¿Qué es un Microcontrolador de 32 bits?
Un microcontrolador de 32 bits es un dispositivo que tiene una capacidad máxima de 32 bits para su código de instrucciones y puede manejar datos de 4 a 32 bits.
Estos microcontroladores se fabrican en forma de chips semiconductores y se encuentran en la gama más alta de microcontroladores, ofreciendo un procesamiento extremadamente potente.
Usos de los Microcontroladores de 32 bits
Dado que varios electrodomésticos se etiquetan como “equipados con microcontrolador”, los microcontroladores se utilizan en una amplísima gama de productos eléctricos modernos, incluidos los que se emplean en aplicaciones industriales. Un microcontrolador de 4 bits se utiliza para pantallas LED que muestran el estado de funcionamiento, uno de 8 bits para controlar electrodomésticos, uno de 16 bits para productos de control remoto.
Los microcontroladores de 32 bits, que tienen el mayor nivel de rendimiento de procesamiento, se utilizan en situaciones en las que se procesan grandes cantidades de datos a gran velocidad o se realizan procesamientos complejos a gran velocidad, como el procesamiento de imágenes para televisores y reproductores DVD, la comunicación de datos en equipos de comunicaciones, el control de motores y el control de conducción en automóviles, y el reconocimiento de imágenes y el control de movimiento en robots.
Principios de los Microcontroladores de 32 bits
Muchos microcontroladores de 32 bits están equipados no sólo con circuitos periféricos estándar, sino también con circuitos de procesamiento especializados para aplicaciones específicas, ya que se requiere un procesamiento complejo y de alta velocidad.
Por ejemplo, las aplicaciones relacionadas con el procesamiento de imágenes, como TV, DVD y reconocimiento de imágenes, requieren un gran número de operaciones de suma de productos. Dado que ejecutar esto en software requiere un gran número de pasos y consume mucho tiempo, se integran circuitos dedicados para el procesamiento de alta velocidad en hardware con el fin de aumentar la velocidad.
Además, en las aplicaciones relacionadas con la comunicación, se instala un circuito dedicado llamado UART, que convierte entre serie y paralelo, para procesar los datos en los que se mezclan varios protocolos de comunicación.
Debido a estas características, los microcontroladores de 32 bits también se conocen como LSI de sistema, ya que realizan procesamientos complejos a alta velocidad en un solo chip, integrando circuitos dedicados para diversas aplicaciones.
Hoy en día, los avances en la tecnología de semiconductores han hecho posible integrar mil millones de transistores en un solo chip semiconductor. Como resultado, los smartphones y otros dispositivos pueden integrar múltiples circuitos dedicados y núcleos de CPU en un solo chip y ejecutar aplicaciones desarrolladas por el usuario, y la frontera entre microcontroladores y procesadores se está difuminando.
Más información sobre los Microcontroladores de 32 bits
1. Características de los Microcontroladores de 32 bits
Los microcontroladores de 32 bits se caracterizan por tener una longitud de instrucción fija de 32 bits o una longitud variable de 4 a 32 bits, dependiendo de la arquitectura de la CPU (Unidad Central de Procesamiento). La opción de instrucciones de longitud variable permite reducir el tamaño del programa.
Como su nombre indica, los microcontroladores se utilizan para controlar diversos dispositivos y son aparatos para aplicaciones limitadas, a diferencia de los microprocesadores de servidores, PC, etc., que se utilizan para aplicaciones de propósito general.
Una diferencia clave entre los microcontroladores y los microprocesadores radica en el énfasis en el rendimiento en tiempo real. Los microcontroladores de 32 bits se utilizan para controlar dispositivos en tiempo real, lo que implica que el procesamiento debe realizarse de manera instantánea. Estos microcontroladores utilizan un sistema operativo en tiempo real diferente al sistema operativo windows convencional, como el conocido UITRON desarrollado en el proyecto japonés TRON.
En un microcontrolador de 32 bits, varios circuitos temporizadores/contadores, convertidores A/D, convertidores D/A, circuitos de puertos de E/S, circuitos controladores de LCD, circuitos de memoria, etc. están integrados en el mismo chip semiconductor con una CPU de 32 bits como núcleo.
2. Sobre el Núcleo ARM
El núcleo de un microcontroladores de 32 bits es la CPU, que influye enormemente en el rendimiento de procesamiento y la facilidad de uso, de los cuales el núcleo ARM es el más representativo.
El núcleo ARM es el núcleo del microcontrolador que se encuentra en la mayoría de los teléfonos inteligentes y aparatos de información tanto para iOS como para Android, y fue desarrollado por ARM, una empresa fundada en el Reino Unido en 1990. Es un núcleo de CPU con una arquitectura de conjunto de instrucciones de longitud fija y concisa, pero también tiene las características de un conjunto de instrucciones de longitud variable, mientras que su sencilla estructura de circuito facilita su aplicación al progreso de la miniaturización de los semiconductores, y se caracteriza por su bajo consumo de energía y su alta capacidad de procesamiento.
El bajo consumo de energía es fundamental para dispositivos móviles que dependen de baterías, así como para equipos industriales que operan de forma continua. La llegada de la era del Internet de las cosas (IoT), en la que diversos objetos están conectados a la red, ha aumentado la demanda de microcontroladores con bajo consumo de energía y alto rendimiento.
Los núcleos ARM obtuvieron licencias a nivel de arquitectura y circuito, y se introdujeron en muchas empresas, principalmente en PC móviles y smartphones, ampliando rápidamente su cuota de mercado.