Što su mikrokontroleri - svrha, uređaj, softver

mikrokontrolera - Ovo je poseban čip dizajniran za kontrolu raznih elektroničkih uređaja. Mikrokontroleri su se prvi put pojavili iste godine kao i mikroprocesori opće namjene (1971).

Programeri mikrokontrolera smislili su genijalnu ideju - da kombiniraju procesor, memoriju, ROM i periferne uređaje unutar jednog kućišta koje izgleda poput običnog mikro kruga. Od tada, proizvodnja mikrokontrolera godišnje mnogo puta premašuje proizvodnju procesora, a potreba za njima nije se smanjila.

Mikrokontrolere proizvodi desetak tvrtki, a proizvode se ne samo moderni 32-bitni mikrokontroleri, već i 16, pa čak i 8-bitni (poput i8051 i analoga). Unutar svake obitelji često možete pronaći gotovo identične modele koji se razlikuju u brzini procesora i veličini memorije.

Činjenica je da se mikrokontroleri uglavnom koriste u ugrađenim sustavima, igračkama, alatnim strojevima, masovnim kućnim aparatima, kućna automatizacija - tamo gdje ne trebate snagu procesora, već ravnotežu između cijene i dovoljne funkcionalnosti.

Zato se još uvijek koriste najstariji tipovi mikrokontrolera - oni mogu učiniti puno: od automatski otvaranja vrata i uključivanja navodnjavanja travnjaka do integracije u sustav pametnog doma, U isto vrijeme, postoje snažniji mikrokontroleri koji mogu obavljati stotine milijuna operacija u sekundi i vezani su uz periferne uređaje "do zuba". Imaju odgovarajuće zadatke. Dakle, programer najprije procjenjuje zadatak, a tek potom odabire odgovarajući hardver za njega.

Do danas postoji više od 200 modifikacija mikrokontrolera kompatibilnih s i8051, koje su proizvele dvije desetine tvrtki, te veliki broj drugih vrsta mikrokontrolera. Programerima su popularni 8-bitni PIC mikrokontroleri Microchip Technology i AVR iz Atmela, 16-bitni MSP430 od TI-a, kao i 32-bitni mikrokontroleri, ARM arhitektura, koji je razvio ARM Limited i prodaje licence drugim kompanijama za njihovu proizvodnju.

16-bitni 28-polni PDIP PIC24 mikrokontroler

mikrokontrolera Atmel AVR ATmega8 u DIP paketu

Uređaj za mikrokontrolere AVR

Mikrokontroler se odlikuje velikim brojem parametara, budući da je i složen softverski upravljani uređaj i elektronički uređaj (mikro krug). Prefiks "mikro" u nazivu mikrokontrolera znači da se izvodi mikroelektroničkom tehnologijom.

Tijekom rada, mikrokontroler čita naredbe iz memorijskog ili ulaznog ulaza i izvršava ih. Što svaka naredba znači određuje sustav naredbi mikrokontrolera. Komandni sustav ugrađen je u arhitekturu mikrokontrolera, a izvršenje naredbenog koda izraženo je izvođenjem određenih mikrooperacija unutarnjim elementima mikro kruga.

Mikrokontroleri omogućuju fleksibilno upravljanje raznim elektroničkim i električnim uređajima. Neki su modeli mikrokontrolera toliko snažni da mogu izravno prebacivati ​​releje (na primjer, na Božićni vijenci).

Mikrokontroleri u pravilu ne rade sami, već su lemljeni u krug u kojem su, osim njega, spojeni zasloni, ulazi tipkovnice, razni senzori itd.

Softver za mikrokontrolere može privući pažnju onih koji vole "juriti bitove", jer se memorija u mikrokontrolerima obično kreće od 2 do 128 Kb. Ako je manje, onda morate pisati u asembleru ili Fort-u, ako je moguće, koristiti posebne verzije BASIC, Pascal, ali uglavnom C. Prije nego što napokon programirate mikrokontroler, testira se u emulatorima - softveru ili hardveru.

Može se postaviti pitanje: jesu li mikroprocesor i mikrokontroler različito ime istog uređaja ili su to ipak različite stvari?

Mikroprocesor je središnji uređaj bilo kojeg računala, izrađen integriranom tehnologijom. Sam naziv označava da se u njemu događaju računski procesi. Kako bi se računalo napravilo od njega, čak i ako nije vrlo moderno i moćno (sjetite se amaterskih konstrukcija Radia 86 ili Sinclaira), ono se mora dopuniti vanjskim uređajima. Prije svega, to je RAM i ulazni portovi za izlaz podataka.

Mikrokontroler ima procesor, RAM, programsku memoriju, a osim toga, čitav niz perifernih uređaja koji procesor pretvaraju u potpuno funkcionalno računalo. Prema staroj terminologiji sovjetske ere, takvi su se uređaji nazivali jedno-čip mikroračunala. Ali sovjetsko računarstvo je, kao što znate, dostiglo ćorsokak, a s njim i OMEVM.

No strana računalna tehnologija nije stajala mirno, pa su OMEVM počeli nazivati ​​kontrolori (od engl. Control - upravljati, kontrolirati). A u stvari, pokazalo se da su kontroleri vrlo prikladni za kontrolu razne opreme, čak i ne baš vrlo komplicirane.

MICROCONTROLLER više nije procesor, ali ni računalo.

Središnji procesor svakog računala je glavno računalo. Iako računalo nije namijenjeno samo računskom opterećenju, procesor je glavni element u njemu. Ali ne samo da računalo ima procesor.

Ako dobro razmislite i detaljnije pogledate, otkrićete da se procesori koriste u većini kućanskih aparata. Samo tamo koriste ne takve procesore kao u računalu, već mikroprocesore, pa čak i mikrokontrolere.

Dakle, što je mikrokontroler i kako se razlikuje od stvarnog procesora ili su to potpuno različite elektroničke komponente?

Veliki integrirani krugovi ili integrirani sklopovi su procesori. Mikroprocesori su u osnovi isti procesori, ali zbog prefiksa "mikro" njihova se suština utvrđuje da su minijaturniji od svoje "velike" braće. U svoje je povijesno vrijeme procesor svojom veličinom mogao zauzimati više prostorija, s pravom ih je makroprocesorima imenovao izumrlim dinosaurima kako bi ih nekako sredio u modernu ideju elektronike.

Smanjiva veličina i složeni procesor zauzima manje prostora i može se smjestiti u kompaktniji proizvod, to je mikroprocesor. Ali sam procesor može učiniti malo, osim što šalje podatke između registara i izvršava neke aritmetičke i logičke operacije na njima.

Da bi mikroprocesor mogao poslati podatke u memoriju, ta memorija mora biti prisutna na samom čipu, na kojem se nalazi sam procesor, ili spojena na vanjsku RAM memoriju napravljenu u obliku zasebnog čipa ili modula.

Osim memorije, procesor mora komunicirati s vanjskim uređajima - perifernim uređajima. Inače, kakvu korist možete očekivati ​​od rada procesora, miješanja i premještanja podataka naprijed-nazad. Poanta je u tome kada procesor komunicira s I / O uređajima. Na računalu su to tipkovnica, miš i uređaji za prikaz kao prikaz, opcionalno pisač i, na primjer, skener, opet za unos podataka.

Za kontrolu I / O uređaja neophodni su odgovarajući zaštitni krugovi i elementi. Na temelju njih provodi se tzv. Hardver sučelja. Načini interakcije s elementima sučelja zahtijevaju prisutnost ulaznih / izlaznih sklopova, dekoderskih adresa i oblikovača sabirnica s međuspremnicima kako bi se povećala nosivost mikroprocesora.

Integriranje procesora sa svim potrebnim dodatnim elementima kako bi se ovaj proizvod izlio u neku vrstu cjelovite konstrukcije i doveo do stvaranja mikrokontrolera. Čip mikrokontrolera ili mikrokontrolera implementira procesorske i sučeljske sklopove na jednom čipu.

Samostalni čip koji sadrži gotovo sve, tako da je to dovoljno za izradu gotovog proizvoda, primjer je tipičnog mikrokontrolera. Na primjer, ručni elektronički sat ili budilica ima u sebi mikrokontroler koji implementira sve funkcije takvog uređaja. Pojedinačni periferni uređaji spojeni su izravno na noge mikrokontrolera mikrokontrolera ili se dijele dodatni elementi ili mikro krugovi malog ili srednjeg stupnja integracije.

Mikrokontroleri se široko koriste u proizvodima koji sadrže cijeli sustav isključivo u jednom minijaturnom mikrostrukom krugu, koji se često naziva i mikrosestavljanje. Na primjer, "chip" kreditna kartica sadrži mikrokontroler unutar plastične baze. Interkom tablet također sadrži mikrokontroler iznutra. Primjeri upotrebe i primjene mikrokontrolera u suvremenom su svijetu toliko obimni da je lako detektirati prisutnost kontrolera na bilo kojem manje ili više inteligentnom uređaju, od dječje igračke do bežične slušalice za mobitel.