Microchip je prvním světovým výrobcem, který své osmibitové mikrokontroléry založil na architektuře RISC. Dosáhl tím pozoruhodného výsledku: jednak tak vznikly velice bohaté, vysoce výkonné osmibitové mikrokontroléry (např. řada PIC18Fxxx), a na druhé straně velice rozšířené řady (PIC16C5x, PIC16Cxx, PIC16Fxx a první 8-pinové mikrokontroléry na světě PIC12C5xx) jednodušších, ale elegantních, výkonných a velice levných mikrokontrolérů, které ve své kategorii představují nejpříznivější poměr ceny a výkonu.

Proč používat mikrokontroléry PIC? > > > 

Existuje široká škála jednotlivých typových představitelů, vzájemně se lišících implementovanými technickými prostředky, velikostí EPROM (EEPROM, FLASH) a RAM, počtem I/O pinů, frekvenčním rozsahem, typem oscilátoru, pouzdry, teplotním rozsahem apod. Mnohé vlastnosti, hlavně koncepční, jsou pro všechny typy obou uvedených řad stejné nebo podobné:

Tyto mikrokontroléry jsou opravdu jednočipové, nevyžadují žádné externí součástky včetně pamětí. Microchip důsledně dodržuje zásady RISC - vnitřní obvodovou "jednoduchost", vysokou ortogonalitu a symetrii. Procesor je harvardský, tedy s oddělenými, nestejně širokými sběrnicemi a pamětmi pro data a pro program . Program je velice úsporný: paměť programu má optimalizovanou šířku slova (12 až 16 bitů), takže adresa nebo přímý operand (konstanta) je jeho součástí. Navíc to představuje i výrazné zrychlení. ALU má 33 až 58 instrukcí, všechny o délce jednoho slova. Všechny instrukce jsou jednocyklové, kromě skokových (jednocyklové nebo dvoucyklové, podle výsledku operace). Využívá se dvoustupňový pipelining (fetch, execute), uživatelsky naprosto transparentní. Téměř všechny vyhrazené registry, příznaky a všechny porty jsou namapovány do paměti dat a jsou přístupné stejnými metodami jako uživatelská paměť dat. Adresování je přímé, nepřímé nebo relativní. Instrukce mohou "pracovat" přímo v paměti dat, k dispozici jsou i instrukce bitově orientované. I/O jsou obousměrné (třístavové), ovladatelné po jednotlivých bitech. Zásobník má hloubku 2 až 31 úrovní.

Rychlost je až 10 MIPS (40 MHz, 100 ns/instrukce). Plně statické provedení umožňuje ovšem i libovolně nízký, případně i nulový taktovací kmitočet.

Technologie je CMOS, napájení většinou 2.0 až 6.25 V. Vyrábějí se v teplotních kategoriích Commercial, Industrial, Automotive.

I/O pinů je 6, 12, 13, 20, 33 nebo 52. Výstupy mají velkou proudovou zatížitelnost: 25/20 mA/pin, 40 mA/port. Umožňují tedy i přímé buzení LED.

Proudová spotřeba je velice nízká. Typické hodnoty jsou:

• < 2-5 mA při 5 V a 4 MHz (podle typu)
• < 15-100 µA při 3 V a 32 kHz
• < 1-3 µA v režimu SLEEP při 3 V a teplotě 0° až 70°C

Základní provedení je buď EPROM v keramickém pouzdře UV mazatelné (vhodné pro vývoj), nebo OTP (jednou programovatelné) v plastovém pouzdře, pro klasickou i povrchovou montáž. Prakticky všechny nové typy mají paměť Flash a datovou EEPROM.

Režimy činnosti mohou být:

• HS (high speed) - krystalový oscilátor, taktovací frekvence až 25 MHz, s PLL až 40 MHz
• XT - krystalový oscilátor, taktovací frekvence do 4 MHz
• LP, LF (low power, low frequency) - s nízkým odběrem, krystalový oscilátor, taktovací frekvence do 40 kHz (typicky 32 768 Hz)
• RC - RC oscilátor místo krystalu (pro minimalizaci ceny zařízení)
• IRC - kalibrovaný RC oscilátor integrovaný na čipu (pro maximální využití pinů a minimalizaci ceny zařízení)

V režimech HS, XT a LP lze mikrokontrolér taktovat i externím zdrojem hodinového signálu.

U reprogramovatelných mikrokontrolérů (UV mazatelných i Flash) se režim dá naprogramovat.

Pouzdra mají typicky 8, 18, 28, 40, 44, 64, 68, 80 nebo 84 pinů - DIP, SOIC, SSOP, PLCC, PQFP a TQFP.

Vše je podřízeno kritériím:

• rychlost, výkonnost
• spolehlivost, a to i bez externích součástek
• nízká cena

V nejjednodušších mikrokontrolérech (řada PIC16C5x) jsou tedy implementovány pouze takové obvody, které zabezpečí tyto základní požadavky. Ostatní funkce (sériové linky, přerušení, ...) se v případě potřeby realizují programově. Knihovny jsou k dispozici. Funkcí realizovaných na čipu je minimum, ale jsou navrženy tak, aby opravdu, beze zbytku a s rezervou vyhovovaly. Jsou to hlavně následující struktury:

• Power-on reset - je automaticky generován vnitřními obvody.
• TMR0 - čítač/časovač (8b) s programovatelným předděličem (8b).
• Programovatelný watchdog s interním jednoúčelovém RC oscilátorem. Pokud není programově (ale trvale) potlačen, jeho timeout vždy vyvolá reset.
• Režim SLEEP se sníženou klidovou spotřebou. Iniciuje se programově, opuští se vnějším signálem reset, vnitřním watchdog timeout, případně i jinak.
• Start-up timer - umožňuje prodloužení resetu po náběhu napájení nebo po "probuzení" z režimu SLEEP (pro spolehlivý rozběh krystalového oscilátoru).
• STACK - zásobník se 2 - 31 úrovněmi
• Security fuse - možnost utajení naprogramovaného kódu.
• Do nevolatilní paměti lze uložit i uživatelský identifikační kód.

Mikrokontroléry PIC jsou vhodné prakticky pro všechny embedded aplikace, pro práci v reálném čase, pro flexibilní ovládání, vyhodnocování, konstrukci periférií, inteligentních dekodérů, driverů, ... Vysoká výkonnost umožňuje jejich aplikaci i v oblastech, kde ještě nedávno užití procesoru nepřipadalo v úvahu, jako kvalitativně vyšší náhrada paralelních zapojení, např. standardních obvodů TTL nebo malých hradlových polí.

Kromě samotných technických parametrů jsou podstatné i další aspekty:

• nízké ceny
• dostupnost ze skladu i na objednávku, i malá množství, krátké dodací lhůty
• dostupné, kvalitní, levné a snadno zvládnutelné návrhové a vývojové prostředky, rozsáhlé knihovny funkcí a typických aplikací
• je poskytována technická a aplikační podpora