estructura Von Neumann
• El concepto clave de la estructura Von Neumann es que las instrucciones y los
datos se almacenan en la misma memoria y se tratan de la misma manera. Esto
proporciona una gran flexibilidad a las computadoras, ya que pueden ejecutar
una amplia variedad de programas sin necesidad de modificar la estructura física
de la máquina. Además, esta arquitectura es altamente eficiente en términos de
costo y complejidad de diseño.
• Sin embargo, la estructura Von Neumann también tiene limitaciones, como la
posibilidad de cuellos de botella de rendimiento cuando se trabaja con grandes
cantidades de datos, lo que ha llevado al desarrollo de arquitecturas más
avanzadas, como las arquitecturas paralelas y las arquitecturas RISC (Reduced
Instruction Set Computer). A pesar de estas limitaciones, la estructura Von
Neumann sigue siendo la base de la mayoría de las computadoras personales y
servidores en uso hoy en día.

8. La arquitectura Harvard
• La arquitectura Harvard es un tipo de diseño de computadoras que se diferencia
de la arquitectura Von Neumann, principalmente en la forma en que gestionan y
almacenan datos e instrucciones.
• La arquitectura Harvard es una alternativa a la arquitectura Von Neumann que se
basa en la separación de la memoria de instrucciones y datos para lograr un
mayor rendimiento y paralelismo en aplicaciones específicas. Se utiliza en una
variedad de dispositivos embebidos y sistemas especializados donde la velocidad
es esencial y se puede optimizar la programación para aprovechar sus
características únicas.

9. Tipos de
microcontroladores
Cada tipo de microcontrolador tiene sus propias
características, ventajas y desafíos, por lo que la
elección del tipo de microcontrolador depende de las
necesidades específicas de la aplicación.
• Microcontroladores de propósito general: Estos
son versátiles y se utilizan en una amplia gama de
aplicaciones. Ejemplos incluyen la serie PIC de
Microchip, la serie MSP430 de Texas Instruments, y
los microcontroladores AVR de Atmel (ahora parte
de Microchip).
• Microcontroladores ARM: Los núcleos ARM son
ampliamente utilizados en dispositivos móviles y
sistemas embebidos. Las familias de
microcontroladores ARM Cortex-M y Cortex-A son
populares. Ejemplos incluyen STM32 de
STMicroelectronics y los microcontroladores LPC
de NXP.
• Microcontroladores de código abierto: Estos
microcontroladores utilizan diseños de hardware y
software de código abierto para fomentar la
colaboración y la personalización. Ejemplos
incluyen Arduino y plataformas basadas en
Raspberry Pi.

10. Como elegir un microcontrolador
1. Define tus requisitos específicos
2. Determine el presupuesto
3. Evaluación de la potencia y el consumo de energía
4. Tamaño y encapsulado
5. Entorno y condiciones de operación
6. Ecosistema de desarrollo
7. Características de seguridad
8. Interfaces y conectividad
9. oporte a largo plazo
10. Prototipo y pruebas

11. Principales fabricantes de
microcontroladores
1. Microchip Technology: Microchip es uno de los fabricantes más grandes y
conocidos de microcontroladores. Ofrecen una amplia variedad de series,
incluyendo la serie PIC, AVR (adquirida a Atmel), y más recientemente, la serie
SAM basada en núcleos ARM.
2. Texas Instruments: TI ofrece microcontroladores de la serie MSP430 y MSP432,
que son populares en aplicaciones de bajo consumo de energía. También
tienen microcontroladores basados en núcleos ARM en la serie Tiva-C y Sitara.
3. STMicroelectronics: STMicroelectronics es conocida por su serie STM32, que
son microcontroladores basados en núcleos ARM Cortex-M y son muy
utilizados en una amplia gama de aplicaciones.
4. NXP Semiconductors: NXP ofrece microcontroladores de la serie LPC y Kinetis,
que también están basados en núcleos ARM Cortex-M. Además, tienen
microcontroladores específicos para aplicaciones automotrices.

12. Organización interna de un
microcontrolador
• CPU (Unidad Central de Procesamiento): La CPU es el núcleo del
microcontrolador y ejecuta todas las instrucciones del programa. Realiza
operaciones aritméticas y lógicas, toma decisiones y controla la ejecución del
programa.
• Memoria de Programa (Flash o ROM): La memoria de programa almacena el
código ejecutable (instrucciones) que el microcontrolador debe seguir para
realizar sus tareas. Esta memoria es de solo lectura (ROM) o programable (Flash)
y es donde se almacena el programa principal.
• Memoria de Datos (RAM): La memoria de datos se utiliza para almacenar
variables y datos temporales utilizados por el programa en ejecución. Es volátil y
se borra cuando se apaga la alimentación.
• Unidad Aritmético-Lógica (ALU): La ALU es responsable de realizar operaciones
aritméticas (sumas, restas, multiplicaciones, divisiones) y operaciones lógicas
(AND, OR, NOT) necesarias para procesar datos.

13. • Unidad de Control: La Unidad de Control (CU) supervisa y coordina las
operaciones de la CPU. Decodifica las instrucciones, controla la secuencia de
ejecución y la transferencia de datos entre la memoria y la ALU.
• Registros: Los registros son pequeñas áreas de memoria de acceso rápido
utilizadas para almacenar datos temporalmente durante las operaciones. Los
registros incluyen registros de propósito general, registros de estado y registros
especiales que controlan el funcionamiento del microcontrolador.
• Periféricos: Los microcontroladores suelen incorporar periféricos que permiten la
interacción con el entorno externo. Estos pueden incluir puertos GPIO (General-
Purpose Input/Output) para la conexión de dispositivos, temporizadores, UART
(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) para comunicación serial, SPI
(Serial Peripheral Interface) e I2C (Inter-Integrated Circuit) para comunicación
con otros dispositivos, y controladores de interrupciones.
• Controladores de Interrupciones: Los controladores de interrupciones gestionan
eventos y solicitudes de interrupción que pueden interrumpir la ejecución normal
del programa. Permiten el manejo de eventos externos, como pulsaciones de
botones, cambios en sensores, etc.

14. Concluciones
• En última instancia, la elección y comprensión adecuadas de los
microprocesadores y microcontroladores son fundamentales para el éxito de
proyectos de hardware y software en una variedad de aplicaciones, desde la
electrónica de consumo hasta la industria automotriz. La selección adecuada y el
conocimiento de la arquitectura son pasos esenciales en el diseño y desarrollo de
sistemas electrónicos eficientes y funcionales.

15. Bibliografía
• Usategui, J. M. A., & Angulo, I. (1997). Microcontroladores «PIC»: diseño práctico
de
aplicaciones. Microcontroladores. https://dialnet.unirioja.es/servlet/libro?codigo=1
20311
• Historia y evolución de los microcontroladores y microproces. (s. f.).
prezi.com. https://prezi.com/bbo3d2mbztyp/historia-y-evolucion-de-
los.microcontroladores-y-microproces/