Čo je to mikrokontrolér?

Mikrokontroléry sú neoddeliteľnou súčasťou zabudovaných systémov. Mikrokontrolér je v podstate lacný a malý počítač na jednom čipe, ktorý obsahuje procesor, malú pamäť a programovateľné vstupno-výstupné periférie. Sú určené na použitie v automaticky riadených produktoch a zariadeniach na vykonávanie preddefinovaných a vopred naprogramovaných úloh. Pre lepšiu predstavu o tom, čo to vlastne je mikrokontrolér; pozrime sa na príklad produktu, kde sa používa mikrokontrolér. Digitálny teplomer, ktorý zobrazuje teplotu okolia, využíva mikrokontrolér, ktorý je pripojený k teplotnému senzoru a zobrazovacej jednotke (napríklad LCD). Mikrokontrolér tu odoberá vstup z teplotného senzora v surovej podobe, spracuje ho a zobrazí na malú LCD zobrazovaciu jednotku v ľudsky čitateľnej podobe.Podobne sa jeden alebo viac mikrokontrolérov používa v mnohých elektronických zariadeniach podľa požiadaviek a zložitosti aplikácií.

Kde sa používajú?

Mikrokontroléry sa používajú vo vstavaných systémoch, v podstate v rôznych výrobkoch a zariadeniach, ktoré sú kombináciou hardvéru a softvéru a sú vyvinuté na vykonávanie konkrétnych funkcií. Niekoľko príkladov zabudovaných systémov, v ktorých sa používajú mikrokontroléry, môže byť - práčky, automaty na nápoje, mikrovlnné rúry, digitálne fotoaparáty, automobily, lekárske vybavenie, inteligentné telefóny, inteligentné hodinky, roboty a rôzne domáce spotrebiče.

Prečo používame mikrokontroléry?

Mikrokontroléry sa používajú na automatizáciu zabudovaných aplikácií. Hlavným dôvodom nesmiernej popularity mikrokontrolérov je ich schopnosť znížiť veľkosť a náklady na produkt alebo dizajn v porovnaní s dizajnom, ktorý je zostavený pomocou samostatných mikroprocesorov, pamätí a vstupno / výstupných zariadení.

Pretože mikrokontroléry majú funkcie ako zabudovaný mikroprocesor, RAM, ROM, sériové rozhrania, paralelné rozhrania, analógovo-digitálny prevodník (ADC), digitálno-analógový prevodník (DAC) atď., Vďaka čomu je ľahké okolo nich vytvárať aplikácie. Programovacie prostredie mikrokontrolérov navyše ponúka obrovské možnosti riadenia rôznych typov aplikácií podľa ich požiadaviek.

Aké sú rôzne typy mikrokontrolérov?

Na trhu je k dispozícii široká škála mikrokontrolérov. Rôzne spoločnosti ako Atmel, ARM, Microchip, Texas Instruments, Renesas, Freescale, NXP Semiconductors atď. Vyrábajú rôzne druhy mikrokontrolérov s rôznymi druhmi funkcií. Pri pohľade na rôzne parametre, ako je programovateľná pamäť, veľkosť blesku, napájacie napätie, vstupné / výstupné piny, rýchlosť atď., Je možné zvoliť správny mikrokontrolér pre ich aplikáciu.

Pozrime sa na tieto parametre a rôzne typy mikrokontrolérov podľa týchto parametrov.

Dátová zbernica (bitová veľkosť):

Pri klasifikácii podľa veľkosti bitov sa väčšina mikrokontrolérov pohybuje v rozmedzí od 8 do 32 bitov (k dispozícii sú aj mikroprocesory s vyšším bitom). V 8-bitovom mikrokontroléri jeho dátová zbernica pozostáva z 8 dátových liniek, zatiaľ čo v 16-bitovom mikrokontroléri sa jej dátová zbernica skladá zo 16 dátových liniek atď. Pre 32-bitové a vyššie mikrokontroléry.

Pamäť:

Mikrokontroléry potrebujú na ukladanie programov a dát pamäť (RAM, ROM, EPROM, EEPROM, flash pamäť atď.). Zatiaľ čo niektoré mikrokontroléry majú zabudované pamäťové čipy, zatiaľ čo iné vyžadujú pripojenie externej pamäte. Hovorí sa im mikrokontroléry zabudovanej pamäte a mikroprocesory externej pamäte. Veľkosť zabudovanej pamäte sa tiež líši v rôznych typoch mikrokontrolérov. Spravidla by ste našli mikrokontroléry s pamäťou od 4B do 4Mb.

Počet vstupných / výstupných pinov:

Mikrokontroléry sa líšia podľa počtu veľkostí vstupno-výstupných pinov. Jeden si môže zvoliť konkrétny mikrokontrolér podľa požiadavky aplikácie.

Inštruktážna sada:

Existujú dva typy inštrukčných sád - RISC a CISC. Mikrokontrolér môže používať RISC (počítač so zníženou inštrukčnou sadou) alebo CISC (počítač so zložitou inštrukčnou sadou). Ako názov napovedá, RISC skracuje prevádzkový čas definujúci takt hodín inštrukcie; zatiaľ čo CISC umožňuje použitie jednej inštrukcie ako alternatívy k mnohým inštrukciám.

Architektúra pamäte:

Existujú dva typy mikrokontrolérov - mikrokontroléry pamäťovej architektúry Harvard a mikrokontroléry pamäťovej architektúry Princeton.

Tu sú niektoré populárne mikrokontroléry medzi študentmi a nadšencami.

Séria 8051 mikrokontrolérov (8-bit)

Mikroprocesory AVR od spoločnosti Atmel (série ATtiny, ATmega)

Mikroprocesory série PIC od spoločnosti Microchip

Mikrokontroléry spoločnosti Texas Instruments ako MSP430

Mikrokontroléry ARM

Vlastnosti mikrokontrolérov

Mikroprocesory sa používajú v zabudovaných systémoch pre rôzne funkcie. Ako je zrejmé z nasledujúcej blokovej schémy mikrokontroléra, pozostáva z procesora, I / O pinov, sériových portov, časovačov, ADC, DAC a riadenia prerušenia.

Procesor alebo CPU

Procesor je mozog mikrokontroléra. Ak je vstup poskytnutý prostredníctvom vstupných kolíkov a pokynov prostredníctvom programov, spracováva údaje zodpovedajúcim spôsobom a poskytuje ich na výstupných kolíkoch.

Pamäť

Pamäťové čipy sú integrované v mikrokontroléri na ukladanie všetkých programov a údajov. V mikrokontroléroch môžu byť integrované rôzne typy pamäte, ako napríklad RAM, ROM, EPROM, EEPROM, Flash pamäť atď.

Vstupno-výstupné porty

Každý mikrokontrolér má vstupné výstupné porty. Počet vstupných výstupných pinov sa môže líšiť v závislosti od typov mikrokontrolérov. Používajú sa na prepojenie s externými vstupnými a výstupnými zariadeniami, ako sú snímače, zobrazovacie jednotky atď.

Sériové porty

Uľahčujú sériové rozhranie mikrokontrolérov s inými perifériami. Sériový port je sériové komunikačné rozhranie, prostredníctvom ktorého sa informácie prenášajú dovnútra alebo von jeden po druhom.

ADC a DAC

Vstavané systémy niekedy potrebujú prevádzať údaje z digitálneho na analógový a naopak. Takže väčšina mikrokontrolérov je zabudovaná do zabudovaných ADC (analógovo-digitálnych prevodníkov) a DAC (digitálno-analógových prevodníkov) na vykonávanie požadovanej konverzie.

Časovače

Časovače a počítadlá sú dôležitou súčasťou zabudovaných systémov. Sú potrebné pre rôzne operácie, ako je generovanie impulzov, počítanie externých impulzov, modulácia, oscilácia atď.

Kontrola prerušenia

Kontrola prerušenia je jednou z výkonných funkcií mikrokontrolérov. Je to druh oznámenia, ktoré preruší prebiehajúci proces a dá pokyn na vykonanie úlohy definovanej kontrolou prerušenia.

Keď to zhrnieme, mikrokontroléry sú akési kompaktné minipočítače, ktoré sú určené na vykonávanie konkrétnych úloh vo vstavaných systémoch. Vďaka širokej škále funkcií je ich význam a použitie obrovské a dajú sa nájsť v produktoch a zariadeniach vo všetkých priemyselných odvetviach.