Mik a mikrovezérlők - cél, eszköz, szoftver?

mikrokontroller - Ez egy speciális chip, amely a különféle elektronikus eszközök vezérlésére szolgál. A mikrokontrollerek először ugyanabban az évben jelentkeztek, mint az általános célú mikroprocesszorok (1971).

A mikrokontroller-fejlesztők egy ötletes ötlettel álltak elő - a processzort, a memóriát, a ROM-ot és a perifériákat egyetlen házban kombinálni, amely normális mikroáramkörnek tűnik. Azóta a mikrokontrollerek gyártása évente sokszor meghaladja a processzorok termelését, és ezek iránti igény nem csökkent.

A mikrokontrollereket tucatnyi vállalat gyártja, és nemcsak a modern 32 bites mikrokontrollereket gyártják, hanem 16, sőt 8 bites mikrokontrollereket is (például az i8051 és analógjai). Minden családon belül szinte azonos modelleket találhat, amelyek különböznek a CPU sebességétől és a memória méretétől.

A helyzet az, hogy a mikrovezérlőket főként beágyazott rendszerekben, játékokban, szerszámgépekben, háztartási gépekben, otthoni automatizálás - ahol nem a processzor teljesítményére, hanem az ár és a megfelelő funkcionalitás közötti egyensúlyra van szüksége.

Ezért használják még a legrégebbi típusú mikrovezérlőket - sokat tehetnek: az ajtók automatikus kinyitásától és a pázsitok öntözésének bekapcsolásától a intelligens otthoni rendszer. Ugyanakkor vannak olyan erősebb mikrovezérlők, amelyek másodpercenként több száz millió műveletet tudnak végrehajtani, és amelyeket perifériákkal "a fogakhoz" kötnek. Megfelelő feladatok vannak. Így a fejlesztő először kiértékeli a feladatot, majd csak ezután választja ki a megfelelő hardvert.

A mai napig több mint 200 mikrokontroller-modifikáció van az i8051-rel kompatibilis, két tucat cég gyártja, és számos más típusú mikrokontroller is. A fejlesztők népszerűek a Microchip Technology és az Atmel AVR, 8 bites PIC mikrovezérlői, a TI 16 bites MSP430 és a 32 bites mikrokontrollerek, az ARM architektúra által fejlesztett ARM Limited által, amely licenceket árusít más vállalatoknak gyártásukhoz.

16 bites 28 tűs PDIP PIC24 mikrovezérlő

mikrokontroller Atmel AVR ATmega8 DIP csomagban

Mikrokontroller eszköz AVR

A mikrovezérlőt számos paraméter jellemzi, mivel egyszerre egy komplex szoftvervezérelt eszköz és egy elektronikus eszköz (mikroáramkör). A "mikro" előtag a mikrovezérlő nevében azt jelenti, hogy mikroelektronikai technológiával hajtják végre.

Működés közben a mikrovezérlő leolvassa a memória vagy a bemeneti port parancsoit, és végrehajtja azokat. Az egyes parancsok jelentését a mikrovezérlő parancsrendszer határozza meg. A parancsrendszer be van ágyazva a mikrovezérlő architektúrájába, és a parancskód végrehajtását bizonyos mikroműveletek végrehajtása fejezi ki a mikroáramkör belső elemei által.

A mikrovezérlők lehetővé teszik a különféle elektronikus és elektromos eszközök rugalmas vezérlését. Egyes mikrokontroller modellek annyira nagy teljesítményűek, hogy közvetlenül átkapcsolják a reléket (például a Karácsonyi koszorúkat).

A mikrokontrollerek általában nem működnek egyedül, hanem be van forrasztva egy áramkörbe, amelyen kívül képernyők, billentyűzet-bemenetek, különféle érzékelők stb. Vannak csatlakoztatva.

A mikrovezérlők számára készített szoftver felhívhatja azok figyelmét, akik szeretik a „biteket üldözni”, mivel a mikrovezérlők memóriája általában 2–128 kb. Ha kevesebb, akkor az assemblerben vagy a Fort-ban kell írni, ha lehetséges, a BASIC, Pascal, de leginkább a C speciális verzióival. Mielőtt végül programozza a mikrovezérlőt, tesztelik emulátorokban - szoftverekben vagy hardverekben.

Ez felteheti a kérdést: vajon a mikroprocesszor és a mikrokontroller csak ugyanazon eszköz különféle neve, vagy különféle dolgok?

A mikroprocesszor bármely számítógép központi eszköze, amelyet integrált technológia készít. Maga a név azt jelzi, hogy abban számolnak a számítási folyamatok. Annak érdekében, hogy egy számítógépet belőle készítsen, még akkor is, ha nem túl modern és nagy teljesítményű (emlékezzen a Radio 86 vagy a Sinclair amatőr konstrukcióira), külső eszközökkel kell kiegészíteni. Mindenekelőtt a RAM és a bemeneti portok szolgálják az információk kiadását.

A mikrovezérlőnek van egy processzora, RAM-ja, programmemóriája és emellett egy perifériás eszközkészlet, amely a processzort teljesen működőképes számítógépké alakítja. A szovjet korszak régi terminológiája szerint ezeket az eszközöket egycsipés mikrokomputereknek nevezték. De a szovjet számítástechnika, amint tudod, zsákutcába került, és ezzel vele együtt az OMEVM-et is.

A külföldi számítógépes technológia azonban nem állt helyben, ezért az OMEVM-et vezérlőknek hívták (az angol nyelvből. Control - kezelni, irányítani). Valójában a vezérlők nagyon alkalmasnak bizonyultak különféle berendezések vezérlésére, még nem is nagyon bonyolultak.

A MICROCONTROLLER már nem processzor, hanem számítógép sem.

Az egyes számítógépek központi processzora a fő számítógép. Bár a számítógépet nem kizárólag a számítógépes terheléshez szánják, a processzor a fej eleme benne. De nem csak a számítógép rendelkezik processzorral.

Ha átgondolod, és közelebbről megvizsgálod, rájössz, hogy a legtöbb háztartási készüléken processzorokat használnak. Csak ott használnak nem olyan processzort, mint egy számítógépen, hanem mikroprocesszorokat és akár mikrovezérlőket is.

Tehát mi a mikrovezérlő és hogyan különbözik a tényleges processzortól, vagy ezek teljesen különböző elektronikus alkatrészek?

A nagy integrált áramkörök vagy az integrált áramkörök processzorok. A mikroprocesszorok alapvetően ugyanazok a processzorok, de a „micro” előtag miatt lényegük meghatározzák, hogy miniatűrök, mint „nagy” testvéreik. A történelmi időkben egy méretű processzor egynél több helyet foglalhatott el, helyes volt őket makroprocesszorok kihalt dinoszauruszoknak nevezni, hogy valahogy elrendezzék őket az elektronika modern ötletében.

Kisebb méretű és elrendezett processzor kevesebb helyet foglal el, és egy kompakt termékbe helyezhető, ez a mikroprocesszor. De maga a processzor keveset tud tenni, kivéve az adatokat a nyilvántartások között, és néhány számtani és logikai műveletet elvégezni rajtuk.

Annak érdekében, hogy a mikroprocesszor adatokat küldhessen a memóriához, ennek a memóriának vagy magában a chipen kell lennie, amelyen a processzor elem található, vagy csatlakoztatva kell lennie egy külön chipek vagy modulok formájában készített külső RAM-hoz.

A memórián kívül a processzornak külső eszközökkel - perifériákkal - is kölcsönhatásba kell lépnie. Ellenkező esetben milyen haszonra számíthat a processzor munkája, az adatok keverése és oda-vissza mozgatása. A lényeg az, amikor a processzor kölcsönhatásba lép az I / O eszközökkel. Számítógépen ez egy billentyűzet, egér és megjelenítő eszközök kijelzőként, opcionálisan nyomtatóként és például szkennerként ismét az információk beviteléhez.

Az I / O eszközök vezérléséhez elengedhetetlenek a megfelelő pufferáramkörök és elemek. Ezek alapján megvalósul az úgynevezett interfész hardver. Az interfész elemekkel való kölcsönhatás módjaihoz szükség van a bemeneti / kimeneti port áramkörök, a cím dekóderek és a puffer áramkörökkel rendelkező busz-formázók jelenlétére a mikroprocesszor terhelési kapacitásának növelése érdekében.

A processzor integrálása az összes szükséges kiegészítő elemmel annak érdekében, hogy ez a termék valamilyen komplett konstrukcióba öntsön és mikrokontroller kialakulásához vezetjen. A mikroáramkör vagy mikrovezérlő chip egyetlen processzort és processzort és interfész áramkört valósít meg.

Egy tipikus mikrokontroller példája egy önálló chip, amely szinte mindent tartalmaz, így ez elegendő a késztermék felépítéséhez. Például egy elektronikus karóra vagy ébresztőóra belsejében van egy mikrovezérlő, amely végrehajtja egy ilyen eszköz összes funkcióját. Az egyes perifériás eszközöket közvetlenül a mikrovezérlő mikroáramkörének lábaihoz csatlakoztatják, vagy kisméretű vagy közepes integrációs szintű kiegészítő elemek vagy mikroáramkörök vannak megosztva.

A mikrovezérlőket széles körben használják olyan termékekben, amelyek az egész rendszert kizárólag egy miniatűr mikroáramkörben tartalmazzák, amelyet gyakran mikroegységnek hívnak. Például egy „chip” hitelkártya tartalmaz egy mikrovezérlőt egy műanyag alapban. Intercom tabletta tartalmaz egy mikrokontrollert is benne. A mikrokontrollerek használatának és alkalmazásának példái annyira hatalmasak a modern világban, hogy könnyű felismerni a vezérlő jelenlétét egy többé-kevésbé intelligens eszközben, a gyermekjátékoktól a vezeték nélküli mobiltelefon fejhallgatóig.