Categorías: Electrónica práctica, Circuitos microcontroladores
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Acerca de los microcontroladores para principiantes: historial de creación, tipos principales y diferencias
Contenido:
Información general sobre el dispositivo de microcontroladores y fechas principales.
Los microcontroladores son una parte integral de la vida de una persona moderna. Se utilizan desde juguetes infantiles para procesar sistemas de control. Gracias al uso de microcontroladores, los ingenieros lograron lograr una mayor velocidad de fabricación y calidad del producto en casi todas las áreas de producción.
Este material es una descripción general de las fechas clave en la historia de los microcontroladores. Esta no es una guía técnica, faltan muchas sutilezas y puntos.
Requisitos previos para la aparición de sistemas de microprocesadores y microcontroladores
Para comprender las razones de la aparición y el desarrollo de la tecnología de microprocesador, eche un vistazo a las características y características de las primeras computadoras. ENIAC - la primera computadora, 1946. Peso: 30 toneladas, ocupaba toda la sala o 85 metros cúbicos de volumen en el espacio. Gran disipación de calor, consumo de energía, mal funcionamiento constante debido a los conectores electrónicos de la lámpara. Los óxidos provocaron la desaparición de los contactos y la lámpara perdió contacto con el tablero. Mantenimiento continuo requerido.
La tecnología informática se desarrolló y para fines de los años 60 había alrededor de 30 mil en el mundo, incluidas las computadoras universales y las mini computadoras. Los mini de esa época eran del tamaño de un armario.
Por cierto, en 1969 ya se inventó el prototipo de Internet: ARPANET (Red de agencias de proyectos de investigación avanzada en inglés).
Paralelamente, se desarrollaron tecnologías de semiconductores: en 1907, trabajaron en detectores y electroluminiscencia de semiconductores. En la década de 1940, diodos y transistores. Todo esto condujo al advenimiento de la tecnología integrada. Robert Neuss En 1959, inventó un circuito integrado (en adelante denominado IC o MS).
Importante:
Intel - hizo una gran contribución al desarrollo de microcontroladores. Fundadores: Robert Noyce, Gordon Moore y Andrew Grove. Fue fundado en 1968.
Hasta cierto momento, la compañía produjo dispositivos de memoria. El primero fue el MS "3101" - 64 bits, Schottky - RAM estática bipolar.
La siguiente fue la invención del "4004", un microprocesador con 2300 p / p de transistores en su composición, no peor en rendimiento que ENIAC, pero más pequeño que una palma. Es decir El tamaño del microprocesador 4004 fue mucho menor en muchos órdenes de magnitud.
Arquitectura, programación, implementación física.
El arquitecto del primer microprocesador se convirtió en ... Ted Hoffsistemas de comando Stan mazor. Federico Fagin - Diseñó el cristal. Pero inicialmente, Intel no poseía todos los derechos de este chip y, después de haber pagado $ 60,000 a Busicom, obtuvo todos los derechos. Pronto, este último se declaró en quiebra.
Para popularizar e introducir nuevas tecnologías, Intel realizó una campaña publicitaria y educativa.
Posteriormente, otros fabricantes de productos electrónicos anunciaron la creación de dichos dispositivos.
Esto es interesante:
4004: chip p-MOS de 4 bits.
El siguiente paso fue el lanzamiento del procesador 8008 en 1972. A diferencia del modelo anterior, se parece más a los modelos modernos. 8008 - 8 bits, tiene una batería, 6 registros de propósito general, un puntero de pila, 8 registros de dirección, comandos de E / S.
Evento:
Y en 1973, se inventó la configuración de microprocesador más exitosa, que todavía es clásica: es un "8080" de 8 bits.
Seis meses después, Intel tenía un serio competidor: Motorola con el procesador 6800, tecnología n-MOS, una estructura de tres buses con un bus de direcciones de 16 bits. Un sistema de interrupción más potente, necesita suficiente voltaje para suministrarlo y no tres, como el "8080".Además, los equipos eran más simples y más cortos.
Hasta hoy, la confrontación entre las familias de microprocesadores de estos fabricantes continúa.
Aceleró la velocidad y amplió las capacidades de los microprocesadores con la introducción de microprocesadores de 16 bits. El primero de ellos fue el 8086 de Intel. Fue utilizado en IBM para crear las primeras computadoras personales.
Procesador “68000”: respuesta de 16 bits de Motorola, utilizada en computadoras ATARI y Apple
Las PC se han vuelto populares para una amplia audiencia Espectro ZX. Instalaron procesadores "Z80", de Sinclair Research Ltd. Una de las principales razones de su popularidad es que no necesita comprar un monitor, ya que Spectrum, como las consolas modernas, estaba conectado a un televisor y a una grabadora de cinta normal como dispositivo para grabar y almacenar programas y datos.
Las microcomputadoras son el paso principal en la aplicación masiva de la automatización informática en el campo del control. Dado que la tarea principal en la automatización es el control y la regulación de los parámetros, el término "controlador" se ha fijado en este entorno.
Después de la perestroika, comenzó la importación activa de tecnología informática, y el nombre "microcomputadoras de un solo chip" fue suplantado por la palabra "Microcontrolador" (para más detalles sobre cómo el microcontrolador difiere del microprocesador, consulte aquí) Propósito y disposición de los microcontroladores.).
Y la primera patente en la URSS para microcomputadoras de un solo chip se emitió en 1971 a M. Kochren y G. Boone, de Texas Instruments. Desde entonces, además del procesador, también se colocaron silicio y dispositivos adicionales en el cristal de silicio.
El final de los años setenta es una nueva ola de competencia entre Intel y Motorola. La razón de esto fue dos presentaciones, es decir, en 76 Intel lanzó el i8048, y Motorola, solo 78, el mc6801, que era compatible con el microprocesador mc6800 anterior.
Después de 4 años, para el año 80, Intel lanza populares y aún MK i8051. Fue el nacimiento de una gran familia que vive hasta el día de hoy. Los principales fabricantes del mundo producen microcontroladores altamente modificados en esta arquitectura para una amplia gama de tareas.
Para su época, tenía 128,000 transistores impensables. Esto era cuatro veces la cantidad en el procesador i8086.
En 2017 y la última década, los siguientes tipos de microcontroladores son los más comunes:
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Microcontroladores PIC de 8 bits de Microchip Technology y AVR de Atmel;
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TI MSP430 de 16 bits;
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Microcontroladores de 32 bits, arquitectura ARM. Los desarrolladores lo venden a varias compañías, sobre la base de las cuales se producen muchos productos diferentes.
En la Unión Soviética, la tecnología no se detuvo. Los científicos no solo copiaron los desarrollos extranjeros más exitosos e interesantes, sino que también se dedicaron al desarrollo de proyectos únicos. Así, en 1979, el K1801BE1 se desarrolló en el Instituto de Investigación de TT, esta microarquitectura se llamaba "Electrónica del SC" y tenía 16 bits.
Ver también: Tipos y disposición de microcontroladores AVR
Diferencias de microcontroladores
Los microcontroladores se pueden dividir de acuerdo con los siguientes criterios:
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Capacidad;
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Sistema de mando;
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Arquitectura de la memoria.
La profundidad de bits es la longitud de una palabra procesada por el controlador o procesador, cuanto más grande es, más rápido el microcontrolador puede procesar grandes cantidades de datos, pero este enfoque no siempre es cierto, se exponen requisitos individuales para cada tarea, tanto en velocidad como en el método de procesamiento, por ejemplo, El uso de un microprocesador ARM de 32 bits para trabajar en dispositivos simples que funcionan con palabras de 8 bits puede no estar justificado tanto por la conveniencia de escribir un programa y procesar información, como por el costo en sí mismo.
Sin embargo, según las estadísticas para 2017, el costo de tales controladores está disminuyendo activamente, y si continúa así, será más barato que los controladores PIC más simples, si hay un conjunto de funciones mucho más grande. Solo una cosa no está clara: este es un movimiento de marketing y una subestimación de los precios, o un progreso tecnológico real.
La división ocurre en:
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8 bits
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16 bits
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32 bits
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64 bits
División por tipo de sistema de comando:
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Arquitectura RISC, o sistema de comando abreviado. Se centra en la ejecución rápida de comandos básicos en 1, con menos frecuencia 2 ciclos de máquina, y también tiene una gran cantidad de registros universales y una forma más larga de acceder a la memoria permanente. Arquitectónico para sistemas UNIX;
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Arquitectura CISC, o un sistema completo de instrucciones, trabajo directo con memoria, un mayor número de instrucciones, un pequeño número de registros (orientados a trabajar con memoria), la duración de las instrucciones de 1 a 4 ciclos de máquina son características. Un ejemplo son los procesadores Intel.
División por tipo de memoria:
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Arquitectura de von Neumann - la característica principal es el área de memoria común para comandos y datos, cuando se trabaja con dicha arquitectura como resultado de un error del programador, los datos se pueden escribir en el área de memoria del programa y la ejecución del programa será imposible. La transferencia de datos y la búsqueda de comandos no se pueden realizar simultáneamente por los mismos motivos. Diseñado en 1945.
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Arquitectura de Harvard - memoria de datos separada y memoria de programa, utilizada en la primera en las computadoras de la familia Mark. Diseñado en 1944.
Conclusiones
Como resultado de la introducción de sistemas de microprocesador, el tamaño de los dispositivos disminuyó y la funcionalidad aumentó. La elección de arquitectura, profundidad de bits, sistema de comando, estructura de memoria afecta el costo final del dispositivo, ya que con una sola producción la diferencia de precio puede no ser significativa, pero con la replicación puede ser más que tangible.
E-book -Guía para principiantes de microcontroladores AVR
Instrucciones paso a paso para programar y crear dispositivos en microcontroladores AVR
Para los ingenieros electrónicos especializados en el diseño de dispositivos de microcontroladores, el término "inicio rápido"". Se refiere al caso cuando es necesario realizar la prueba en poco tiempo. microcontrolador y hacerle realizar las tareas más simples.
El objetivo es dominar la tecnología de programación y obtener rápidamente un resultado específico sin entrar en detalles. La presentación completa, habilidades y destrezas aparecerán más adelante en el proceso.
Para aprender a trabajar con microcontroladores en el modo de "inicio rápido", aprender a programarlos y crear varios dispositivos electrónicos inteligentes útiles se puede hacer fácilmente mediante cursos de video de capacitación en los que se presentan todos los puntos principales en los estantes.
La metodología para un estudio rápido de los principios de trabajo con microcontroladores se basa en el hecho de que es suficiente dominar el microcircuito básico para luego hacer programas con confianza para sus otras variedades. Gracias a esto, los primeros experimentos sobre programación de microcontroladores pasan sin mucha dificultad. Habiendo obtenido conocimientos básicos, puede comenzar a desarrollar sus propios diseños.
Por el momento, Maxim Selivanov tiene 4 cursos sobre creación de dispositivos en microcontroladores, basados en el principio de simple a complejo.
1. Programación de microcontroladores para principiantes.
El curso es para aquellos que ya están familiarizados con los conceptos básicos de electrónica y programación, que conocen los componentes electrónicos básicos, ensamblan circuitos simples, saben cómo sostener un soldador y quieren ir a un nivel completamente nuevo, pero posponen constantemente esta transición debido a dificultades para dominar material nuevo.
El curso es perfecto para aquellos que recientemente han hecho sus primeros intentos de aprender la programación de microcontroladores, pero están listos para renunciar a todo porque no funciona o funciona, pero no como lo necesita (¿es familiar?!).
El curso será útil para aquellos que ya recolectan circuitos simples (o tal vez no) en microcontroladores, pero no comprenden bien la esencia de cómo funciona el microcontrolador y cómo interactúa con dispositivos externos.
2. Programación de microcontroladores en lenguaje C
El curso está dedicado a enseñar la programación de microcontroladores en lenguaje C. Una característica distintiva del curso es el estudio del idioma a un nivel muy profundo. La capacitación se lleva a cabo en el ejemplo de los microcontroladores AVR.Pero, en principio, es adecuado para quienes usan otros microcontroladores.
El curso está diseñado para un oyente capacitado. Es decir, el curso no cubre los fundamentos básicos de la informática y la electrónica y los microcontroladores. Pero, para dominar el curso, necesitará un conocimiento mínimo sobre la programación de microcontroladores AVR en cualquier idioma. El conocimiento de la electrónica es deseable, pero no obligatorio.
El curso es ideal para aquellos que acaban de comenzar a estudiar la programación de microcontroladores AVR en lenguaje C y desean profundizar sus conocimientos. Muy adecuado para aquellos que saben programar microcontroladores en otros idiomas. Y también es adecuado para programadores ordinarios que desean profundizar su conocimiento del lenguaje C.
3. Crear dispositivos en microcontroladores en lenguaje C
Este curso es para aquellos que no quieren limitar su desarrollo a ejemplos simples o listos. El curso es perfecto para aquellos que necesitan crear dispositivos interesantes con una comprensión completa de cómo funcionan. El curso es adecuado para aquellos que ya están familiarizados con la programación de microcontroladores en C y aquellos que los han estado programando durante mucho tiempo.
El material del curso se centra principalmente en la práctica del uso. Se consideran los siguientes temas: identificación por radiofrecuencia, reproducción de sonido, intercambio de datos inalámbrico, trabajo con pantallas TFT a color, pantalla táctil, trabajo con el sistema de archivos de la tarjeta SD FAT.
4.Programación de pantallas NEXTION
Las pantallas NEXTION son pantallas programables con una pantalla táctil y UART para crear una variedad de interfaces en la pantalla. Para la programación, se utiliza un entorno de desarrollo muy conveniente y simple, que le permite crear incluso interfaces muy complejas para varios dispositivos electrónicos en solo un par de noches. Y todos los comandos se transmiten a través de la interfaz UART al microcontrolador o computadora. El material del curso se compila de simple a complejo.
Este curso está diseñado para aquellos que tienen al menos un poco de experiencia en la programación de microcontroladores o arduino. El curso es perfecto para aquellos que ya han intentado estudiar pantallasNextion. ¡Aprenderá mucha información nueva del curso, incluso si cree que ha estudiado bien la pantalla!
Ver también en bgv.electricianexp.com
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