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Cómo leer la hoja de datos de un microcontrolador: Introducción y primeros pasos

Las hojas de datos de MCU a veces presentan una abundancia abrumadora de datos, cifras y especificaciones. Esta práctica guía paso a paso lo ayudará a identificar y extraer la información que necesita.

Artículos anteriores en la serie Introducción a los microcontroladores:

A medida que los microcontroladores se vuelven cada vez más sofisticados y potentes, sus hojas de datos se vuelven más largas y complejas. Esto no es sorprendente, y ciertamente no quiero criticar a los fabricantes por intentar proporcionar información detallada y completa sobre sus partes. Sin embargo, el hecho es que estas hojas de datos largas y, a veces, intimidantes presentan algunos problemas.

Dificultades de la ficha técnica

En primer lugar, pueden ser un obstáculo para los estudiantes e ingenieros que no tienen experiencia en el desarrollo de microcontroladores. Para aplicaciones básicas que dependen de código de ejemplo y funciones de biblioteca, puede ser posible hacer el trabajo sin siquiera mirar la hoja de datos. En la mayoría de los casos, sin embargo, es esencial consultar e incluso estudiar la hoja de datos de un microcontrolador, y para aquellos que aún no están familiarizados con la implementación de MCU y el desarrollo de firmware, puede ser difícil acercarse a un documento que tenga diez o incluso cien veces más. Información que lo que se necesita para el proyecto en cuestión. Este artículo está escrito principalmente para los lectores que entran en esta categoría.

Sin embargo, incluso los experimentados desarrolladores de MCU pueden experimentar un poco de “tensión en la hoja de datos” cuando realizan la transición a un dispositivo más sofisticado oa un nuevo fabricante. Espero que este artículo también sea útil para las personas que se encuentran en esta segunda categoría.

Algunas especificaciones de la hoja de especificaciones

Quiero transmitir brevemente el alcance del problema describiendo la documentación adjunta a unos pocos microcontroladores de fabricantes que recomendé en mi artículo sobre la elección de MCU.

  • La MSP430FR5994 "MCU de potencia ultra baja" de Texas Instruments
    • Hoja de datos: 171 páginas.
    • Guía del usuario: 1021 páginas
    • Errata: 15 páginas.
  • El microcontrolador USB EFM8UB20F32G de 8 bits de Silicon Labs
    • Hoja de datos: 57 páginas.
    • Manual de referencia: 308 páginas
    • Errata: 6 páginas
  • El STM32G0x0 "línea de valor" de 32 bits del microcontrolador Arm Cortex-M0 de STMicroelectronics
    • Especificación del producto: 96 páginas
    • Manual de referencia: 913 páginas
    • Manual de programación: 110 páginas.
    • Errata: 11 páginas

Paso 1: Evaluar la naturaleza de los documentos

A pesar del título (excesivamente simplificado) de este artículo, muchos microcontroladores no tienen "una hoja de datos". Se pueden distribuir varios tipos de información entre varios documentos, y usted necesita examinar brevemente estos documentos para determinar cuáles tienen las especificaciones, descripciones. y las recomendaciones que realmente necesita durante una fase particular del proceso de desarrollo.

Como ejemplo, los dispositivos EFM8 de Silicon Labs tienen una hoja de datos y un manual de referencia. La hoja de datos tiene una lista de características, especificaciones eléctricas, algunos ejemplos básicos de implementación de hardware, definiciones de pines y dimensiones de huella.

Los diagramas de conexión como este se proporcionan en la hoja de datos de EFM8.

Por lo tanto, usaría la hoja de datos cuando estoy investigando el dispositivo, revisando algunas especificaciones de rendimiento (consumo de corriente, precisión del oscilador, no linealidad ADC, etc.), creando el componente CAD y diseñando el esquema.

El manual de referencia, por otro lado, tiene información detallada sobre la memoria interna, las interrupciones, las fuentes del reloj, el núcleo del procesador y todos los periféricos.

Las descripciones detalladas de la funcionalidad periférica (como este diagrama para una transacción I2C) se proporcionan solo en el manual de referencia de EFM8, no en la hoja de datos.

Las secciones de periféricos tienen descripciones de registro que proporcionan toda la información que necesito para configurar e implementar la funcionalidad de un periférico. Por lo tanto, el manual de referencia es relevante principalmente para el desarrollo de firmware, aunque ciertamente incluye información que debe incorporarse en el esquema.

Paso 2: ignorar el núcleo

Aunque insisto obstinadamente en el valor del lenguaje ensamblador, reconozco que en general ya no es un enfoque práctico para el desarrollo de firmware, y no tengo dudas de que casi todas las personas que lean este artículo escribirán el código MCU en C / C ++. Esto significa que el compilador administrará automáticamente numerosos detalles relacionados con la funcionalidad interna de su microcontrolador y, por lo tanto, puede ignorar de forma segura la gran mayoría de estos detalles (al menos inicialmente).

Por ejemplo, la guía del usuario de MSP430FR59xx dedica aproximadamente 40 páginas a la CPU. En muchas aplicaciones, toda esta información será innecesaria.

Afortunadamente, este tipo de información (de la guía del usuario de MSP430FR59xx) suele ser importante solo para el compilador, no para la persona que está escribiendo el código.

La conclusión aquí es pensar en todos los detalles relacionados con el procesador de los que no tiene que preocuparse cuando escribe el código en C / C ++, y luego tratar de identificar las secciones correspondientes de la hoja de datos para que pueda omitir ellos.

Paso 3: No analice las especificaciones eléctricas

Los fabricantes de semiconductores suelen hacer un excelente trabajo para caracterizar a fondo sus dispositivos. Sin embargo, en mi trabajo de ingeniería de la vida real, desde mi primer día en el trabajo hasta el momento presente, he descubierto que solo una pequeña proporción de las especificaciones eléctricas de un dispositivo son relevantes para un proyecto determinado.

Por lo tanto, no se deje intimidar por una larga sección de hoja de datos llena de tablas de especificaciones, notas al pie, diagramas y diagramas de tiempo. Si hay algunas especificaciones que son particularmente importantes para su aplicación, verifíquelas, pero también recuerde que los datos empíricos recopilados utilizando su sistema bajo sus parámetros operativos serán más valiosos que los números en la hoja de datos.

Resumen

Hemos visto que la documentación para los microcontroladores modernos puede ser voluminosa hasta el punto de convertirse en un obstáculo, ciertamente para aquellos que son nuevos en este campo, y quizás incluso para ingenieros experimentados. Este artículo presenta mis tres primeras sugerencias para sobrellevar la sobrecarga de documentación, y continuaremos esta discusión en el próximo artículo.

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Maria Montero

Me apasiona la fotografía y la tecnología que nos permite hacer todo lo que siempre soñamos. Soñadora y luchadora. Actualmente residiendo en Madrid.

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