¿Qué es una Placa de Evaluación de Microcontroladores?
Una placa de evaluación de microcontroladores es una placa utilizada para desarrollar software para un microcontrolador de un solo chip para el control de dispositivos, y generalmente la proporciona el fabricante del microcontrolador.
Normalmente, el desarrollo de software para un microcontrolador sólo es posible tras diseñar el circuito, incluidos los circuitos periféricos, y montarlo en una placa. Sin embargo, debido a la posibilidad de que existan defectos en el diseño del circuito, se tarda un tiempo considerable en que el software empiece a funcionar correctamente, ya que la reparación de los defectos en el diseño del circuito y la depuración del software desarrollado por el usuario deben llevarse a cabo al mismo tiempo.
Como las placas de evaluación de microcontroladores son suministradas por el fabricante, garantizan naturalmente un funcionamiento normal, lo que tiene la ventaja de que la depuración del software puede iniciarse lo antes posible.
Usos de las Placas de Evaluación de Microcontroladores
Las placas de evaluación de microcontroladores se utilizan en el desarrollo de software para microcontroladores de un chip utilizados para controlar dispositivos, y su papel es especialmente importante en las primeras fases de desarrollo. En las primeras fases de desarrollo, el dispositivo final con microcontrolador no existe.
Esto se debe a que el diseño de la carcasa y los circuitos se lleva a cabo en paralelo con el desarrollo del microcontrolador durante el desarrollo del producto. Así, suele ocurrir en el desarrollo del producto que el microcontrolador debe desarrollarse en ausencia de un dispositivo de destino.
En este caso, el software del microcontrolador se desarrolla asumiendo que la placa de evaluación del microcontrolador es un dispositivo de destino virtual.
Principios de las Tarjetas de Evaluación de Microcontroladores
La placa de evaluación del microcontrolador contiene el hardware mínimo necesario como componentes periféricos del microcontrolador. Entre ellos se incluyen un circuito de reinicio y un botón de reinicio, un oscilador para que el circuito transmisor haga funcionar el microcontrolador, un LED de 7 segmentos o una pantalla de cristal líquido para comprobar el funcionamiento en el extremo del puerto de salida, interruptores en el extremo del puerto de entrada, un CI controlador de comunicación serie y un conector de comunicación en el extremo del puerto de comunicación serie.
A las tarjetas de evaluación de microcontroladores se pueden conectar los siguientes emuladores
1. ICE (Emulador en circuito)
Puede asumir las funciones de una CPU y puede conectarse a la placa en desarrollo en lugar de la CPU para permitir la verificación del funcionamiento del programa. Como no hay microcontrolador en la placa de destino, el propio ICE tiene un chip de emulación y memoria, y la placa de destino se encarga del funcionamiento de los circuitos periféricos.
Pueden utilizarse funciones avanzadas de depuración, como el trazado en tiempo real. Generalmente, se suelen incluir programas de ejemplo para el funcionamiento de la placa de evaluación del microcontrolador.
2. Emuladores en Chip
Algunos microcontroladores con memoria flash incorporada disponen de módulos internos para depuración. Se pueden emitir comandos como la ejecución de programas desde el PC host utilizando el entorno de desarrollo integrado, y los comandos de salida se convierten en instrucciones mediante un cable de depuración o un convertidor de comandos en la placa de destino.
Como los comandos convertidos son instrucciones que pueden ser interpretadas por el módulo de depuración, los comandos correspondientes a los comandos recibidos se envían a la CPU para su ejecución. Un cable o dispositivo que se conecta entre el PC anfitrión y el microcontrolador de destino y que tiene una función de convertidor de comandos se denomina emulador en chip.
3. Emuladores JTAG
JTAG es un estándar para Boundary Scan Test y TAP (Test Access Port) para pruebas de circuitos integrados y placas Los emuladores JTAG son un tipo de emulador en chip con funciones de depurador de CPU.
Incluso en placas montadas con encapsulados BGA, etc., donde es difícil sondear los terminales, los fallos de montaje pueden inspeccionarse sin problemas. En el desarrollo de productos, hay casos en los que es necesario desarrollar software de control para hardware que no está montado en una placa de evaluación de microcontroladores.
En estos casos, se prepara una placa adicional con el hardware necesario y se conecta a la placa de evaluación del microcontrolador. Los métodos de conexión varían. En algunos casos, la placa se conecta directamente a los puertos de E/S del microcontrolador, mientras que en otros casos se conecta mediante comunicación serie.
Más Información sobre las Tarjetas de Evaluación de Microcontroladores
1. Cómo Utilizar las Tarjetas de Evaluación de Microcontroladores
Las tarjetas de evaluación de microcontroladores pueden emitir señales eléctricas a cada puerto de salida escribiendo un programa en la ROM del microcontrolador. Además de los puertos de salida, algunos productos incorporan un módulo de comunicación de red que puede utilizarse para realizar pruebas de comunicación.
El lenguaje de programación utilizado depende del producto, pero la mayoría de las tarjetas de evaluación de microcontroladores pueden controlarse utilizando el lenguaje C.
2. Tarjetas de Evaluación de Microcontroladores FPGA
Las FPGA (Field Programmable Gate Arrays) son dispositivos que pueden utilizarse para corregir in situ errores en los circuitos lógicos diseñados utilizando el lenguaje hardware.
Lenguaje de hardware El lenguaje hardware es un lenguaje utilizado para describir circuitos semiconductores. El tipo de circuito que debe diseñarse y describirse en lenguaje hardware.
Circuitos lógicos
Los tres tipos más básicos de circuitos lógicos son
- Circuitos AND: circuitos lógicos producto
- Circuitos OR: circuitos lógicos OR
- Circuitos NOT: circuitos negativos
Los siguientes circuitos lógicos se realizan combinando estos tres tipos de circuitos lógicos.
- NAND: AND negativo
- NOR: OR negativo
- EXOR: disyunción exclusiva.
Estos circuitos lógicos se pueden manejar reescribiéndolos en lenguaje hardware.
2. Diferencia con las Placas de Desarrollo de Microcontroladores
Las placas de desarrollo de microcontroladores se utilizan principalmente para el desarrollo de dispositivos embebidos y dispositivos IoT, y están disponibles en una amplia gama de productos de 8 bits a 64 bits, algunos de los cuales pueden estar equipados con un SO en tiempo real para dispositivos embebidos o un SO como Linux.
Las principales aplicaciones son el control de sensores y sistemas de accionamiento (motores) y el desarrollo de IoT (Internet de las Cosas = un sistema en el que los objetos se conectan a Internet de forma autónoma e intercambian información de control y recopilación), que actualmente se está convirtiendo en la corriente dominante. Dado que la placa de evaluación no es un dispositivo específico de un producto, sino que puede utilizarse de forma universal en cierta medida, se utiliza para probar programas y circuitos en las primeras fases de desarrollo.