Какво е микроконтролер?

Микроконтролерите са неразделна част от вградените системи. Микроконтролерът е основно евтин и малък компютър на един чип, който включва процесор, малка памет и програмируеми входно-изходни периферни устройства. Те са предназначени да се използват в автоматично контролирани продукти и устройства за изпълнение на предварително дефинирани и предварително програмирани задачи. За да получите по-добра представа за това какво всъщност е микроконтролер; да видим пример за продукт, където се използва микроконтролер. Дигиталният термометър, който показва температурата на околната среда, използва микроконтролер, който е свързан към температурен сензор и дисплей (като LCD). Тук микроконтролерът приема входа от температурния сензор в суров вид, обработва го и го показва на малък LCD дисплей в разбираема за човека форма.По същия начин един или няколко микроконтролера се използват в много електронни устройства според изискванията и сложността на приложенията.

Къде се използват?

Микроконтролерите се използват във вградени системи, основно в различни продукти и устройства, които са комбинация от хардуер и софтуер и са разработени за изпълнение на определени функции. Няколко примера за вградени системи, където се използват микроконтролери, могат да бъдат - перални машини, автомати, микровълнови печки, цифрови фотоапарати, автомобили, медицинско оборудване, смарт телефони, интелигентни часовници, роботи и различни домакински уреди.

Защо използваме микроконтролери?

Микроконтролерите се използват за използване на автоматизация във вградени приложения. Основната причина за огромната популярност на микроконтролерите е способността им да намалят размера и цената на даден продукт или дизайн, в сравнение с дизайн, който се изгражда с помощта на отделни микропроцесорни, памет и входно-изходни устройства.

Тъй като микроконтролерите имат функции като вграден микропроцесор, RAM, ROM, последователни интерфейси, паралелни интерфейси, аналогово-цифров преобразувател (ADC), цифрово-аналогов преобразувател (DAC) и др., Което улеснява изграждането на приложения около него. В допълнение, програмиращата среда на микроконтролерите предлага огромни възможности за управление на различните видове приложения според техните изисквания.

Какви са различните видове микроконтролери?

На пазара се предлага широка гама от микроконтролери. Различни компании като Atmel, ARM, Microchip, Texas Instruments, Renesas, Freescale, NXP Semiconductors и др. Произвеждат различни видове микроконтролери с различни видове функции. Разглеждайки различни параметри като програмируема памет, размер на светкавицата, захранващо напрежение, входно / изходни щифтове, скорост и т.н., човек може да избере подходящия микроконтролер за тяхното приложение.

Нека да разгледаме тези параметри и различните видове микроконтролери според тези параметри.

Шина за данни (битов размер):

Когато се класифицират според битовия размер, повечето микроконтролери варират от 8 бита до 32 бита (предлагат се и микроконтролери с по-висок бит). В 8-битовия микроконтролер неговата шина за данни се състои от 8 линии за данни, докато в 16-битовия микроконтролер неговата шина за данни се състои от 16 линии за данни и така нататък за 32-битови и по-високи микроконтролери.

Памет:

Микроконтролерите се нуждаят от памет (RAM, ROM, EPROM, EEPROM, флаш памет и др.), За да съхраняват програми и данни. Докато някои микроконтролери имат вградени чипове памет, докато други се нуждаят от външна памет, за да бъдат свързани. Те се наричат ​​микроконтролери с вградена памет и микроконтролери с външна памет. Размерът на вградената памет също варира при различните видове микроконтролери и обикновено ще намерите микроконтролери с памет от 4B до 4Mb.

Брой входни / изходни щифтове:

Микроконтролерите варират в зависимост от броя на размерите на входно-изходните щифтове. Човек може да избере конкретен микроконтролер според изискването на приложението.

Комплект инструкции:

Има два вида набори от инструкции - RISC и CISC. Микроконтролерът може да използва RISC (Компютър с намален набор от инструкции) или CISC (Компютър с комплексни инструкции). Както подсказва името, RISC намалява времето за работа, определяйки тактовия цикъл на инструкция; докато CISC позволява прилагането на една инструкция като алтернатива на много инструкции.

Архитектура на паметта:

Има два вида микроконтролери - микроконтролери за архитектура на паметта на Харвард и микроконтролери за архитектура на паметта в Принстън.

Ето някои популярни микроконтролери сред ученици и любители.

8051 серия микроконтролери (8-битова)

AVR микроконтролери от Atmel (ATtiny, серия ATmega)

Микроконтролерите от серията PIC на Microchip

Микроконтролери на Texas Instruments като MSP430

ARM микроконтролери

Характеристики на микроконтролерите

Микроконтролерите се използват във вградени системи за техните различни характеристики. Както е показано в долната блок-схема на микроконтролер, той се състои от процесор, I / O щифтове, серийни портове, таймери, ADC, DAC и контрол на прекъсванията.

Процесор или процесор

Процесорът е мозъкът на микроконтролера. Когато се предоставят входни данни чрез входни щифтове и инструкции чрез програми, той обработва съответно данните и предоставя на изходните щифтове.

Памет

Чиповете с памет са интегрирани в микроконтролер за съхраняване на всички програми и данни. Възможно е да има различни видове памет, интегрирани в микроконтролери като RAM, ROM, EPROM, EEPROM, Flash памет и др.

Входно-изходни портове

Всеки микроконтролер има входни изходни портове. В зависимост от видовете микроконтролери, броят на входните изходни щифтове може да варира. Те се използват за взаимодействие с външни входни и изходни устройства като сензори, дисплейни модули и др.

Серийни портове

Те улесняват серийния интерфейс на микроконтролерите с други периферни устройства. Последователният порт е сериен комуникационен интерфейс, чрез който информацията се прехвърля един по един бит наведнъж.

ADC и DAC

Понякога вградените системи трябва да конвертират данни от цифрови в аналогови и обратно. Така че повечето от микроконтролерите са вградени с вграден ADC (аналогово-цифров преобразувател) и ЦАП (цифрово-аналогови преобразуватели) за извършване на необходимото преобразуване.

Таймери

Таймерите и броячите са важни части на вградените системи. Те са необходими за различни операции като генериране на импулси, преброяване на външни импулси, модулация, трептене и др.

Контрол на прекъсванията

Контролът на прекъсванията е една от мощните функции на микроконтролерите. Това е вид уведомяване, което прекъсва текущия процес и инструктира да изпълни задачата, определена от контрола на прекъсванията.

За да обобщим всичко това, микроконтролерите са нещо като компактни мини компютри, които са проектирани да изпълняват специфични задачи във вградени системи. С широк спектър от функции, тяхното значение и употреба са огромни и те могат да бъдат намерени в продукти и устройства във всички отрасли.