El MICROCONTROLADOR PIC12F675 DE LA INDUSTRIA MICROCHIP

CAPÍTULO II

El MICROCONTROLADOR PIC12F675 DE LA INDUSTRIA MICROCHIP

Considero que el microprocesador más popular de la Microchip ha sido siempre el pobretón, barato y eficiente PIC16F84.  Pobre, porque no posee los periféricos internos de otros de la categoría gama media. Es barato, aunque no el que más; pero hasta ‘se dice’ que la compañía regala muestras a las instituciones educativas que así lo soliciten. Es eficiente, ya que por poco dinero se obtienen 16 pines, sin los dos de alimentación, muy útiles para experimentar en pequeños proyectos educativos.

Ahora, cuando se habla de un ‘micro’ de gama baja (‘enano’) realmente versátil para pequeños proyectos no tan simplones, tenemos que mencionar al PIC12F675; al cual dedicaremos gran parte de nuestro estudio por ofrecer una arquitectura ergonómica y no tan compleja para el aprendizaje sin etiquetarse como ‘pobre’.

El nombre de PIC no es en realidad para algunos un acrónimo, pero se consideran varias posibilidades: a) Peripheral Interface Controller (controlador de interfaz periférica), b) Programmable Integrated Circuit (circuito integrado programable), y c) Programmable Interrupt Controller (controlador programable de interrupciones). Sin importar cuál es el acrónimo correcto, si es que lo hay, todos los ya mencionados definen correctamente a los microcontroladores. El número “12” del nombre se refiere al patrón binario de 12 bits que emplea para las 35 instrucciones; la “F” alude a la memoria de programa EEPROM tipo flash que posee; y el “675” no es más que un apellido para diferenciarlo de otros códigos de manufactura.

El lenguaje que entienden los ‘micros’ (y los computadores) es el binario, y para programarlos usando como intermedio un lenguaje traductor de alto nivel, propio para informáticos como el Basic, no se requiere conocer a profundidad todas las características específicas del dispositivo; no así si se va a trabajar con el lenguaje de bajo nivel Assembler (Ensamblador), más adecuado y eficiente para expertos en electrónica; donde cada registro (register) debe ser configurado y utilizado directamente bit a bit.

Lo primero que encontramos en el data sheet (hoja de datos) es que se trata de un microcontrolador tecnología CMOS (desarrollada por Fairchild Semiconductor y popularizada por RCA) (Complementary Metal Oxide Semiconductor, ‘semiconductor complementario de óxido de metal) de 8 pines (alfileres, patas), y que todos los registros son de 8 bits (ocho unidades binarias), a excepción de las instrucciones que son de 12 bits.  En la gráfica se muestra la configuración simbólica de una salida con tecnología CMOS: 

La CPU utiliza una arquitectura computacional RISC (Reduced Instruction Set Computing, ‘computador de conjunto de instrucciones reducidas’), que en assembler son 35 en total para este PIC y la mayoría de ellos; que, con un poco de ingenio, son suficientes para realizar maravillas increíbles.

Observando el diagrama de pines, que es parecido al del primo PIC12F629 que también posee módulo comparador (OPAMs, amplificadores operacionales), pero no convertidor A/D (analógico-digital), se podrían explicar mejor muchas de las características externas e internas del PIC12F675:

PIN	NOMBRE	FUNCIÓN	ENTRADA	SALIDA	DESCRIPCIÓN
1	Vdd	Vdd	Energía	-	Alimentación positiva de 2.0V a 5.5V regulados.
2	GP5/T1CKI/OSC1/CLKIN	GP5	TTL (Lógica transistor a transistor)	CMOS 25mA máximos	Entrada o salida con lectura y escritura, resistor pull-up e interrupción por cambio de estado (IOC) programables.
		T1CKI	ST	-	Entrada de reloj del TMR1
		OSC1	XTAL	-	Pin 1 para cristal o resonador
		CLKIN	ST (Schmitt Trigger)	-	Entrada ‘exterior’ de reloj, conector para el oscilador RC.
3	GP4/AN3/T1G/OSC2/CLKOUT	GP4	TTL (Lógica transistor a transistor)	CMOS 25mA máximos	Entrada o salida con lectura y escritura, resistor pull-up e interrupción por cambio de estado (IOC) programables.
		AN3	AN	-	Entrada A/D canal 3
		T1G	ST (Schmitt Trigger)	-	Entrada disparo del TIMER 1
		OSC2	-	XTAL	Pin 2 para cristal o resonador
		CLKOUT	-	CMOS	Salida de reloj Fosc/4
4	GP3/MCLR/Vpp	GP3	TTL (Lógica transistor a transistor)	-	Sólo entrada con lectura, interrupción por cambio de estado (IOC) programables.
		MCLR	ST (Schmitt Trigger)	-	Master Clear (limpiador maestro)
		Vpp	HV (High Voltage)	-	Voltaje de programación de 13.5V máximos
5	GP2/AN2/T0CKI/INT/COUT	GP2	ST (Schmitt Trigger)	CMOS 25mA máximos	Entrada o salida con lectura y escritura, resistor pull-up e interrupción por cambio de estado (IOC) programables.
		AN2	AN	-	Entrada A/D canal 2
		T0CKI	ST	-	Entrada del TIMER cero
		INT	ST	-	Entrada interrupción ‘externa’
		COUT	-	-	Salida del comparador
6	GP1/AN1/CIN-/VREF/ICSPCLK	GP1	TTL (Lógica transistor a transistor)	CMOS 25mA máximos	Entrada o salida con lectura y escritura, resistor pull-up e interrupción por cambio de estado (IOC) programables.
		AN1	AN	-	Entrada A/D canal 1
		CIN-	AN	-	Entrada análoga e inversora del comparador
		Vref	AN	-	Referencia externa de voltaje
		ICSPCLK	ST (Schmitt Trigger)	-	Entrada de reloj para la programación serial
7	GP0/AN0/CIN+/ICSPDAT	GP0	TTL (Lógica transistor a transistor)	CMOS 25mA máximos	Entrada o salida con lectura y escritura, resistor pull-up e interrupción por cambio de estado (IOC) programables.
		AN0	AN	-	Entrada A/D canal 0
		CIN+	AN	-	Entrada análoga no inversora del comparador
		ICSPDAT	TTL	-	Entrada y salida de datos para la programación serial
8	Vss	Vss	Energía	-	Conexión a tierra (negativo)

Las entradas del pic con disparador Schmitt aprovechan la histéresis (espacio de operación sobre un umbral superior y bajo un umbral inferior de voltajes predeterminados por el diseño) de estos amplificadores operacionales para acondicionar señales analógicas, o digitales infectadas de ruidos, a digitales puras con las cuales opera propiamente el microcontrolador.

La alta impedancia de las salidas con tecnología CMOS permite que el consumo en reposo, y el general del dispositivo microcontrolador, sea cero o mínimo y que pueda operar con voltajes muy bajos hasta 2.0V. La característica regenerativa del CMOS permite restaurar las señales débiles que estén dentro de los umbrales de operación. El diseño es simple al no requerir dispositivos pasivos; y la densidad de integración tecnológica de los componentes es muy alta y barata.

Las desventajas de la tecnología CMOS, esto es el efecto capacitivo, el efecto de enganche (latch-up), entre otras, son compensadas en la fabricación de los microcontroladores utilizando la tecnología TTL (transistor-transistor logic; iniciada por Sylvania y popularizada por Signetics) para las entradas que así lo requieren. Debido al estrecho rango de alimentación de esta tecnología es que básicamente los microcontroladores operan a 5.5V máximos.

La configuración opcional del resistor pull-up (tirar hacia arriba) de entrada, no para salida, de los pines (a excepción del pin 4, GP3) permite que estos operen en triestados: 0, 1 y Z (alta impedancia). La opción de alta impedancia permite un acoplamiento óptimo con las señales provenientes de otros dispositivos, especialmente aquellos en transmisión serial.