Mi az a mikrovezérlő?

A mikrokontrollerek a beágyazott rendszerek szerves részét képezik. A mikrovezérlő alapvetően olcsó és kicsi számítógép egyetlen chipen, amely processzort, kis memóriát és programozható bemeneti-kimeneti perifériákat tartalmaz. Ezeket automatikusan vezérelt termékekben és eszközökben kell használni előre meghatározott és előre beprogramozott feladatok végrehajtására. Hogy jobban megértsük, mi is valójában a mikrovezérlő; lássunk egy példát egy termékre, ahol mikrokontrollert használnak. A környezeti hőmérsékletet megjelenítő digitális hőmérő egy mikrovezérlőt használ, amely egy hőmérséklet-érzékelőhöz és egy kijelzőegységhez (például LCD-hez) csatlakozik. A mikrovezérlő itt nyers formában átveszi a hőmérséklet-érzékelő bemenetét, feldolgozza és megjeleníti egy ember számára olvasható formában egy kis LCD-kijelző egységnek.Hasonlóképpen egyetlen vagy több mikrovezérlőt használnak számos elektronikus eszközben, az igényeknek és az alkalmazások összetettségének megfelelően.

Hol használják őket?

A mikrovezérlőket beágyazott rendszerekben használják, alapvetően számos olyan termékben és eszközben, amelyek kombinálják a hardvert és a szoftvert, és amelyeket bizonyos funkciók ellátására fejlesztettek ki. Néhány példa a beágyazott rendszerekre, ahol mikrovezérlőket használnak, lehetnek mosógépek, automaták, mikrohullámú sütők, digitális fényképezőgépek, autók, orvosi berendezések, okos telefonok, intelligens órák, robotok és különféle háztartási gépek.

Miért használunk mikrokontrollereket?

A mikrovezérlőket automatizálás alkalmazására használják beágyazott alkalmazásokban. A mikrokontrollerek óriási népszerűségének fő oka az, hogy képesek csökkenteni a termék vagy a formatervezés méretét és költségeit, összehasonlítva a különálló mikroprocesszorral, memóriával és bemeneti / kimeneti eszközökkel felépített kialakítással.

Mivel a mikrovezérlők olyan funkciókkal rendelkeznek, mint a beépített mikroprocesszor, RAM, ROM, soros interfészek, párhuzamos interfészek, analóg-digitális átalakító (ADC), digitális-analóg átalakító (DAC) stb., Ami megkönnyíti az alkalmazások felépítését köré. Ezenkívül a mikrovezérlők programozási környezete óriási lehetőségeket kínál a különböző típusú alkalmazások vezérléséhez az igényeiknek megfelelően.

Melyek a különböző típusú mikrovezérlők?

A mikrovezérlők széles választéka áll rendelkezésre a piacon. Különféle vállalatok, mint például az Atmel, az ARM, a Microchip, a Texas Instruments, a Renesas, a Freescale, az NXP Semiconductors stb. Különböző paramétereket vizsgálva, mint például a programozható memória, a vaku mérete, a tápfeszültség, a bemeneti / kimeneti csapok, a sebesség stb., Kiválaszthatja az alkalmazásukhoz megfelelő mikrovezérlőt.

Vessünk egy pillantást ezekre a paraméterekre és a különböző típusú mikrovezérlőkre ezeknek a paramétereknek megfelelően.

Adatbusz (bitméret):

A bitméret szerint osztályozva a mikrovezérlők többsége 8 bites és 32 bites tartományba esik (magasabb bites mikrokontrollerek is rendelkezésre állnak). Egy 8 bites mikrovezérlőben az adat busz 8 adatsorból áll, míg egy 16 bites mikrovezérlőben az adat busz 16 adatsorból áll, és így tovább a 32 bites és magasabb szintű mikrokontrollereknél.

Memória:

A mikrovezérlőknek memóriára (RAM, ROM, EPROM, EEPROM, flash memória stb.) Van szükségük a programok és az adatok tárolásához. Míg egyes mikrovezérlők beépített memóriachipekkel rendelkeznek, míg mások külső memória csatlakoztatását igénylik. Ezeket beágyazott memória mikrokontrollereknek és külső memória mikrokontrollereknek nevezzük. A beépített memória mérete a különböző típusú mikrovezérlőkben is változó, és általában 4–4 MB memóriájú mikrovezérlőket talál.

Bemeneti / kimeneti csapok száma:

A mikrokontrollerek a bemeneti-kimeneti tűméretek számától függően változnak. Választhat egy adott mikrovezérlőt az alkalmazás követelményeinek megfelelően.

Utasításkészlet:

Kétféle utasításkészlet létezik - RISC és CISC. A mikrokontroller használhatja a RISC-t (csökkentett utasításkészlet-számítógép) vagy a CISC-t (összetett utasításkészlet-számítógép). Ahogy a neve is mutatja, a RISC csökkenti a művelet idejét, meghatározva az utasítás óraciklusát; míg a CISC lehetővé teszi egy utasítás alkalmazását a sok utasítás alternatívájaként.

Memória architektúra:

Kétféle mikrovezérlő létezik: a Harvard memória architektúra mikrokontrollerek és a Princeton memória architektúra mikrovezérlők.

Íme néhány népszerű mikrovezérlő a hallgatók és a hobbisták körében.

8051-es sorozat mikrovezérlők (8 bites)

AVR mikrokontrollerek, Atmel (ATtiny, ATmega sorozat)

A Microchip PIC sorozatú mikrovezérlői

A Texas Instruments mikrovezérlői, mint az MSP430

ARM mikrokontrollerek

A mikrokontrollerek jellemzői

A mikrovezérlőket a beágyazott rendszerekben használják különféle jellemzőikre. Amint azt a mikrovezérlő alábbi blokkvázlata mutatja, processzorból, I / O csapokból, soros portokból, időzítőkből, ADC-ből, DAC-ból és megszakítás-vezérlésből áll.

Processzor vagy CPU

A processzor a mikrokontroller agya. Amikor a bemenetet bemeneti csapokon és utasításokon keresztül programokon keresztül biztosítja, akkor az adatokat ennek megfelelően dolgozza fel, és a kimeneti csapokon szolgáltatja.

memória

A memóriachipek egy mikrovezérlőbe vannak integrálva az összes program és adat tárolására. Különböző típusú memóriák lehetnek integrálva a mikrovezérlőkbe, például RAM, ROM, EPROM, EEPROM, Flash memória stb.

Input-Output portok

Minden mikrovezérlő rendelkezik bemeneti kimeneti portokkal. A mikrovezérlők típusától függően a bemeneti kimeneti csapok száma változhat. Külső bemeneti és kimeneti eszközökhöz, például érzékelőkhöz, kijelző egységekhez stb.

Soros portok

Megkönnyítik a mikrokontrollerek soros interfészét más perifériákkal. A soros port egy soros kommunikációs interfész, amelyen keresztül az információk egyenként, egyenként továbbítanak vagy be.

ADC és DAC

Néha a beágyazott rendszereknek át kell alakítaniuk az adatokat digitálisról analógra és fordítva. Tehát a mikrovezérlők többsége beépített ADC-vel (analóg-digitális átalakító) és DAC-tal (digitális-analóg átalakító) van beépítve a szükséges átalakítás elvégzéséhez.

Időzítők

Az időzítők és számlálók a beágyazott rendszerek fontos részei. Különféle műveletekhez szükségesek, például impulzusok generálásához, külső impulzusok számlálásához, modulációhoz, oszcillációhoz stb.

Megszakítás vezérlés

A megszakítás-vezérlés a mikrokontrollerek egyik erőteljes tulajdonsága. Ez egyfajta értesítés, amely megszakítja a folyamatban lévő folyamatot és utasítja a megszakítás vezérléssel meghatározott feladat végrehajtására.

Összefoglalva, a mikrovezérlők egyfajta kompakt mini számítógépek, amelyeket speciális feladatok végrehajtására terveztek beágyazott rendszerekben. A szolgáltatások széles skálájával jelentőségük és felhasználásuk óriási, és minden iparág termékeiben és eszközeiben megtalálhatók.