Apakah mikrokontroler - tujuan, peranti, perisian

Mikropengawal - Ini adalah cip khas yang direka untuk mengawal pelbagai peranti elektronik. Mikrokontroler pertama kali muncul pada tahun yang sama dengan mikropemproses umum (1971).

Pemaju mikropengawal datang dengan idea yang bijak - untuk menggabungkan pemproses, memori, ROM dan perkakasan dalam satu kandang yang kelihatan seperti microcircuit biasa. Sejak itu, pengeluaran mikrokontroler setiap tahun banyak kali melebihi pengeluaran pemproses, dan keperluan untuk mereka tidak menurun.

Mikrokontroler dihasilkan oleh berpuluh-puluh syarikat, dan bukan hanya mikro mikrokontroler 32-bit yang dihasilkan, tetapi juga 16, dan juga 8-bit (seperti i8051 dan analog). Di dalam setiap keluarga, anda sering dapat mencari model hampir serupa yang berbeza dalam kelajuan CPU dan saiz memori.

Hakikatnya ialah mikrokontroler terutamanya digunakan dalam sistem tertanam, dalam mainan, dalam alat mesin, dalam alat rumah besar, dalam automasi rumah - di mana anda tidak memerlukan kuasa pemproses, melainkan keseimbangan antara harga dan fungsi yang mencukupi.

Itulah sebabnya mengapa jenis mikrocontroller tertua masih digunakan - mereka boleh melakukan banyak: dari membuka pintu secara automatik dan menghidupkan pengairan rumput untuk mengintegrasikan ke dalam sistem rumah pintar. Pada masa yang sama, terdapat mikrokontroler yang lebih berkuasa yang boleh melaksanakan beratus-ratus juta operasi sesaat dan terikat dengan peralatan "untuk gigi". Mereka mempunyai tugas yang sepadan. Oleh itu, pemaju pertama menilai tugas itu, dan kemudian hanya memilih perkakasan yang sesuai untuknya.

Hari ini, terdapat lebih daripada 200 pengubahsuaian mikrokontroler yang serasi dengan i8051, yang dihasilkan oleh dua syarikat sedozen, dan sebilangan besar mikrokontroler lain. Pemaju popular dengan mikrokontroler PIC 8-bit dari Microchip Technology dan AVR dari Atmel, 16-bit MSP430 dari TI, serta mikrokontroler 32-bit, seni bina ARM, yang dibangunkan oleh ARM Limited dan menjual lesen kepada syarikat lain untuk pengeluaran mereka.

16-bit 28-pin PDIP PIC24 mikropengawal

Mikropengawal Atmel AVR ATmega8 dalam pakej DIP

Peranti pengawal mikro AVR

Mikrokontroler ini dicirikan oleh sebilangan besar parameter, kerana ia adalah kedua-dua peranti kawalan perisian yang kompleks dan peranti elektronik (microcircuit). Awalan "mikro" dalam nama mikrokontroler bermakna ia dilakukan menggunakan teknologi mikroelektronik.

Semasa operasi, mikrokontroler membaca arahan dari memori atau pelabuhan input dan melaksanakannya. Apa maksud setiap arahan ditentukan oleh sistem arahan mikrokontroler. Sistem perintah tertanam dalam seni bina mikrokontroler dan pelaksanaan kod perintah dinyatakan dalam prestasi operasi mikro tertentu oleh unsur-unsur dalaman mikrokircuit.

Mikrokontroler membenarkan kawalan fleksibel pelbagai peranti elektronik dan elektrik. Sesetengah model mikropengawal sangat kuat supaya mereka boleh menukar geganti secara langsung (contohnya, kepada Ganjaran Krismas).

Pengendali mikro, sebagai peraturan, tidak berfungsi sendiri, tetapi disolder ke dalam litar di mana, selain itu, skrin, input keyboard, pelbagai sensor, dan lain-lain disambungkan.

Perisian untuk mikrokontroler boleh menarik perhatian mereka yang suka "mengejar bit", kerana memori dalam mikrokontroler biasanya berkisar antara 2 hingga 128 Kb. Sekiranya kurang, maka anda perlu menulis di assembler atau Fort, jika boleh, gunakan versi khas BASIC, Pascal, tetapi kebanyakannya C. Sebelum akhirnya mengatur mikrokontroler, ia diuji dalam emulator - perisian atau perkakasan.

Persoalan mungkin timbul: adakah mikropemproses dan mikrokontroler hanya nama yang berbeza untuk peranti yang sama, atau masih perkara yang berbeza?

Mikropemproses adalah peranti pusat mana-mana komputer, yang dibuat oleh teknologi bersepadu. Nama itu sendiri menunjukkan bahawa terdapatnya proses pengkomputeran. Untuk membuat komputer daripada itu, walaupun ia tidak terlalu moden dan berkuasa (ingat pembinaan amatur Radio 86 atau Sinclair), ia mesti ditambah dengan peranti luaran. Pertama sekali, ia adalah RAM dan pelabuhan input untuk mengeluarkan maklumat.

Mikrokontroler ini mempunyai pemproses, RAM, memori program, dan tambahan pula, satu set peranti periferi yang menjadikan pemproses menjadi komputer berfungsi sepenuhnya. Menurut istilah lama zaman Soviet, peranti tersebut dipanggil komputer mikro cip tunggal. Tetapi pengkomputeran Soviet, seperti yang anda ketahui, telah mencapai kebuntuan, dan dengan itu OMEVM.

Tetapi teknologi komputer asing tidak tetap, oleh itu OMEVM dikenali sebagai pengawal (dari bahasa Inggeris. Kawalan - untuk mengurus, mengawal). Dan sebenarnya pengendali ternyata sangat sesuai untuk mengawal pelbagai peralatan, bahkan tidak terlalu rumit.

MICROCONTROLLER tidak lagi pemproses, tetapi juga bukan komputer.

Pemproses pusat di setiap komputer adalah komputer utama. Walaupun komputer tidak bertujuan semata-mata untuk beban pengiraan, pemproses adalah elemen utama di dalamnya. Tetapi bukan sahaja komputer mempunyai pemproses.

Sekiranya anda memikirkannya dan melihat dengan lebih dekat, anda boleh mendapati bahawa pemproses digunakan di kebanyakan peralatan rumah. Hanya di sana mereka tidak menggunakan pemproses seperti dalam komputer, tetapi mikropemproses dan juga mikrokontroler.

Jadi, apa mikropengawal dan bagaimana ia berbeza daripada pemproses sebenar atau komponen elektronik yang sama sekali berbeza?

Litar bersepadu atau litar bersepadu yang besar adalah pemproses. Microprocessors pada dasarnya adalah pemproses yang sama, tetapi kerana awalan "mikro" intipati mereka ditentukan bahawa mereka adalah kecil daripada "saudara besar" mereka. Dalam masa bersejarahnya, pemproses yang mempunyai saiznya boleh menempati lebih dari satu bilik, ia tepat untuk menamakan mereka sebagai dinosaur yang telah punah oleh pemproses makro, untuk entah bagaimana menyusunnya dalam idea elektronik moden.

Mengurangkan saiz dan pemproses yang disusun mengambil ruang kurang dan boleh diletakkan dalam produk yang lebih padat, ini adalah mikropemproses. Tetapi pemproses itu sendiri boleh melakukan sedikit, kecuali menghantar data antara daftar dan melakukan beberapa operasi aritmetik dan logik pada mereka.

Untuk mikropemproses untuk menghantar data ke memori, ingatan yang sama mesti sama ada pada cip itu sendiri, di mana elemen pemproses itu sendiri terletak, atau disambungkan ke RAM luaran yang dibuat dalam bentuk cip atau modul berasingan.

Selain ingatan, pemproses mesti berinteraksi dengan peranti luaran - periferal. Jika tidak, manfaat apa yang boleh diharapkan dari kerja pemproses, mencampurkan dan menggerakkan data ke belakang dan sebagainya. Intinya ialah apabila pemproses berinteraksi dengan peranti I / O. Pada komputer, ia adalah papan kekunci, tetikus, dan peranti paparan sebagai paparan, pilihan pencetak dan, sebagai contoh, pengimbas, sekali lagi untuk memasukkan maklumat.

Untuk mengawal peranti I / O, litar penampan dan elemen yang sesuai adalah sangat diperlukan. Berdasarkan pada mereka, perkakasan antara muka yang dipanggil dilaksanakan. Cara berinteraksi dengan elemen antara muka memerlukan kehadiran litar port input / output, dekoder alamat dan pembentuk bas dengan litar penyangga untuk meningkatkan kapasiti beban mikropemproses.

Integrasi pemproses dengan semua elemen tambahan yang diperlukan agar produk ini dapat dibuang ke dalam beberapa jenis pembinaan lengkap dan menyebabkan pembentukan mikrokontroler. Cip mikrocircuit atau mikrokontroler melaksanakan litar pemproses dan litar antaramuka pada cip tunggal.

Satu cip lengkap yang mengandungi hampir segala-galanya, supaya ini cukup untuk membina produk siap adalah contoh pengawal mikro biasa. Contohnya, jam tangan elektronik atau jam penggera mempunyai mikropengawal dalam yang melaksanakan semua fungsi peranti sedemikian. Peranti periferal individu disambungkan secara langsung kepada kaki mikrokontroler mikrokontroler, atau unsur tambahan atau mikrosirkuit integrasi tahap kecil atau sederhana dikongsi.

Mikrokontroler digunakan secara meluas dalam produk yang mengandungi keseluruhan sistem semata-mata dalam satu microcircuit kecil, sering dipanggil mikro. Sebagai contoh, kad kredit "cip" mengandungi mikropengawal dalam di dalam asas plastik. Tablet interkom juga mengandungi mikropengawal dalam. Dan contoh-contoh penggunaan dan penggunaan mikrokontroler sangat luas di dunia moden yang mudah untuk mengesan kehadiran pengawal dalam mana-mana peranti lebih pintar dari mainan kanak-kanak ke alat dengar telefon wayarles.