Kas yra mikrovaldiklis?

Mikrovaldikliai yra neatsiejama įterptųjų sistemų dalis. Mikrovaldiklis iš esmės yra pigus ir mažas kompiuteris vienoje mikroschemoje, kurį sudaro procesorius, maža atmintis ir programuojami įvesties-išvesties periferiniai įrenginiai. Jie skirti naudoti automatiškai valdomuose produktuose ir įrenginiuose iš anksto nustatytoms ir iš anksto užprogramuotoms užduotims atlikti. Norėdami geriau suprasti, kas iš tikrųjų yra mikrovaldiklis; pažiūrėkime produkto, kuriame naudojamas mikrovaldiklis, pavyzdį. Skaitmeninis termometras, rodantis aplinkos temperatūrą, naudoja mikrovaldiklį, kuris yra prijungtas prie temperatūros jutiklio ir ekrano (pvz., LCD). Mikrovaldiklis čia perima neapdorotą temperatūros jutiklio įvestį, ją apdoroja ir pateikia mažam LCD ekranui, kurį gali skaityti žmogus.Panašiai vienas ar keli mikrovaldikliai naudojami daugelyje elektroninių prietaisų, atsižvelgiant į poreikį ir programų sudėtingumą.

Kur jie naudojami?

Mikrovaldikliai naudojami įterptosiose sistemose, iš esmės įvairiuose gaminiuose ir įrenginiuose, kurie yra aparatinės ir programinės įrangos derinys, ir sukurti tam tikroms funkcijoms atlikti. Keletas įterptųjų sistemų, kuriose naudojami mikrovaldikliai, pavyzdžiai: skalbimo mašinos, prekybos automatai, mikrobangų krosnelės, skaitmeninės kameros, automobiliai, medicinos įranga, išmanieji telefonai, išmanieji laikrodžiai, robotai ir įvairi buitinė technika.

Kodėl mes naudojame mikrovaldiklius?

Mikrovaldikliai naudojami įterptosiose programose naudoti automatiką. Pagrindinė didžiulio mikrovaldiklių populiarumo priežastis yra jų sugebėjimas sumažinti gaminio ar dizaino dydį ir kainą, palyginti su dizainu, kuris kuriamas naudojant atskirą mikroprocesorių, atmintį ir įvesties / išvesties įrenginius.

Mikrovaldikliai turi tokias funkcijas kaip įmontuotas mikroprocesorius, RAM, ROM, nuosekliosios sąsajos, lygiagrečiosios sąsajos, analoginis į skaitmeninį keitiklį (ADC), skaitmeninis į analoginį keitiklį (DAC) ir kt., Todėl aplink jį lengva kurti programas. Be to, mikrovaldiklių programavimo aplinka suteikia plačias galimybes valdyti įvairių tipų programas pagal jų reikalavimus.

Kokie yra skirtingi mikrovaldiklių tipai?

Rinkoje yra daugybė mikrovaldiklių. Įvairios kompanijos, tokios kaip „Atmel“, ARM, „Microchip“, „Texas Instruments“, „Renesas“, „Freescale“, „NXP Semiconductors“ ir kt., Gamina įvairių rūšių mikrovaldiklius su įvairiomis savybėmis. Žvelgiant į įvairius parametrus, tokius kaip programuojama atmintis, blykstės dydis, maitinimo įtampa, įvesties / išvesties kaiščiai, greitis ir kt., Galima pasirinkti tinkamą mikrovaldiklį jų taikymui.

Pažvelkime į šiuos parametrus ir skirtingus mikrovaldiklių tipus pagal šiuos parametrus.

Duomenų magistralė (bitų dydis):

Klasifikuojant pagal bitų dydį, dauguma mikrovaldiklių yra nuo 8 iki 32 bitų (galimi ir didesnių bitų mikrovaldikliai). 8 bitų mikrovaldiklyje duomenų magistralę sudaro 8 duomenų linijos, o 16 bitų mikrovaldiklyje duomenų magistralę sudaro 16 duomenų linijų ir pan. 32 bitų ir aukštesniems mikrovaldikliams.

Atmintis:

Mikrokontroleriams reikalinga atmintis (RAM, ROM, EPROM, EEPROM, „flash“ atmintis ir kt.) Programoms ir duomenims saugoti. Kai kurie mikrovaldikliai turi integruotas atminties mikroschemas, o kitiems reikalinga išorinė atmintis. Jie atitinkamai vadinami įterptosios atminties ir išorinės atminties mikrovaldikliais. Įtaisytos atminties dydis taip pat skiriasi skirtingų tipų mikrovaldikliuose ir paprastai rasite mikrovaldiklius, kurių atmintis yra nuo 4B iki 4Mb.

Įvesties / išvesties kaiščių skaičius:

Mikrovaldikliai skiriasi atsižvelgiant į įvesties-išvesties kaiščių dydžių skaičių. Galima pasirinkti konkretų mikrovaldiklį pagal taikymo reikalavimus.

Instrukcijų rinkinys:

Yra dviejų tipų instrukcijų rinkiniai - RISC ir CISC. Mikrovaldiklis gali naudoti RISC („Reduced Instruction Set Computer“) arba CISC („Complex Instruction Set Computer“). Kaip rodo pavadinimas, RISC sutrumpina operacijos laiką, apibrėždamas instrukcijos laikrodžio ciklą; o CISC leidžia taikyti vieną nurodymą kaip alternatyvą daugeliui nurodymų.

Atminties architektūra:

Yra dviejų tipų mikrovaldikliai - Harvardo atminties architektūros mikroprocesoriai ir Prinstono atminties architektūros mikrovaldikliai.

Štai keletas populiarių mikrovaldiklių tarp studentų ir mėgėjų.

8051 mikrovaldiklių serija (8 bitų)

„Atmel“ AVR mikrovaldikliai („ATtiny“, „ATmega“ serija)

Mikroschemos PIC serijos mikrovaldikliai

„Texas Instruments“ mikrovaldikliai, tokie kaip MSP430

ARM mikrovaldikliai

Mikrovaldiklių ypatybės

Mikrovaldikliai naudojami įterptosiose sistemose dėl jų įvairių funkcijų. Kaip parodyta toliau pateiktoje mikrovaldiklio blokinėje diagramoje, jį sudaro procesorius, įvesties / išvesties kaiščiai, nuoseklieji prievadai, laikmačiai, ADC, DAC ir pertraukimo valdymas.

Procesorius arba procesorius

Procesorius yra mikrovaldiklio smegenys. Kai įvestis pateikiama per įvesties kaiščius ir instrukcijas per programas, ji atitinkamai apdoroja duomenis ir pateikia išvesties kaiščiuose.

Atmintis

Atminties lustai yra integruoti į mikrovaldiklį, kad būtų galima išsaugoti visas programas ir duomenis. Mikrovaldikliuose gali būti įvairių tipų atminties, tokios kaip RAM, ROM, EPROM, EEPROM, „Flash“ atmintis ir kt.

Įvesties-išvesties prievadai

Kiekvienas mikrovaldiklis turi įvesties išvesties prievadus. Atsižvelgiant į mikrovaldiklių tipus, įvesties išvesties kaiščių skaičius gali skirtis. Jie naudojami sąsajai su išoriniais įvesties ir išvesties įrenginiais, tokiais kaip jutikliai, ekranai ir kt.

Serijiniai uostai

Jie palengvina mikrovaldiklių nuosekliąją sąsają su kitais periferiniais įrenginiais. Nuoseklusis prievadas yra nuosekliojo ryšio sąsaja, per kurią informacija perduodama arba išeinama po vieną bitą vienu metu.

ADC ir DAC

Kartais įterptosioms sistemoms reikia konvertuoti duomenis iš skaitmeninių į analoginius ir atvirkščiai. Taigi dauguma mikrovaldiklių yra integruoti su integruotu ADC (analoginis į skaitmeninį keitiklį) ir DAC (skaitmeninis į analoginį keitiklį), kad būtų atliktas reikalingas konversija.

Laikmačiai

Laikmačiai ir skaitikliai yra svarbios įterptųjų sistemų dalys. Jie reikalingi įvairioms operacijoms, tokioms kaip impulsų generavimas, išorinių impulsų skaičiavimas, moduliavimas, svyravimas ir kt.

Pertraukimo kontrolė

Nutraukimo valdymas yra viena iš galingų mikrovaldiklių savybių. Tai tam tikras pranešimas, kuris nutraukia vykstantį procesą ir nurodo atlikti užduotį, apibrėžtą pertraukimo valdymu.

Apibendrinant visa tai, mikrovaldikliai yra tarsi kompaktiški mini kompiuteriai, skirti atlikti konkrečias užduotis įterptosiose sistemose. Turėdami platų funkcijų spektrą, jų svarba ir naudojimas yra didžiulis ir jų galima rasti visų pramonės šakų gaminiuose ir įrenginiuose.