Los microcontroladores de menos de un dólar ponen el mundo integrado al revés

Como diseñador integrado con muchas décadas de experiencia, estoy sorprendido por lo rentables que son los microcontroladores. Un reciente estudio de los microcontroladores de bajo costo revela una larga lista de microcontroladores que se venden por menos de un dólar (¡algunos por mucho menos!) en cantidades individuales. He enumerado varios microcontroladores al final que cuestan menos de un dólar en unidades sueltas.

Sin embargo, el verdadero propósito de este blog no es comparar los microcontroladores de bajo costo entre sí. Es comparar estos microcontroladores con otras alternativas. Considerando que el primer proyecto que cada desarrollador parece crear cuando se trabaja con un microcontrolador es un LED parpadeante, parece muy apropiado comparar estos microcontroladores en relación con el legendario chip temporizador 555. El temporizador 555 ha sido la pieza de "elección" para los ledes parpadeantes desde que se introdujeron, hace muchas décadas.

Este dispositivo apareció por primera vez en 1972, introducido por una empresa de semiconductores que ya no existe. Sin embargo, el dispositivo en sí ciertamente existe y usted puede conseguir un chip temporizador NE555D fabricado por Texas Instruments por bastante menos que un dólar ¡Tenga en cuenta que este precio por cantidad unitaria ya es comparable al microcontrolador menos costoso que se enumera abajo! Además, si usted desea hacer parpadear un LED con un chip del temporizador 555, no se puede hacer con el chip solamente. Necesitará algunas resistencias y capacitores también. Los microcontroladores no necesitan componentes adicionales.

Además, los microcontroladores son mucho más versátiles, si bien las revistas sobre electrónica han continuado publicando numerosas ideas para el diseño de circuitos para los temporizadores 555 durante los 46 años que han permanecido en el mercado.

Dicho esto, los temporizadores 555 siempre tendrán un lugar especial en mi corazón: hacen lo que deben hacer, de forma fiable y eficaz.

Sin embargo, la sustitución de un chip temporizador 555 y ledes parpadeantes apenas roza la superficie de lo que pueden hacer los microcontroladores menos costosos. Pueden controlar de modo relativamente fácil los complejos sistemas integrados. Pueden utilizarse para el control de motores, con un poco de ayuda de algunos MOSFET de potencia. Pueden implementar simples interfaces hombre-máquina (IHM).

Cuatro de los microcontroladores que aparecen a continuación incluyen multiplexores de entrada analógico multicanal que impulsan convertidores analógico-digital (ADC) con al menos ocho bits de resolución. Estos ADC puede simplificar notablemente el diseño analógico de muchos sistemas integrados.

Con microcontroladores de tan bajo costo, hacer el salto de señales analógicas a digitales debe ocurrir tan pronto como sea posible en la cadena de procesamiento de la señal del sistema. Aquí presentamos algunas opciones para hacerle reflexionar sobre los MCU:

Silicon Labs ofrece el EFM8BB10F8G-A-QSOP24R

El microcontrolador EFM8BB10F8G-A-QSOP24R es miembro de la familia de dispositivos “Busy Bee” de Silicon Labs. Se basa en la venerable arquitectura del microprocesador 8051 de 8 bits. Este miembro de la familia tiene 8 kilobytes de memoria de programa flash y 512 bytes de RAM. El microcontrolador emplea una versión en proceso del núcleo del procesador 8051 hasta el 70 por ciento de sus instrucciones se ejecutan en uno o dos ciclos de reloj, y el microcontrolador se ejecuta a 25 megahercios (MHz). Para periféricos, el microcontrolador MEF8BB10F8G-A-QSOP24R dispone de:

• I²C
• SPI
• Puerto SMBus
• UART
• Contador/temporizador programable de tres canales con un generador de PWM
• Cuatro temporizadores de 16 bits
• Un ADC de 12 bits con 16 canales de entrada analógica
• Dos comparadores analógicos

Todos estos dispositivos de E/S se alojan en el paquete QSOP de 24 pines del microcontrolador. Silicon Labs ofrece la suite de desarrollo Simplicity Studio 4, que incluye un compilador y ensamblador Keil, un depurador, un creador de aplicaciones IoT, un perfilador de energía, un configurador de hardware, y demos precompilados.

Microchip Technology ofrece el ATTINY84A-SSUR

El ATTINY84A-MMH es miembro de la familia de microcontroladores AVR de 8 bits de Microchip (anteriormente Atmel). Este dispositivo en particular tiene un 8 Kbyte de memoria de programa flash, 512 bytes de EEPROM y 512 bytes de RAM. La arquitectura AVR de 8 bits ofrece 120 instrucciones (la mayoría se ejecutan en un ciclo de reloj) y un archivo de registro de 32 bytes. El microcontrolador funciona a 20 MHz. Para periféricos, el microcontrolador ATTINY84A-MMH dispone de:

• Un temporizador/contador de hardware de 8 bits y uno de 16 bits
• Dos canales PWM
• Un ADC de 10 bits con ocho entradas analógicas de un solo terminal
• Un temporizador de vigilancia programable para mantener el programa limpio.

Apoyo de desarrollo de software que incluye compiladores C, macro ensambladores, un depurador y simulador de programas y kits de evaluación.

Microchip Technology ofrece el PIC10F220T-E/OT

La serie Microchip PIC ha sido durante mucho tiempo una opción favorita para los desarrolladores de sistemas integrados de bajo costo. El microcontrolador PIC10F220 tiene 256 palabras de memoria flash para instrucciones (cada palabra de instrucción es de 12 bits de ancho) y 16 bytes de RAM. El microcontrolador dispone de un sencillo conjunto de instrucciones, sólo 33 instrucciones que aprender, y todas las instrucciones, excepto la rama de ejecución de instrucciones en un ciclo. Las ramas requieren dos ciclos. El ciclo de instrucción es de 500 nanosegundos utilizando un reloj interno de 8 MHz. Este es un dispositivo de 6 pines, por lo que los periféricos son multiplexados en los cuatro pines de E/S del dispositivo. Para periféricos, el PIC10F220T-E/OT incluye:

• Reloj/contador de 8 bits, de tiempo real
• Un ADC de 8 bits con dos canales de entrada analógicos externos
• Tanto como cuatro pines de E/S de propósito general

Figura 1: El microcontrolador PIC10F220T-E/OT de Microchip multiplexa varias funciones analógicas y digitales en sus cuatro pines de E/S. (Fuente de la imagen: Microchip Technology)

La suite de desarrollo MPLAB de Microchip incluye un compilador C, ensamblador, enlazador y un bibliotecario de objetos.

Microchip Technology ofrece el ATTINY10-TSHR

Si está buscando un microcontrolador muy barato, es difícil superar al ATTINY10-TSHR de Microchip (Figura 2). Hay mucho que nos atrae dentro de este microcontroladores de 8 bits y 6 pines de la serie AVR de Microchip. La mayoría de las 54 instrucciones del dispositivo se ejecuta en un ciclo de reloj y el dispositivo se ejecuta a 12 megahercios. Esta particular variante AVR incluye una instrucción de 1 Kb de memoria flash y 32 bytes de RAM. Es difícil creer que es posible poner mucho soporte de E/S en un dispositivo de 6 pines, pero el microcontrolador ATTINY10-TSHR multiplexa el siguiente complemento periférico en sus cuatro pines de E/S:

• Un canal de detección táctil capacitiva
• Un temporizador/contador de 16 bits con dos canales PWM
• Un temporizador con un oscilador en chip
• Un ADC de 8 bits con cuatro entradas analógicas
• Un comparador analógico

Figura 2: El microcontrolador ATTINY10-THSR se las arregla para multiplexar un gran número de periféricos en sus cuatro pines de E/S. (Fuente de la imagen: Microchip Technology)

El apoyo al desarrollo de software es a través de la suite de herramientas Studio 7.0 de Atmel con el habitual compilador, ensamblador, enlazador, etc.

En primer lugar intente convencerse de no utilizar un MCU

Los microcontroladores una vez fueron caros, pero ya no más. La metodología de diseño integrado ahora se ha puesto patas arriba gracias a los microcontroladores de bajo costo como los cuatro mencionados anteriormente. En estos días, es prudente pensar en el uso de un microcontrolador primero, y sólo después pensar en razones por las que un microcontrolador de bajo costo no debería ser la primera elección de diseño para casi cualquier diseño de bajo costo.