ATmega328P: Programación mediante registros

Los microcontroladores son la base de muchos sistemas electrónicos modernos y el ATmega328P es uno de los microcontroladores más utilizados en la educación e industria. A través de este post encontrarás ejemplos prácticos en Arduino y Lenguaje C, aprenderás a controlar los pines de entrada y salida, el temporizador, la comunicación serie, y otros periféricos mediante registros, la cual es una técnica avanzada de programación que permite un control más preciso de los periféricos del microcontrolador.

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Microcontrolador ATmega328P

El ATmega328/P es un microcontrolador CMOS de 8 bits de bajo consumo, basado en la arquitectura RISC mejorada de AVR, creado por Atmel (Microchip Technology) en la familia AVR. Es uno de los microcontroladores más utilizados en la educación e industria y es ampliamente utilizado en proyectos electrónicos de diferentes niveles de complejidad, desde proyectos simples como control de luces y sensores, hasta proyectos más avanzados como robots, sistemas de control y monitores de temperatura y humedad, entre otros. Su bajo costo, facilidad de uso y gran cantidad de recursos lo convierten en una opción popular para muchos proyectos de electrónica.

Al ejecutar poderosas instrucciones en un solo ciclo de reloj, el ATmega328/P alcanza rendimientos cercanos a 1MIPS por MHz. Esto permite al diseñador del sistema optimizar el dispositivo para el consumo de energía frente a la velocidad de procesamiento, cuenta con 32 KB de memoria flash para el programa, 2 KB de memoria SRAM para los datos, 1 KB de memoria EEPROM para datos no volátiles, y 23 pines de entrada/salida digitales, entre otras características. También cuenta con periféricos integrados, como temporizadores, comunicación serial (UART, SPI, I2C) y PWM de hardware, lo que lo hace ideal para una amplia gama de aplicaciones.

El ATmega328P es compatible con el entorno de desarrollo de Arduino, lo que lo hace fácil de programar y adecuado para proyectos de todo tipo, desde proyectos simples hasta sistemas complejos de control y monitoreo. Debido a su popularidad, existe una amplia variedad de recursos y documentación disponible en línea para ayudar a los usuarios a trabajar con el ATmega328P.

Características

• Microcontrolador AVR® de 8 bits de alto rendimiento y bajo consumo.

• Arquitectura RISC avanzada:
  • 131 poderosas instrucciones, la mayoría de ejecución de ciclo de reloj único.
  • 32×8 registros de trabajo de propósito general.
  • Operación completamente estática.
  • Rendimiento de hasta 16 MIPS a 16 MHz.
  • Multiplicador de 2 ciclos en chip.

• Segmentos de memoria no volátil de alta resistencia:
  • 32 Kbytes de memoria de programa flash autoprogramable en el sistema.
  • EEPROM de 1 Kbytes.
  • SRAM interna de 2 Kbytes.
  • Ciclos de escritura / borrado: 10,000 flash / 100,000 EEPROM.
  • Sección de código de arranque opcional con bits de bloqueo independientes:
  • Programación en el sistema mediante un programa de arranque en chip.
  • Verdadera operación de lectura mientras escribe.
  • Bloqueo de programación para seguridad de software.

• Funciones periféricas
  • Dos timer/counter de 8 bits con preescalador y modo de comparación independientes.
  • Un timer/counter de 16 bits con preescalador, modo de comparación y modo de captura independientes.
  • Contador de tiempo real con oscilador independiente.
  • Seis canales PWM.
  • ADC de 8 canales y 10 bits en paquete TQFP y QFN / MLF.
  • Sensor de temperatura interno.
  • USART serie programable.
  • Interfaz serial SPI master/slave.
  • Interfaz en serie de 2 cables orientada a bytes (IIC).
  • Temporizador de vigilancia programable con oscilador integrado en el chip.
  • Comparador analógico en chip.
  • Interrumpir y despertar al cambio en pin.

• Características especiales del microcontrolador:
  • Reinicio de encendido y detección programable de apagones.
  • Oscilador calibrado interno.
  • Fuentes de interrupción externas e internas.
  • Seis modos de suspensión: inactivo, reducción de ruido ADC, ahorro de energía, apagado, espera, y espera extendida.

• E / S y paquetes:
  • 23 líneas de E / S programables.
  • TQFP de 32 derivaciones y QFN/MLF de 32 teclas.

• Voltaje de funcionamiento:
  • 2,7 Vcc a 5,5 Vcc.

• Rango de temperatura:
  • –40 °C a +125 °C.

• Grado de velocidad:
  • 0 a 8 MHz a 2,7 a 5,5 V (rango de temperatura: –40 °C a +125 °C).
  • 0 a 16 MHz a 4,5 a 5,5 V (rango de temperatura: –40 °C a +125 °C).

• Bajo consumo de energía
  • Modo activo: 1,5 mA a 3 V, 4 MHz.
  • Modo de apagado: 1 µA a 3 V.

Registros del ATmega328P

Un registro es un componente electrónico, que tiene como función almacenar un valor de manera temporal, el más utilizado en microprocesadores es el registro paralelo – paralelo, donde los datos se almacenan o leen todos a la vez.

El ATmega328P posee 32 registros de propósito general, cada uno de 8 bits.

• R0 – R15: Solo acepta datos de otros registros.
• R16 – R31: Permite una escritura constante.
• R26 – R31: Usados para formar registros dobles (16 bits).

Puertos de entrada/salida

Ejemplos prácticos en Arduino y Lenguaje C, sobre el manejo de los registros para configurar los Puertos de Entrada y Salida (E/S) del ATmega328P.

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Módulo conversor Analógico – Digital

Ejemplos prácticos en Arduino y Lenguaje C, sobre el manejo de los registros para configurar el Módulo conversor Analógico – Digital (ADC) del ATmega328P.

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Módulo Timer/Counter

Ejemplos prácticos en Arduino y Lenguaje C, sobre el manejo de los registros para configurar el Módulo Timer/Counter del ATmega328P.

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Módulo de comunicación SPI

Ejemplos prácticos en Arduino y Lenguaje C, sobre el manejo de los registros para configurar el Módulo de Interfaz Periférica en Serie (SPI) del ATmega328P.

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Módulo de comunicación USART

Ejemplos prácticos en Arduino y Lenguaje C, sobre el manejo de los registros para configurar el Módulo Receptor/Transmisor Síncrono/Asíncrono Universal (USART) del ATmega328P.

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Memoria EEPROM

Ejemplos prácticos en Arduino y Lenguaje C, sobre el manejo de los registros para configurar la Memoria EEPROM del ATmega328P.

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Interrupciones

Ejemplos prácticos en Arduino y Lenguaje C, sobre el manejo de los registros para configurar las Interrupciones del ATmega328P.

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Enlaces de Descarga

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Referencias

• MicroChip, «Atmega328P», 01 Enero 2015. [En línea]. Available: http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-7810-Automotive-Microcontrollers-ATmega328P_Datasheet.pdf [Último acceso: 01 junio 2021].

• MicroChip, «Atmega328-328P», 21 Abril 2018. [En línea]. Available: https://arduinoinfo.mywikis.net/wiki/File:Atmel-42735-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega328-328P_Datasheet.pdf [Último acceso: 01 junio 2021].