Apie mikrovaldiklius pradedantiesiems - kūrimo istorija, pagrindiniai tipai ir skirtumai

Turinys:

• Mikrovaldiklių kūrimo istorija

• Mikrovaldiklių tipai

• Mikrokontrolerių skirtumai

• Mokymai programuoti ir kurti prietaisus ant mikrovaldiklių

Bendroji informacija apie mikrovaldiklių įtaisą ir pagrindinės datos

Mikrovaldikliai yra neatsiejama šiuolaikinio žmogaus gyvenimo dalis. Jie naudojami nuo vaikų žaislų iki procesų valdymo sistemų. Dėl mikrovaldiklių naudojimo inžinieriams pavyko pasiekti didesnį gamybos greitį ir gaminio kokybę beveik visose gamybos srityse.

Ši medžiaga yra pagrindinių mikrovaldiklių istorijos datų apžvalga. Tai nėra techninis vadovas, trūksta daugybės subtilybių ir punktų.

Mikroprocesorių ir mikrovaldiklių sistemų atsiradimo prielaidos

Norėdami suprasti mikroprocesorių technologijos atsiradimo ir vystymosi priežastis, pažvelkite į pirmųjų kompiuterių savybes ir ypatybes. ENIAC - pirmasis kompiuteris, 1946 m. Svoris - 30 tonų, užėmė visą kambarį arba 85 kubinius metrus tūrio erdvėje. Didelis šilumos išsiskyrimas, energijos suvartojimas, nuolatiniai gedimai dėl elektroninių lempų jungčių. Oksidai lėmė kontaktų išnykimą, lempa prarado ryšį su lenta. Reikalinga nuolatinė priežiūra.

Sukurtos kompiuterinės technologijos ir iki 60-ųjų pabaigos pasaulyje buvo apie 30 tūkst., Įskaitant ir universalius, ir mini kompiuterius. To meto mini buvo spintos dydžio.

Beje, 1969 m. Jau buvo išrastas interneto prototipas - ARPANET (angl. English Advanced Research Projects Agency Network).

Lygiagrečiai vystėsi puslaidininkių technologijos - 1907 m. Buvo naudojami detektoriai ir puslaidininkių elektroliuminescencija. 1940-aisiais, diodai ir tranzistoriai. Visa tai paskatino integruotos technologijos atsiradimą. Robertas Neussas 1959 m. Jis išrado integruotą grandinę (toliau - IC arba MS).

Svarbu:

„Intel“ - padarė didžiulį indėlį kuriant mikrovaldiklius. Steigėjai: Robertas Noyce'as, Gordonas Moore'as ir Andrew'as Grove'as. Ji buvo įkurta 1968 m.

Iki tam tikro laiko įmonė gamino atminties įrenginius. Pirmasis buvo MS „3101“ - 64 bitai, Schottky - bipolinė statinė RAM.

Kitas buvo „4004“ išradimas - mikroprocesorius, kurio sudėtyje yra 2300 p / p tranzistorių, ne blogiau nei ENIAC, tačiau mažesnis už delną. T. y. 4004-asis mikroprocesorius buvo daugybe laipsnių mažesnis.

Architektūra, programavimas, fizinis įgyvendinimas

Pirmojo mikroprocesoriaus architektu tapo - Tedas hoffaskomandų sistemos - Stano mazoras. Federico Faginas - suprojektavo krištolą. Tačiau iš pradžių „Intel“ neturėjo visų teisių į šį lustą ir, sumokėjęs „Busicom“ 60 000 USD, gavo visas teises. Netrukus pastarasis bankrutavo.

Siekdama populiarinti ir diegti naujas technologijas, „Intel“ vykdė ir reklaminę, ir edukacinę kampanijas.

Vėliau kiti elektronikos gamintojai paskelbė apie tokių prietaisų kūrimą.

Tai įdomu:

4004 - 4 bitų, „p-MOS“ lustas.

Kitas žingsnis buvo 8008 procesoriaus išleidimas 1972 m. Skirtingai nuo ankstesnio modelio, jis labiau panašus į šiuolaikinius modelius. 8008 - 8 bitų, turi akumuliatorių, 6 bendrosios paskirties registrus, rietuvės rodyklę, 8 adresų registrus, įvesties / išvesties komandas.

Renginys:

Ir 1973 m. Buvo išrasta sėkmingiausia mikroprocesoriaus konfigūracija, kuri vis dar klasikinė - tai 8 bitų „8080“.

Po šešių mėnesių „Intel“ turėjo rimtą konkurentą - „Motorola“ su 6800 procesoriumi, „n-MOS“ technologija, trijų magistralių struktūrą su 16 bitų adresų magistrale. Galingesnė pertraukimo sistema, jai tiekti reikia pakankamai įtampos, o ne trys, kaip kad „8080“.Be to, komandos buvo paprastesnės ir trumpesnės.

Iki šių dienų išlieka konfrontacija tarp šių gamintojų mikroprocesorių šeimų.

Įdiegus 16 bitų mikroprocesorius, padidėjo greitis ir padidėjo mikroprocesorių galimybės. Pirmasis iš jų buvo „Intel 8086“. Jis buvo naudojamas IBM kuriant pirmuosius asmeninius kompiuterius.

„68000“ procesorius - 16 bitų „Motorola“ atsakymas, naudojamas ATARI ir „Apple“ kompiuteriuose

Kompiuteriai išpopuliarėjo plačiai auditorijai ZX spektras. Jie įdiegė procesorius „Z80“ iš „Sinclair Research Ltd.“ Viena iš pagrindinių jo populiarumo priežasčių yra tai, kad jums nereikia pirkti monitoriaus, nes „Spectrum“, kaip ir šiuolaikinės konsolės, buvo prijungtas prie televizoriaus, o įprastas magnetofonas kaip įrenginys programoms ir duomenims įrašyti ir saugoti.

Mikrovaldikliai

Mikrokompiuteriai yra pagrindinis masinio kompiuterių automatizavimo valdymo srityje žingsnis. Kadangi pagrindinė automatizavimo užduotis yra parametrų valdymas ir reguliavimas, terminas „valdiklis“ šioje aplinkoje tapo fiksuotas.

Po perestroikos pradėtas aktyvus kompiuterinių technologijų importas, o pavadinimas „vieno lusto mikrokompiuteriai“ buvo išstumtas iš žodžio „mikrovaldiklis“ (daugiau informacijos apie tai, kuo mikrovaldiklis skiriasi nuo mikroprocesoriaus, rasite čia - Mikrovaldiklių paskirtis ir išdėstymas).

O pirmasis mikroscheminių kompiuterių patentas TSRS buvo išduotas 1971 m. M. Kochren ir G. Boone iš „Texas Instruments“. Nuo to laiko, be procesoriaus, ant silicio kristalo taip pat buvo dedamas silicis ir papildomi įtaisai.

7-ojo dešimtmečio pabaiga yra nauja konkurencijos tarp „Intel“ ir „Motorola“ banga. To priežastis buvo du pristatymai, būtent 76 „Intel“ išleido „i8048“, o „Motorola“ tik 78 - „mc6801“, suderinamą su ankstesniu „mc6800“ mikroprocesoriumi.

Po 4 metų, iki 80 metų, „Intel“ išleidžia populiarias ir vis dar populiarias MK i8051. Tai buvo didžiulės šeimos, gyvenančios iki šiol, gimimas. Pirmaujantys pasaulio gamintojai gamina labai modifikuotus šios architektūros mikrovaldiklius įvairiausioms užduotims atlikti.

Savo laiku jis turėjo neįsivaizduojamą 128 000 tranzistorių. Tai buvo keturis kartus daugiau nei „i8086“ procesoriuje.

2017 m. Ir praėjusį dešimtmetį dažniausiai paplitę šie mikrovaldiklių tipai:

• 8 bitų PIC mikrovaldikliai iš „Microchip Technology“ ir AVR iš „Atmel“;

• 16 bitų TI MSP430;

• 32 bitų mikrovaldikliai, ARM architektūra. Kūrėjai jį parduoda įvairioms įmonėms, kurių pagrindu gaminama daugybė skirtingų produktų.

Sovietų Sąjungoje technologijos nestovėjo vietoje. Mokslininkai ne tik nukopijavo sėkmingiausius ir įdomiausius užsienio įvykius, bet ir užsiėmė unikalių projektų kūrimu. Taigi iki 1979 m. K1801BE1 buvo sukurtas TT tyrimų institute, ši mikroarchitektūra vadinosi „SC elektronika“ ir turėjo 16 bitų.

Taip pat žiūrėkite: AVR mikrovaldiklių tipai ir išdėstymas

Mikrokontrolerių skirtumai

Mikrovaldiklius galima suskirstyti pagal šiuos kriterijus:

• Talpa;

• Komandų sistema;

• Atminties architektūra.

Bito gylis yra vieno žodžio, kurį apdoroja valdiklis ar procesorius, ilgis, tuo jis didesnis, tuo greičiau mikrovaldiklis gali apdoroti didelius duomenų kiekius, tačiau šis požiūris ne visada yra teisingas, kiekvienai užduočiai keliami individualūs reikalavimai tiek greičio, tiek apdorojimo metodo atžvilgiu, pvz. 32 bitų ARM mikroprocesoriaus naudojimas darbui paprastuose įrenginiuose, veikiančiuose su 8 bitų žodžiais, gali būti nepateisinamas nei programos rašymo patogumu bei informacijos apdorojimu, nei pačiomis sąnaudomis.

Tačiau, remiantis 2017 m. Statistika, tokių valdiklių kaina yra aktyviai mažinama, ir jei tai tęsis toliau, tai bus pigiau nei paprasčiausi PIC valdikliai, jei yra daug didesnis funkcijų rinkinys. Tik vienas dalykas nėra aiškus - tai yra rinkodaros žingsnis ir nepakankamai įvertintos kainos arba reali technologinė pažanga.

Skirstymas vyksta:

• 8 bitų

• 16 bitų

• 32 bitų

• 64 bitų

Padalijimas pagal komandų sistemos tipą:

• RISC architektūra, arba sutrumpinta komandų sistema. Jis yra sutelktas į greitą pagrindinių komandų vykdymą per 1, rečiau per 2 mašinos ciklus, taip pat turi daugybę universalių registrų ir ilgesnį būdą pasiekti nuolatinę atmintį. UNIX sistemų architektūros;

• CISC architektūra, arba visa instrukcijų sistema, tiesioginis darbas su atmintimi, didesnis instrukcijų skaičius, nedidelis skaičius registrų (orientuotų į darbą su atmintimi), instrukcijų trukmė nuo 1 iki 4 mašinos ciklų. Pavyzdys yra „Intel“ procesoriai.

Padalijimas pagal atminties tipą:

• Von Neumanno architektūra - pagrindinis bruožas yra bendra komandų ir duomenų atminties sritis, dirbant su tokia architektūra dėl programuotojo klaidos, duomenys gali būti įrašomi į programos atminties sritį, o tolesnis programos vykdymas taps neįmanomas. Dėl tų pačių priežasčių duomenų perdavimas ir komandų gavimas negali būti vykdomi vienu metu. Suprojektuota 1945 m.

• Harvardo architektūra - Atskira duomenų ir programos atmintis, naudojama pirmojoje „Mark“ šeimos kompiuteriuose. Suprojektuota 1944 m.

Išvados

Įdiegus mikroprocesorines sistemas, prietaisų dydis sumažėjo, o funkcionalumas padidėjo. Architektūros pasirinkimas, bitų gylis, komandų sistema, atminties struktūra - daro įtaką galutinei įrenginio kainai, nes vienos produkcijos kainos skirtumas gali būti nemenkas, tačiau atkartojant jis gali būti daugiau nei apčiuopiamas.

El. Knyga -Pradedančiųjų vadovas AVR mikrovaldikliams

Žingsnis po žingsnio, kaip programuoti ir kurti įrenginius AVR mikrovaldikliuose

Elektronikos inžinieriams, kurių specializacija yra mikrovaldiklių įtaisų projektavimas, terminas „greitas startas“". Tai reiškia atvejį, kai reikia atlikti testą per trumpą laiką mikrovaldiklis ir priversk jį atlikti paprasčiausias užduotis.

Tikslas - nesigilinant į detales, įsisavinti programavimo technologijas ir greitai pasiekti konkretų rezultatą. Visas pristatymas, įgūdžiai ir gebėjimai atsiras vėliau.

Išmokti dirbti su mikrovaldikliais „greito paleidimo“ režimu, išmokti juos programuoti ir kurti įvairius naudingus išmaniuosius elektroninius prietaisus galima lengvai atlikti naudojant mokymo vaizdo kursus, kuriuose visi pagrindiniai punktai išdėstyti lentynose.

Greito darbo su mikrovaldikliais principų tyrimo metodika grindžiama tuo, kad užtenka įsisavinti pagrindinį mikroschemą, kad vėliau užtikrintai sudarytumėte programas kitoms jo veislėms. Dėl šios priežasties pirmieji mikrokontrolerių programavimo eksperimentai praeina be didelių sunkumų. Įgiję pagrindines žinias, galite pradėti kurti savo dizainą.

Šiuo metu Maksimas Selivanovas turi 4 prietaisų kūrimo mikrovaldikliuose kursus, kurie yra sukurti nuo paprasto iki sudėtingo.

1. Mikrovaldiklio programavimas pradedantiesiems

Kursas skirtas tiems, kurie jau yra susipažinę su elektronikos ir programavimo pagrindais, kurie žino pagrindinius elektroninius komponentus, surenka paprastas grandines, žino, kaip laikyti lituoklį ir nori pereiti į visiškai naują lygį, tačiau nuolatos atideda šį perėjimą dėl sunkumų įsisavinant naują medžiagą.

Kursas puikiai tinka tiems, kurie visai neseniai bandė išmokti mikrokontrolerių programavimą, tačiau yra pasirengę atsisakyti visko, nes jis neveikia ar neveikia, bet ne taip, kaip reikia (ar jis pažįstamas ?!).

Kursas bus naudingas tiems, kurie jau renka paprastas (o gal ne taip) mikrovaldiklių grandines, tačiau blogai supranta, kaip mikrovaldiklis veikia ir kaip jis sąveikauja su išoriniais įrenginiais.

2. Mikrovaldiklių programavimas C kalba

Kursas skirtas mokyti mikrovaldiklių programavimo C kalba. Skiriamasis kurso bruožas yra kalbos mokymasis labai giliai. Mokymai vyksta AVR mikrovaldiklių pavyzdžiu.Bet iš principo jis tinka tiems, kurie naudojasi kitais mikrovaldikliais.

Kursas yra skirtas apmokytam klausytojui. T. y., Kursas neapima pagrindinių informatikos ir elektronikos pagrindų bei mikrovaldiklių. Tačiau norint įsisavinti kursą, jums reikės minimalių žinių apie AVR mikrovaldiklių programavimą bet kuria kalba. Žinios apie elektroniką yra pageidautinos, tačiau neprivalomos.

Kursas yra idealus tiems, kurie ką tik pradėjo mokytis programavimo AVR mikrovaldiklių C kalba ir nori pagilinti savo žinias. Puikiai tinka tiems, kurie žino, kaip programuoti mikrovaldiklius kitomis kalbomis. Taip pat tinka paprastiems programuotojams, norintiems pagilinti C kalbos žinias.

3. Įtaisų kūrimas mikrovaldikliais C kalba

Šis kursas skirtas tiems, kurie savo vystymosi procese nenori apsiriboti paprastais ar paruoštais pavyzdžiais. Kursas puikiai tinka tiems, kuriems reikia sukurti įdomius įrenginius, visiškai suprantant, kaip jie dirba. Kursas puikiai tinka tiems, kurie jau yra susipažinę su C mikroprogramavimo programavimu ir tiems, kurie juos ilgą laiką programuoja.

Kurso medžiaga visų pirma skirta naudojimo praktikai. Svarstomos šios temos: radijo dažnio atpažinimas, garso atkūrimas, belaidis duomenų mainai, darbas su spalvotais TFT ekranais, jutiklinis ekranas, darbas su FAT SD kortelių failų sistema.

4.Programavimas NEXTION rodomas

NEXTION ekranai yra programuojami ekranai su jutikliniu ekranu ir UART, kad būtų sukurtos įvairios sąsajos ekrane. Programavimui naudojama labai patogi ir paprasta kūrimo aplinka, leidžianti per porą vakarų susikurti net labai sudėtingas sąsajas įvairioms elektronikoms! Ir visos komandos per UART sąsają perduodamos į mikrovaldiklį ar kompiuterį. Kurso medžiaga sudaroma nuo paprastos iki sudėtingos.

Šis kursas yra skirtas tiems, kurie turi bent šiek tiek patirties programuojant mikrovaldiklius ar arduino. Kursas puikiai tinka tiems, kurie jau bandė studijuoti ekranusNextion. Iš kurso sužinosite daug naujos informacijos, net jei manote, kad gerai ištyrėte ekraną!