La estandarización de los microcontroladores
Por años los desarrolladores y fabricantes de microprocesadores y microcontroladores, han competido por tomar partido del mercado de las aplicaciones industriales y de bajo costo, razón por la que han invertido millones de dólares en desarrollar sus propios núcleos (Core), y sus herramientas de desarrollo y de soporte, pero hasta el momento ninguno había logrado imponer su producto frente a los demás. Ante esta diversidad de dispositivos, los desarrolladores de productos electrónicos tenían que tomar la decisión sobre cuál arquitectura trabajar, arquitectura que estaba ligada al fabricante. Sin embargo, cada una de las alternativas presentaba sus ventajas y desventajas propias, haciendo que un desarrollador se viera obligado a dominar más de tres arquitecturas diferentes, invirtiendo tiempo y dinero.
Para un desarrollador de software de sistemas embebidos, el uso de los recursos, el consumo de energía y el costo de implementación, son factores claves en el éxito de un producto; no obstante, llegar a dominar estos parámetros, para más de un tipo de arquitectura de Microcontrolador o Microprocesador, puede llegar a ser muy complejo y, debido a esto, se crearon comunidades con sesgos hacia determinadas arquitecturas. Por ejemplo en Colombia, los microcontroladores más populares son los PIC desarrollados por Microchip, junto a la familia HC08 de Freescale Semiconductor; desde luego que otras arquitecturas se han trabajado, pero en significativa menor escala, como es el caso de los microcontroladores de Atmel y de Philips entre otros[1].
En el año 1990 los fundadores de Advanced RISC Machines Ltd (ARM) percibieron que el mercado de los fabricantes de microcontroladores tenía tres grandes áreas, la primera era el desarrollo de cada una de las arquitecturas de núcleos, la segunda era el desarrollo de los periféricos asociados al núcleo, y el tercero era el desarrollo aplicaciones y herramientas software-hardware, para prestar soporte y sistemas de depuración a los usuarios de los microcontroladores [2]. Mediante el análisis del mercado, la empresa ARM se decidió incursionar en el desarrollo de núcleos, pero no para fabricarlos, sino para comercializar los diseños como licencias entre los fabricantes tradicionales de microcontroladores, los cuales vieron las ventajas del licenciamiento, principalmente en la eliminación del costo del desarrollo del núcleo, lo que permitió concentrar los esfuerzos en el desarrollo de periféricos más complejos, como factor de diferencia ante los demás fabricantes de microcontroladores. Rápidamente empresas como Texas Instruments, NEC, Sharp, ST Microelectronics, Renesas, Analog devices, Atmel y muchas otras, licenciaron los núcleos ARM iniciando la estandarización de arquitecturas tan esperada por los usuarios de microcontroladores.
La estandarización de arquitectura de núcleo ocasiono que los costos de los Microcontroladores bajaran drásticamente y se incorporaran nuevos periféricos a más bajo costo y de mayores funcionalidades, como módulos Ethernet, USB OTG, unidades de manejo de memoria y sistemas robustos de depuración.
Paralelo a este movimiento del desarrollo de núcleos para Microcontroladores, el mercado de los dispositivos móviles de alta línea como los SmartPhone, PDAs y los Notebooks aumentaron su demanda, lo que ocasionó que empresas como Intel y AMD fijaran su vista en los procesadores que requieren este tipo de dispositivos, los cuales deben cumplir tres condiciones básicas: La primera el bajo costo, la segunda el bajo consumo de energía (debido a que son para dispositivos moviles) [3], y la tercera es que tuvieran el desempeño suficiente para soportar aplicaciones multimedia, que son el atractivo principal de los dispositivos móviles. Ante esto, Intel responde con su microprocesador Athlon, seguido de AMD con Athlon-AMD y ARM lanzó al mercado el procesador ARM11.
Posteriormente ARM hace el último movimiento estratégico siguiendo su filosofía de estandarización de la arquitectura de núcleos y pone en el mercado el núcleo CORTEX en tres versiones, la primera, el CORTEX-M orientado a las aplicaciones con microcontroladores de bajo costo, que compite directamente con los microcontroladores de 8 bits en costo y rendimiento, con todas las ventajas de un núcleo de 32 bits a precios de mercado de menos de un dólar por unidad. Para las aplicaciones industriales, en las que la seguridad, robustez y tiempo de respuesta son claves, ARM saca la segunda versión en la línea CORTEX-R, muy utilizada en sistemas como frenos ABS, aplicaciones relacionadas con procesamiento digital de señales y sistemas operativos en tiempo real (RTOS). Finalmente para atender al mercado de dispositivos móviles, ARM ofrece la tercera versión, el CORTEX-A, con soporte para administración y protección de memoria importantes al trabajar con aplicaciones multimedia bajo sistemas operativos como WIN CE, Symbian y LINUX.
Actualmente ARM ha vendido 600 licencias de procesadores a más de 200 empresas fabricantes de chips, por lo cual hasta la fecha se han vendido más de 15 billones de procesadores con núcleos ARM, por los cuales ARM percibe regalías[4]; entre las compañías que han licenciado ARM se encuentra Intel Corp.
Para un desarrollador de software para sistemas embebidos, la estandarización de arquitectura, que ha iniciado ARM con la familia CORTEX, representa el dominio de un solo set de instrucciones, sobre el cual se hacen aplicaciones portables, no solo entre los diferentes fabricantes, sino que además ente diferentes propósitos [5], por ejemplo un función específica se puede utilizar en aplicaciones de alta gama como las implementadas en Notebooks y también en desarrollos de automatización con microcontroladores de bajo costo.
Bibliografía
[1] M. Tovar y R. Rodríguez, 2007, “Prospectiva Y Vigilancia Tecnológica De La Electrónica En Colombia”,., Universidad Nacional De Colombia, Tesis de Maestría, Bogotá, Colombia.
[2]Joseph Yiu, 2007, “The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3”, ELSEVIER, ISBN 978-1-85617-963-4
[3] Smith B., 2008, “ARM and Intel Battle over the Mobile Chip's Future”, IEEE Computer Society, ISSN 0018-9162
[4]ARM, 2009, “Annual Report and Accounts”, www.arm.com
[5] Wayne Lyons, 2005, “Meeting the Embedded Design Needs of Automotive Applications”, IEEE Computer Society, ISBN 0-7695-2288-2
Profesor De Cátedra Del Departamento De Electrónica
Universidad Sergio Arboleda
Director de Desarrollo Tecnológico
CIDEI
Referencias
Arquitecto especialista en gestion de proyectos si necesitas desarrollar algun proyecto en Bogota contactame en el 3006825874 o visita mi pagina en www.arquitectobogota.tk
0 comentarios:
Publicar un comentario