O mikrokontrolerima za početnike - povijest stvaranja, glavne vrste i razlike

sadržaj:

• Povijest razvoja mikrokontrolera

• Vrste mikrokontrolera

• Razlike mikrokontrolera

• Osposobljavanje za programiranje i stvaranje uređaja na mikrokontrolerima

Opće informacije o uređaju mikrokontrolera i glavni datumi

Mikrokontroleri su sastavni dio života moderne osobe. Koriste se od dječjih igračaka za obradu upravljačkih sustava. Zahvaljujući upotrebi mikrokontrolera, inženjeri su uspjeli postići veću brzinu izrade i kvalitetu proizvoda u gotovo svim područjima proizvodnje.

Ovaj je materijal pregled ključnih datuma u povijesti mikrokontrolera. Ovo nije tehnički vodič, nedostaju mnoge suptilnosti i bodovi.

Preduvjeti za pojavu mikroprocesora i sustava mikrokontrolera

Da biste razumjeli razloge pojave i razvoja mikroprocesorske tehnologije, pogledajte karakteristike i značajke prvih računala. ENIAC - prvo računalo, 1946. Težina - 30 tona, zauzela je cijelu sobu ili 85 kubnih metara zapremine u prostoru. Veliko rasipanje topline, potrošnja električne energije, stalni kvarovi zbog elektroničkih priključaka svjetiljke. Oksidi su doveli do nestanka kontakata i svjetiljka je izgubila kontakt s pločom. Potrebno trajno održavanje.

Računalna tehnologija se razvila i do kraja 60-ih bilo ih je oko 30 tisuća u svijetu, uključujući univerzalna i mini-računala. Miniji tog vremena bili su veličine ormara.

Usput, 1969. prototip Interneta - ARPANET (engleska mreža naprednih istraživačkih projekata) već je izumljen.

Paralelno s tim razvile su se i tehnologije poluvodiča - 1907. rade na detektorima i elektroluminiscenciji poluvodiča. U četrdesetim godinama diode i tranzistori. To je sve dovelo do pojave integrirane tehnologije. Robert Neuss 1959. izumio je integrirani krug (u daljnjem tekstu: IC ili MS).

Važno je:

Intel je dao ogroman doprinos razvoju mikrokontrolera. Osnivači: Robert Noyce, Gordon Moore i Andrew Grove. Osnovana je 1968. godine.

Do određenog vremena tvrtka je proizvodila memorijske uređaje. Prvi je bio MS "3101" - 64 bita, Schottky - bipolarni statički RAM.

Slijedi izum „4004“ - mikroprocesora sa 2300 p / p tranzistora u svom sastavu, koji nije lošije u odnosu na ENIAC, ali je manji od dlanova. tj veličina 4004. mikroprocesora bila je za mnogo reda manja.

Arhitektura, programiranje, fizička realizacija

Arhitekt prvog mikroprocesora postao je - Ted Hoffzapovjedni sustavi - Stan mazor. Federico Fagin - dizajnirao kristal. Ali u početku Intel nije imao sva prava na ovaj čip, i plativši 60.000 dolara Busicomu, dobio je puna prava. Ubrzo je potonji bankrotirao.

Da bi popularizirao i uveo nove tehnologije, Intel je proveo i reklamnu i edukativnu kampanju.

Nakon toga, drugi su proizvođači elektronike najavili stvaranje takvih uređaja.

Ovo je zanimljivo:

4004 - 4-bitni, p-MOS čip.

Sljedeći je korak bilo puštanje procesora 8008 u 1972. Za razliku od prethodnog modela, više je sličan suvremenim modelima. 8008 - 8 bitni, ima bateriju, 6 registara opće namjene, pokazivač snopa, 8 registara adresa, I / O naredbe.

događaj:

I 1973. godine, izumljena je najuspješnija mikroprocesorska konfiguracija koja je još uvijek klasična - to je 8-bitni „8080“.

Šest mjeseci kasnije, Intel je imao ozbiljnog konkurenta - Motorolu sa 6800 procesorom, n-MOS tehnologijom, trobrodnom strukturom sa 16-bitnom sabirnicom adresa. Snažniji sustav prekida, treba mu dovoljno napona da ga napaja, a ne tri, poput "8080".Pored toga, ekipe su bile jednostavnije i kraće.

Do danas ostaje sukob obitelji mikroprocesora tih proizvođača.

Ubrzao brzinu i proširio mogućnosti mikroprocesora uvođenje 16-bitnih mikroprocesora. Prvi od njih bio je Intelov 8086. IBM je koristio za izradu prvih osobnih računala.

"68000" procesor - 16-bitni odgovor Motorole, koji se koristi na ATARI i Apple računalima

PC su postali popularni za široku publiku ZX spektar, Instalirali su procesore "Z80", iz tvrtke Sinclair Research Ltd. Jedan od glavnih razloga njegove popularnosti je taj što ne trebate kupiti monitor, jer je Spectrum, poput modernih konzola, bio spojen na televizor, te običan magnetofon kao uređaj za snimanje i spremanje programa i podataka.

mikrokontrolera

Mikroračunala glavni su korak u masovnoj primjeni automatizacije računala u području upravljanja. Budući da je glavni zadatak automatizacije kontrola i regulacija parametara, termin "kontroler" postao je fiksan u ovom okruženju.

Nakon perestrojke počeo je aktivni uvoz računalne tehnologije, a naziv „jedno-čip mikroračunala“ zamijenjen je riječi „mikrokontroler“ (za više detalja o tome kako se mikrokontroler razlikuje od mikroprocesora, pogledajte ovdje - Namjena i raspored mikrokontrolera).

A prvi patent u SSSR-u za mikroračunala s jednim čipom izdan je 1971. M. Kochren i G. Boone, iz tvrtke Texas Instruments. Od tada, pored procesora, na kristalni silicij postavljani su i dodatni uređaji.

Kraj sedamdesetih novi je val konkurencije između Intela i Motorole. Razlog su bile dvije prezentacije, naime 76 je Intel izbacio i8048, a Motorola samo 78 - mc6801, kompatibilan s ranijim mikroprocesorom mc6800.

Nakon 4 godine, do 80. godine, Intel je objavio popularno i mirno vrijeme MK i8051, Bilo je to rođenje ogromne obitelji koja živi do danas. Vodeći svjetski proizvođači proizvode visoko modificirane mikrokontrolere na ovoj arhitekturi za širok raspon zadataka.

Za svoje je vrijeme imao nezamislivih 128.000 tranzistora. To je bilo četiri puta veće količine u i8086 procesoru.

U 2017. i posljednjem desetljeću najčešće su sljedeće vrste mikrokontrolera:

• 8-bitni PIC mikrokontroleri iz Microchip tehnologije i AVR iz Atmela;

• 16-bitni TI MSP430;

• 32-bitni mikrokontroleri, ARM arhitektura. Programeri ga prodaju raznim tvrtkama, na temelju kojih se proizvodi puno različitih proizvoda.

U Sovjetskom Savezu tehnologija nije stajala mirno. Znanstvenici su ne samo kopirali najuspješnije i najzanimljivije inozemne događaje, nego su se i bavili razvojem jedinstvenih projekata. Tako je do 1979. godine u Istraživačkom institutu TT razvijen K1801BE1, ta mikroarhitektura se zvala "Elektronika SC" i imala je 16 bita.

Vidi također: Vrste i raspored AVR mikrokontrolera

Razlike mikrokontrolera

Mikrokontroleri se mogu podijeliti prema sljedećim kriterijima:

• Bit;

• Zapovjedni sustav;

• Arhitektura memorije.

Dubina bita je duljina jedne riječi koju obrađuje kontroler ili procesor, što je veća, brži je mikrokontroler koji može obraditi velike količine podataka, ali ovaj pristup nije uvijek istinit, postavljaju se pojedinačni zahtjevi za svaki zadatak, kako u brzini, tako i u načinu obrade, na primjer. upotreba 32-bitnog ARM mikroprocesora za rad u jednostavnim uređajima koji rade s 8 bitnim riječima možda nije opravdana i pogodnošću pisanja programa i obrade podataka, kao i samim troškovima.

Međutim, prema statistikama za 2017. godinu, troškovi takvih regulatora aktivno se smanjuju, a nastavi li se i dalje, bit će jeftiniji od najjednostavnijih PIC kontrolera, ako postoji mnogo veći skup funkcija. Samo jedno nije jasno - to je marketinški potez i podcjenjivanje cijena, ili stvarni tehnološki napredak.

Podjela se događa na:

• 8-bitni;

• 16-bitni;

• 32-bitni;

• 64-bitni.

Podjela prema vrsti zapovjednog sustava:

• RISC arhitekturaili skraćeni sustav zapovjedništva. Usredotočen je na brzo izvršavanje osnovnih naredbi u 1, rjeđe 2 strojna ciklusa, a također ima veliki broj univerzalnih registara i duži način pristupa trajnoj memoriji. Arhitektonski za UNIX sustave;

• CISC arhitekturaili cjelovit sustav uputa, karakterističan je izravan rad s memorijom, veći broj uputa, mali broj registara (orijentiranih na rad s memorijom), trajanje uputa od 1 do 4 strojna ciklusa. Primjer su Intelovi procesori.

Podjela prema vrsti memorije:

• Von Neumann arhitektura - glavna značajka je zajedničko memorijsko područje za naredbe i podatke, pri radu s takvom arhitekturom koja je posljedica greške programera, podaci se mogu upisati u programsku memoriju i daljnje izvršavanje programa postat će nemoguće. Prijenos podataka i dohvaćanje naredbi ne mogu se istodobno provoditi iz istih razloga. Dizajnirano 1945. godine

• Harvard arhitektura - Zasebna podatkovna memorija i programska memorija, korišteni u prvom na računalima obitelji Mark. Dizajnirano 1944. godine.

nalazi

Kao rezultat uvođenja mikroprocesorskih sustava, veličina uređaja je smanjena, a funkcionalnost povećana. Izbor arhitekture, dubine bita, naredbenog sustava, strukture memorije - utječe na krajnji trošak uređaja, jer s jednom proizvodnjom razlika u cijeni možda nije značajna, ali s replikacijom može biti i više nego opipljiva.

E-knjiga -Vodič za početnike AVR mikrokontrolera

Korak po korak upute za programiranje i stvaranje uređaja na AVR mikrokontrolerima

Za elektroničke inženjere koji su specijalizirani za dizajn mikrokontrolernih uređaja, izraz "brzi start"", Odnosi se na slučaj kada je potrebno testirati u kratkom vremenu mikrokontrolera i natjerati ga da obavlja najjednostavnije zadatke.

Cilj je savladati tehnologiju programiranja i brzo postići određeni rezultat bez uranjanja u pojedinosti. Potpuna prezentacija, vještine i sposobnosti pojavit će se kasnije u postupku.

Da biste naučili kako raditi s mikrokontrolerima u načinu "brzog pokretanja", naučiti kako ih programirati i stvoriti različite korisne pametne elektroničke uređaje, možete jednostavno napraviti pomoću video tečajeva u kojima su sve glavne točke izložene na policama.

Metodologija brzog proučavanja principa rada s mikrokontrolerima temelji se na činjenici da je dovoljno savladati osnovni mikro krug kako bi se onda pouzdano napravili programi za ostale njegove sorte. Zahvaljujući tome, prvi eksperimenti na programiranju mikrokontrolera prolaze bez većih poteškoća. Steknuvši osnovna znanja, možete početi razvijati vlastite dizajne.

Trenutno Maxim Selivanov ima 4 tečaja o stvaranju uređaja na mikrokontrolerima, izgrađenim na principu od jednostavnih do složenih.

1. Programiranje mikrokontrolera za početnike

Tečaj je za one koji su već upoznati s osnovama elektronike i programiranja, koji poznaju osnovne elektroničke komponente, sastavljaju jednostavne sklopove, znaju držati lemljenje i žele prijeći na potpuno novu razinu, ali stalno odgađaju ovaj prijelaz zbog poteškoća u savladavanju novog materijala.

Tečaj je savršen za one koji su tek nedavno pokušali naučiti programiranje mikrokontrolera, ali spremni su odustati od svega jer to ne radi ili ne radi, ali ne onako kako bi trebao (je li poznato?!).

Tečaj će biti koristan onima koji već sakupljaju jednostavne (ili možda nisu baš tako) krugove na mikrokontrolerima, ali slabo razumiju suštinu rada mikrokontrolera i njegove interakcije s vanjskim uređajima.

2. Programiranje mikrokontrolera na jeziku C

Tečaj je posvećen podučavanju programiranja mikrokontrolera na C jeziku. Izrazito svojstvo kolegija je proučavanje jezika na vrlo dubokoj razini. Obuka se odvija na primjeru AVR mikrokontrolera.Ali, u principu, prikladan je za one koji koriste druge mikrokontrolere.

Tečaj je osmišljen za obučenog slušatelja. Odnosno, tečaj ne pokriva osnovne temelje informatike i elektronike i mikrokontrolera. Ali, za svladavanje tečaja trebat će vam minimalna znanja o programiranju AVR mikrokontrolera na bilo kojem jeziku. Znanje elektronike je poželjno, ali nije potrebno.

Tečaj je idealan za one koji su tek počeli studirati programiranje AVR mikrokontrolera na C jeziku i žele produbiti svoje znanje. Pogodno za one koji znaju programirati mikrokontrolere na drugim jezicima. A pogodno je i za obične programere koji žele produbiti svoje znanje jezika C.

3. Izrada uređaja na mikrokontrolerima na jeziku C

Ovaj tečaj je za one koji svoj razvoj ne žele ograničiti na jednostavne ili gotove primjere. Tečaj je savršen za one koji trebaju stvoriti zanimljive uređaje s potpunim razumijevanjem rada. Tečaj je vrlo pogodan za one koji su već upoznati s programiranjem mikrokontrolera na C-u i one koji ih programiraju već duže vrijeme.

Gradivo za tečajeve primarno je usmjereno na praksu uporabe. Razmatrane su sljedeće teme: radiofrekvencijska identifikacija, reprodukcija zvuka, bežična razmjena podataka, rad s TFT zaslonima u boji, dodirni zaslon, rad s datotečnim sustavom FAT SD kartice.

4.Programiranje NEXTION prikazuje

NEXTION zasloni su programibilni zasloni sa zaslonom osjetljivim na dodir i UART za stvaranje različitih sučelja na zaslonu. Za programiranje se koristi vrlo prikladno i jednostavno razvojno okruženje, koje vam omogućuje stvaranje čak i vrlo složenih sučelja za razne elektronike u samo nekoliko večeri! A sve naredbe se preko UART sučelja prenose na mikrokontroler ili računalo. Gradivo se priprema od jednostavnih do složenih.

Ovaj je tečaj osmišljen za one koji imaju barem malo iskustva u programiranju mikrokontrolera ili arduino-a. Tečaj je savršen za one koji su već pokušali proučiti prikazNextion, Naučit ćete puno novih informacija s tečaja, čak i ako mislite da ste dobro proučili zaslon!