Kas yra mikrovaldikliai - paskirtis, prietaisas, programinė įranga

Mikrovaldiklis - Tai yra speciali mikroschema, skirta valdyti įvairius elektroninius prietaisus. Mikrokontroleriai pirmą kartą pasirodė tais pačiais metais kaip ir bendrosios paskirties mikroprocesoriai (1971).

Mikrokontrolerių kūrėjai iškėlė išradingą idėją - sujungti procesorių, atmintį, ROM ir periferinius įrenginius viename korpuse, kuris atrodo kaip įprastas mikroschema. Nuo to laiko mikrovaldiklių gamyba kasmet daug kartų viršija procesorių gamybą, o poreikis jų nemažėjo.

Mikrovaldiklius gamina dešimtys kompanijų, gaminami ne tik modernūs 32 bitų mikrovaldikliai, bet ir 16, ir net 8 bitų (pvz., „I8051“ ir jų analogai). Kiekvienoje šeimoje dažnai galite rasti beveik tapačius modelius, kurie skiriasi CPU greičiu ir atminties dydžiu.

Faktas yra tas, kad mikrovaldikliai daugiausia naudojami įterptosiose sistemose, žaisluose, staklėse, buitiniuose prietaisuose, namų automatika - kur jums reikia ne procesoriaus galios, o pusiausvyros tarp kainos ir pakankamo funkcionalumo.

Štai kodėl vis dar naudojami seniausių tipų mikrovaldikliai - jie gali padaryti daug: pradedant automatiškai atidaryti duris ir įjungti vejos drėkinimą, ir integruoti į išmaniųjų namų sistema. Tuo pačiu metu yra galingesnių mikrovaldiklių, kurie gali atlikti šimtus milijonų operacijų per sekundę ir yra susieti su periferiniais prietaisais „prie dantų“. Jie turi atitinkamas užduotis. Taigi kūrėjas pirmiausia įvertina užduotį ir tik tada pasirenka jai tinkamą aparatinę įrangą.

Šiandien yra daugiau nei 200 mikrovaldiklių, suderinamų su i8051, modifikacijų, pagamintų dviejų dešimčių kompanijų, ir daugybė kitų tipų mikrovaldiklių. Kūrėjai yra populiarūs tarp 8 bitų PIC mikrokontrolerių iš „Microchip Technology“ ir AVR iš „Atmel“, 16 bitų MSP430 iš TI ir 32 bitų mikrokontrolerių, ARM architektūra, kurią sukūrė „ARM Limited“ ir parduoda licencijas savo įmonėms.

16 bitų 28 kontaktų PDIP PIC24 mikrovaldiklis

Mikrovaldiklis „Atmel AVR ATmega8“ DIP pakuotėje

Mikrovaldiklio įtaisas AVR

Mikrokontroleris pasižymi dideliu parametrų skaičiumi, nes tai yra ir sudėtingas programinės įrangos valdomas įrenginys, ir elektroninis įrenginys (mikroschema). Priešdėlis „micro“ mikrovaldiklio pavadinime reiškia, kad jis atliekamas naudojant mikroelektroninę technologiją.

Veikimo metu mikrovaldiklis skaito komandas iš atminties ar įvesties prievado ir vykdo jas. Ką reiškia kiekviena komanda, nustato mikrovaldiklio komandų sistema. Komandų sistema yra integruota į mikrovaldiklio architektūrą, o komandos kodo vykdymas išreiškiamas atliekant tam tikrus mikrooperacijas vidiniais mikroschemų elementais.

Mikrovaldikliai leidžia lanksčiai valdyti įvairius elektroninius ir elektrinius prietaisus. Kai kurie mikrovaldiklių modeliai yra tokie galingi, kad gali tiesiogiai perjungti reles (pavyzdžiui, į Kalėdinės girliandos).

Mikrokontroleriai, kaip taisyklė, neveikia atskirai, bet yra sudedami į grandinę, kurioje, be jos, yra prijungti ekranai, klaviatūros įėjimai, įvairūs jutikliai ir kt.

Mikrokontrolerių programinė įranga gali patraukti tų, kurie mėgsta „vytis bitus“, dėmesį, nes mikrokontrolerių atmintis paprastai svyruoja nuo 2 iki 128 Kb. Jei mažiau, tada jūs turite rašyti „assembler“ ar „Fort“, jei įmanoma, naudoti specialias „BASIC“, „Pascal“, bet dažniausiai „C“ versijas. Prieš galutinai programuojant mikrovaldiklį, jis išbandomas emuliatoriuose - programinėje ar aparatinėje įrangoje.

Gali kilti klausimas: ar mikroprocesorius ir mikrovaldiklis yra tik skirtingas to paties įrenginio pavadinimas, ar vis dėlto tai skirtingi dalykai?

Mikroprocesorius yra centrinis bet kurio kompiuterio įtaisas, pagamintas naudojant integruotą technologiją. Pats pavadinimas rodo, kad būtent jame vyksta skaičiavimo procesai. Kad iš jo būtų pagamintas kompiuteris, net jei jis nėra labai modernus ir galingas (atsiminkite mėgėjiškas „Radio 86“ ar „Sinclair“ konstrukcijas), jis turi būti papildytas išoriniais prietaisais. Visų pirma, tai yra RAM ir įvesties prievadai informacijai išvesti.

Mikrovaldiklyje yra procesorius, RAM, programos atmintis, be to, visas periferinių įrenginių rinkinys, kuris procesorių paverčia visiškai funkciniu kompiuteriu. Pagal senąją sovietmečio terminiją tokie įtaisai buvo vadinami vieno lusto mikrokompiuteriais. Bet sovietinė kompiuterija, kaip žinote, pasiekė aklavietę, o kartu su ja ir OMEVM.

Tačiau užsienio kompiuterinė technologija nestovėjo vietoje, todėl OMEVM tapo vadinama valdytoja (iš anglų kalbos. Kontrolė - valdyti, valdyti). Ir iš tikrųjų valdikliai pasirodė labai tinkami valdyti įvairią įrangą, net nėra labai sudėtinga.

MICROCONTROLLER yra ne procesorius, bet ir ne kompiuteris.

Kiekvieno kompiuterio centrinis procesorius yra pagrindinis kompiuteris. Nors kompiuteris nėra skirtas tik skaičiavimo apkrovoms, procesorius yra pagrindinis jo elementas. Bet ne tik kompiuteris turi procesorių.

Jei pagalvosite apie tai ir atidžiau, galite pastebėti, kad procesoriai naudojami daugumoje buitinių prietaisų. Tik ten jie naudoja ne tokius procesorius kaip kompiuteryje, bet mikroprocesorius ir net mikrovaldiklius.

Taigi, kas yra mikrovaldiklis ir kuo jis skiriasi nuo tikrojo procesoriaus, ar tai yra visiškai skirtingi elektroniniai komponentai?

Didelės integruotos grandinės arba integruotos grandinės yra procesoriai. Mikroprocesoriai iš esmės yra tie patys procesoriai, tačiau dėl priešdėlio „mikro“ esmė lemia, kad jie yra miniatiūriniai nei jų „didieji“ broliai. Istoriniu metu tokio dydžio procesorius galėjo užimti daugiau nei vieną kambarį, ir buvo teisinga juos vadinti išnykusiais makroprocesorių dinozaurais, siekiant juos kažkaip išdėstyti šiuolaikinėje elektronikos idėjoje.

Sumažintas dydis ir išdėstytas procesorius užima mažiau vietos ir gali būti dedamas į kompaktiškesnį gaminį, tai yra mikroprocesorius. Bet pats procesorius gali padaryti mažai, išskyrus siųsti duomenis tarp registrų ir atlikti kai kurias aritmetines bei logines operacijas.

Kad mikroprocesorius galėtų siųsti duomenis į atmintį, ši atmintis turi būti pačiame luste, kuriame yra pats procesoriaus elementas, arba prijungta prie išorinės RAM, padarytos atskiro lusto ar modulio pavidalu.

Be atminties, procesorius turi sąveikauti ir su išoriniais įrenginiais - periferiniais įrenginiais. Priešingu atveju, kokios naudos galima tikėtis iš procesoriaus darbo, maišant ir perkeliant duomenis pirmyn ir atgal. Esmė ta, kai procesorius sąveikauja su I / O įrenginiais. Kompiuteryje tai yra klaviatūra, pelė ir rodymo įrenginiai kaip ekranas, pasirinktinai spausdintuvas ir, pavyzdžiui, skaitytuvas, vėl įvedantys informaciją.

Norint valdyti įvesties / išvesties įrenginius, būtinos tinkamos buferinės grandinės ir elementai. Jų pagrindu yra įdiegta vadinamoji sąsaja aparatinė įranga. Sąveikos su sąsajos elementais būdams reikia, kad būtų įvesties / išvesties jungčių grandinės, adresų dekoderiai ir magistralių formavimo įrenginiai su buferio grandinėmis, kad padidėtų mikroprocesoriaus apkrovos talpa.

Procesoriaus integracija su visais reikalingais papildomais elementais, kad šis produktas supilamas į kažkokį baigtą konstrukciją ir lemia mikrovaldiklio formavimąsi. Mikroschema arba mikrovaldiklio lustas įgyvendina procesoriaus ir sąsajos grandines viename luste.

Autonominis lustas, kuriame yra beveik viskas, kad to pakaktų gatavam produktui sukurti, yra tipiško mikrovaldiklio pavyzdys. Pavyzdžiui, riešinis elektroninis laikrodis arba žadintuvas turi viduje esantį mikrovaldiklį, kuris įgyvendina visas tokio prietaiso funkcijas. Atskiri periferiniai įtaisai yra tiesiogiai prijungti prie mikrovaldiklio mikro grandinės kojų, arba dalijamasi papildomais elementais ar mažos ar vidutinės integracijos mikro grandinėmis.

Mikrokontroleriai yra plačiai naudojami gaminiuose, kuriuose visa sistema yra išimtinai vienoje miniatiūrinėje mikroschemoje, dažnai vadinamoje mikrokomplektu. Pvz., „Lusto“ kreditinėje kortelėje yra mikrovaldiklis, esantis plastikinėje bazėje. Intercom tabletė taip pat viduje yra mikrovaldiklis. O mikrovaldiklių naudojimo ir taikymo pavyzdžiai šiuolaikiniame pasaulyje yra tokie gausūs, kad bet kuriame daugiau ar mažiau intelektualiame įrenginyje nuo vaikų žaislo iki belaidžio mobiliojo telefono ausinių lengva nustatyti valdiklio buvimą.