1. Dispositivos de entrada digital:
* Switches simples (botones, interruptores DIP): Estos son los más simples. Un solo pin GPIO (entrada/salida de propósito general) en el microcontrolador está conectado al interruptor. Cuando el interruptor está cerrado, el PIN lee un nivel lógico bajo (típicamente 0V), y cuando está abierto, se lee alto (típicamente VCC, el voltaje de suministro del microcontrolador). Las resistencias pull-up o desplegables son cruciales para garantizar un estado definido cuando el interruptor está abierto o cerrado, respectivamente. Las técnicas de desaceleración (software o hardware) son esenciales para evitar lecturas espurias debido al rebote de interruptor.
* codificadores (rotativos, incrementales, absoluto): Estos proporcionan información posicional. Los codificadores incrementales usan dos o más señales para determinar la dirección y el número de pasos. Los codificadores absolutos proporcionan una representación digital directa de la posición. Los microcontroladores generalmente leen estas señales utilizando pines GPIO y periféricos de contador/temporizador dedicados para contar precisos y medición de velocidad. La decodificación de la cuadratura es común para codificadores incrementales.
* Sensores digitales: Muchos sensores (por ejemplo, sensores de temperatura digital, sensores de presión digital) emiten una señal digital (por ejemplo, I2C, SPI o UART) que el microcontrolador lee fácilmente utilizando sus periféricos de comunicación correspondientes.
2. Dispositivos de entrada analógica:
* Sensores analógicos (temperatura, presión, luz, etc.): Estos producen un voltaje analógico proporcional a la cantidad medida. Se necesita un ADC (convertidor analógico a digital) para convertir este voltaje analógico en un valor digital que el microcontrolador puede entender. La resolución del ADC (número de bits) determina la precisión de la conversión. Se debe considerar cuidadosamente el rango de entrada del ADC y el rango de salida del sensor para evitar exceder los límites del ADC.
* potenciómetros: Estas resistencias variables proporcionan un voltaje analógico que es proporcional a su posición. Están entrecruzados usando un ADC similar a los sensores analógicos.
3. Interfaces de comunicación:
Muchos dispositivos de entrada se conectan utilizando protocolos de comunicación estándar:
* i2c (circuito interintegrado): Un autobús en serie de dos hilos comúnmente utilizado para sensores y otros periféricos. El microcontrolador necesita un periférico I2C para comunicarse con dispositivos I2C.
* SPI (interfaz periférica en serie): Un bus en serie de cuatro hilos (o más) que ofrece una velocidad más alta que I2C. Similar a I2C, el microcontrolador requiere un periférico SPI.
* Uart (receptor/transmisor asíncrono universal): Una interfaz de comunicación en serie común, a menudo utilizada para la comunicación con dispositivos externos como módulos GPS o teclados.
* USB (Bus Universal Serial): Más complejo de implementar en sistemas integrados, pero proporciona un alto ancho de banda y una interfaz estandarizada. Requiere controladores USB dedicados y, a menudo, implica más gastos generales de software.
* Can (red de área del controlador): Se utiliza en aplicaciones automotrices e industriales, que requieren controladores de lata dedicados para una comunicación robusta.
Consideraciones de interfaz:
* Cambio de nivel: Si los niveles de voltaje del dispositivo de entrada y el microcontrolador son diferentes (por ejemplo, dispositivo de 3.3V y microcontrolador de 5 V), son necesarias las palancas de nivel para evitar dañar los componentes.
* Acondicionamiento de señal: Las señales analógicas a menudo requieren acondicionamiento (por ejemplo, filtrado, amplificación) antes de ser alimentado al ADC para mejorar la precisión y reducir el ruido.
* Fuente de alimentación: Asegúrese de que el dispositivo de entrada reciba el voltaje y la corriente correctos.
* Controladores de software: Se necesitan controladores de software apropiados para leer y procesar los datos de los dispositivos de entrada.
* Restricciones en tiempo real: Para aplicaciones críticas en el tiempo, la consideración cuidadosa del manejo y el tiempo de interrupción es crucial para garantizar la adquisición oportuna de datos.
Elegir el método de interfazamiento correcto depende de los requisitos específicos del sistema integrado y los dispositivos de entrada que se utilizan. Factores como el costo, el consumo de energía, la velocidad y la complejidad juegan un papel en el proceso de toma de decisiones.