Los modelos de 4 bits ya han desaparecido prácticamente del mercado, dando paso a los microcontroladores de 8 bits, que continúan siendo muy populares y el producto más consumido entre los integrados debido a su bajo coste y la facilidad de programación en aplicaciones de usuario final como: reproductores/grabadores de DVD, electrodomésticos, dispositivos de control remoto, cámaras digitales, teclados, juguetes y otros.

Pero en los últimos años han aparecido necesidades en la industria moderna y en la electrónica de consumo que no han podido ser satisfechas con los microcontroladores habituales (aplicaciones en procesamiento y control inteligente, teléfonos móviles, automóviles, PDAs, videoconsolas, ordenadores). La mayoría de estas aplicaciones vienen determinadas por el auge del sector multimedia donde se requiere un aumento cuantitativo y cualitativo de la información que manejamos y compartimos de manera cotidiana.

Esta claro que la industria ha tenido siempre un objetivo primordial: la búsqueda de la velocidad. Y lo ha plasmado en la fabricación de nuevos chips de alta velocidad de proceso. Algunos fabricantes han optado por incluir varios procesadores en un mismo chip, para conseguir capacidades de multiproceso: más procesadores significa mas potencia de proceso.

Así pues, el mercado de los microcontroladores junto con las nuevas necesidades del mundo actual está cambiando, y a saltos: de los tradicionales microcontroladores de 4 u 8 bits pasamos a los microcontroladores de 32 bits, desestimando a las versiones de 16 bits, debido a que los de 32 bits son ya más fáciles de encontrar en el mercado y a precios más razonables, además de ofrecer unas prestaciones mucho mayores.

Parallax (www.parallax.com) ha sido consciente de estos cambios y los nuevos requerimientos de manera que, tras ocho años de investigación y desarrollo, ha diseñado un nuevo producto denominado "Propeller™", un chip que contiene 8 procesadores de 32 bits cada uno. A la pregunta de: "¿Qué se puede hacer con 8 procesadores de 32 bits en un solo chip?" podemos contestar sin titubear: tareas simultáneas de multiproceso real.

Conozcamos un poco más de cerca las prestaciones de este nuevo chip multicontrolador cuyo lanzamiento oficial no se ha realizado todavía.

Bajo consumo de energía
El chip del Propeller™ se ha diseñado para proporcionar alta velocidad de proceso para sistemas embebidos mientras mantiene un bajo consumo de potencia y de energía. El consumo de potencia es algo a tener en cuenta, sobre todo para sistemas alimentados por baterías, porque cuanto más rápido trabaja el microcontrolador, más consumo de energía. Además, aunque aumentar la frecuencia de reloj supone disminuir el tiempo en que se ejecutan las instrucciones, lleva aparejado también un incremento del consumo.

A pesar de todo, el Propeller™, con una velocidad de reloj de 80 MHz, requiere tan sólo 3.3 voltios DC, lo cual posibilita su funcionamiento en dispositivos portátiles alimentados con baterías.

Diferentes tipos de encapsulado del "Propeller™"

8 procesadores
Además de ser rápido, el Propeller™ proporciona flexibilidad a través de sus ocho procesadores (llamados "cogs") numerados del 0 al 7. Cada "cog" contiene los mismos componentes (un procesador, RAM local de 2 K -512 registros de 32 bits cada uno-, dos asistentes de I/O y PLLs, un generador de video, un registro de la salida de I/O, un registro de dirección de I/O y otros registros más) y pueden realizar simultáneamente tareas independientes o cooperativas, mientras mantiene una arquitectura relativamente simple fácil de aprender y de utilizar. No tiene ninguna necesidad de usar interrupciones: asigna individualmente tareas de peso a algunos "cogs", mientras que mantiene libres a otros "cogs".

Los ocho "cogs" son controlados por el mismo reloj del sistema, de manera que cada uno mantiene la misma referencia del tiempo. Sin importar la naturaleza de su uso, el programa escrito por el usuario tiene todo el control sobre cómo y cuando se utiliza cada "cog": pueden ser programados para realizar tareas simultáneamente, independientes o con la coordinación de otros "cogs", así como también hacer que cualquiera de los "cogs" arranque y pare durante el funcionamiento del programa.

Recursos compartidos
Existen dos tipos de recursos compartidos en el Propeller™: 1) comunes, y 2) "mutuo-exclusivo". Los recursos comunes (pins de I/O y el contador del sistema) pueden ser accedidos en cualquier momento por varios "cogs"; mientras que los recursos "mutuo-exclusivos" (RAM/ROM principal, registros de configuración, etc.) pueden ser accedidos por varios "cogs", pero solamente por uno a la vez.

¿Cómo gobierna el Propeller™ a los 8 procesadores al mismo tiempo? Un Hub controla que cada "cog" pueda acceder a los recursos "mutuo-exclusivos". El Hub da acceso exclusivo a cada "cog", uno a uno, comenzando por el "cog 0" hasta el "cog7" y vuelta a comenzar, sin importar cuántos "cogs" están funcionando. Mediante el uso de "semáforos" se facilita el acceso exclusivo entre los diferentes "cogs" a los recursos.

Memoria principal
El mapa de memoria es plano; no hay necesidad de esquemas que paginan con los bloques del código, de los datos o de las variables. Esto realmente ahorra tiempo en el desarrollo de la aplicación.

La memoria principal es un bloque de 64 K bytes consistente en 32 KB de RAM (la primera mitad del bloque) y 32 KB de ROM (la segunda mitad del bloque).

Los 32 KB de la RAM son utilizados para propósito general: programa, datos y variables. Cuando el programa es descargado desde un PC y/o cargado desde los 32 Kb de la EEPROM externa, el espacio de esta memoria se utiliza completamente. Las primeras localizaciones de la memoria son ocupadas por datos de inicialización utilizados por el intérprete; el espacio siguiente es utilizado por el código ejecutable y los datos del programa, mientras que el resto del espacio se utiliza para variables.

Los 32 KB de la ROM contienen todos los recursos del código y de los datos vitales para la función del chip del Propeller™ (definiciones de caracteres, funciones matemáticas, arranque y el intérprete). Su primera mitad está dedicada a la definición de un juego de 256 caracteres (16 pixels de ancho y 32 pixels de alto). Estos caracteres se pueden utilizar para mostrarse en pantallas de video, LCD's gráficos, imprimir, etc. Algunos de estos caracteres contienen formas de onda, dibujos de diagrama esquemático, símbolos griegos usados comúnmente en electrónica, y varias flechas y bullets.

Líneas de Entradas/Salidas
El Propeller™ tiene 32 pins de I/O destinados para soporte de señales de entrada, salida y control. De estos 32 pins, 28 (0-27) son enteramente para propósito general y 4 (28-31) son empleados para propósito especial durante el arranque (comunicación con el PC para programación e interfaz) para poder ser utilizados posteriormente para propósito general.

Como en todos los módulos de Parallax, los dos dispositivos que soportan el peso del trabajo son el microcontrolador y la memoria EEPROM. En el siguiente esquema se muestra un ejemplo del conexionado entre estos dos elementos y una interfaz tipo USB (controlador USB externo) que hace posible la adaptación de los niveles lógicos que utiliza el PC a los niveles TTL del microcontrolador.

La comunicación de la memoria EEPROM con el microcontrolador es de tipo serie, mediante el bus I2C, que permite la transferencia de datos a través de un bus bidireccional de dos líneas, una para la entrada/salida (escritura/lectura) de la información serie (SDA), y otra que soporta los impulsos de reloj y sirve para sincronizar cuando el emisor envía un bit de información y el receptor lo recoge (SCL).

Lenguaje SPIN™
El lenguaje ensamblador sigue siendo todavía algo indispensable si queremos crear un programa genuino de "tiempo real" . No obstante, el Propeller™ se puede programar también en un lenguaje de alto nivel, como el SPIN™ , que dispone del siguiente repertorio:

Entorno de desarrollo
Los ingenieros de Parallax han utilizado muchos entornos de desarrollo durante más de 20 años. Esta experiencia ha permitido diseñar, en esta ocasión, un software de desarrollo para programar al Propeller™ basado en herramientas simples y prácticas, que proporciona muchas funciones útiles, al mismo tiempo que rapidez en el trabajo de desarrollo.

Asi pues, encontramos que este software se compone de un único y pequeño archivo ejecutable, con ayuda en línea y biblioteca de ejemplos; todo disponible en la misma carpeta de instalación. Ni siquiera usa archivos especiales de sistema.

Cada archivo de la biblioteca (archivos con extensión ".spin") es un objeto autónomo, disponible para su uso en nuestros proyectos para el Propeller™, con el código fuente y documentación incluido en el mismo archivo. En realidad, estos son archivos de texto que pueden ser editados con cualquier editor de textos, incluso el Bloc de notas del Windows. El objeto en que estemos trabajando, en cualquiera de los 3 modos de edición, también será almacenado con el mismo formato pero en el directorio de trabajo de nuestra elección.

La herramienta incluye muchas facilidades para añadir al código comentarios, "bookmarks" y números de líneas, así como una fuente de caracteres especiales para toda clase de diagramas. Sobre esto último cabe destacar que, una vez que hemos utilizado por primera vez el software del Propeller™, esta fuente está disponible para otros programas instalados en el ordenador, de manera que desde un Word hasta el mismo Bloc de notas se pueden utilizar dichos caracteres para realizar esquemas de circuitos electrónicos, muestras de ondas de señales, tablas, etc.; incluso desde un programa de correo (siempre que soporte texto Unicode).

La organización de la pantalla del software del Propeller™ está partida en cuatro secciones o paneles, cada uno con funciones específicas, que ofrecen en definitiva facilidades para el trabajo actual, para continuar con el último trabajo, para trabajar con varios proyectos a la vez, para localizar archivos fácilmente, ... Incluso permite mover bloques de código y sacar fuera de la herramienta de edición ventanas con proyectos (mediante "arrastrar y soltar"), con el fin de organizar mejor nuestra área de trabajo.

Además, una barra de estado al pie nos ofrece información útil sobre las varias etapas del proceso de desarrollo.

Disponibilidad
Este producto probablemente estará disponible a partir de comienzos de mayo de 2006.

Bibliografía:
En el sitio web de Parallax hay una página dedicada exclusivamente al Propeller™, que ofrece información actualizada sobre el producto: http://www.parallax.com/Propeller