- Missä niitä käytetään?
- Miksi käytämme mikro-ohjaimia?
- Mitkä ovat erityyppiset mikro-ohjaimet?
- Mikrokontrollerien ominaisuudet
Mikrokontrollerit ovat kiinteä osa sulautettuja järjestelmiä. Mikrokontrolleri on periaatteessa halpa ja pieni tietokone yhdellä sirulla, joka käsittää prosessorin, pienen muistin ja ohjelmoitavat tulo-lähtö-oheislaitteet. Niitä on tarkoitus käyttää automaattisesti ohjatuissa tuotteissa ja laitteissa ennalta määritettyjen ja ohjelmoitujen tehtävien suorittamiseen. Saadaksesi paremman käsityksen mikrokontrollerista; Katsotaanpa esimerkki tuotteesta, jossa käytetään mikro-ohjainta. Digitaalinen lämpömittari, joka näyttää ympäristön lämpötilan, käyttää mikro-ohjainta, joka on kytketty lämpötila-anturiin ja näyttöyksikköön (kuten LCD). Mikrokontrolleri vie tulon lämpötila-anturista raakana, käsittelee sen ja näyttää sen pienelle LCD-näyttöyksikölle ihmisen luettavassa muodossa.Vastaavasti yhtä tai useampaa mikrokontrolleria käytetään monissa elektronisissa laitteissa vaatimusten ja sovellusten monimutkaisuuden mukaan.
Missä niitä käytetään?
Mikrokontrollereita käytetään sulautetuissa järjestelmissä, pohjimmiltaan useissa tuotteissa ja laitteissa, jotka ovat yhdistelmä laitteita ja ohjelmistoja, ja jotka on kehitetty suorittamaan tiettyjä toimintoja. Muutamia esimerkkejä sulautetuista järjestelmistä, joissa käytetään mikrokontrollereita, voivat olla - pesukoneet, myyntiautomaatit, mikroaaltouunit, digitaalikamerat, autot, lääketieteelliset laitteet, älypuhelimet, älykellot, robotit ja erilaiset kodinkoneet.
Miksi käytämme mikro-ohjaimia?
Mikrokontrollereita käytetään automaation käyttämiseen sulautetuissa sovelluksissa. Tärkein syy mikro-ohjainten valtavaan suosioon on niiden kyky pienentää tuotteen tai mallin kokoa ja kustannuksia verrattuna suunnitteluun, joka rakennetaan käyttämällä erillisiä mikroprosessoreita, muistia ja tulo / lähtölaitteita.
Koska mikrokontrollereilla on ominaisuuksia, kuten sisäänrakennettu mikroprosessori, RAM, ROM, sarjaliitännät, rinnakkaisliitännät, analoginen digitaalimuunnin (ADC), digitaalinen analoginen muunnin (DAC) jne., Mikä helpottaa sovellusten rakentamista sen ympärille. Lisäksi mikro-ohjainten ohjelmointiympäristö tarjoaa laajat mahdollisuudet hallita erityyppisiä sovelluksia heidän vaatimustensa mukaisesti.
Mitkä ovat erityyppiset mikro-ohjaimet?
Markkinoilla on laaja valikoima mikro-ohjaimia. Erilaiset yritykset, kuten Atmel, ARM, Microchip, Texas Instruments, Renesas, Freescale, NXP Semiconductors jne., Valmistavat erilaisia mikro-ohjaimia, joilla on erilaisia ominaisuuksia. Tarkasteltaessa erilaisia parametreja, kuten ohjelmoitava muisti, salaman koko, syöttöjännite, tulo- / lähtöliittimet, nopeus jne., Voidaan valita oikea mikrokontrolleri sovellukseensa.
Katsotaanpa näitä parametreja ja erityyppisiä mikro-ohjaimia näiden parametrien mukaan.
Tietoväylä (bittikoko):
Kun ne luokitellaan bittikoon mukaan, suurin osa mikrokontrollereista vaihtelee 8-bittisestä 32-bittiseen (saatavana on myös suurempia bittisiä mikrokontrollereita). 8-bittisessä mikro-ohjaimessa sen tietoväylä koostuu 8 tietolinjasta, kun taas 16-bittisessä mikro-ohjaimessa sen tietoväylä koostuu 16 tietolinjasta ja niin edelleen 32-bittisille ja korkeammille mikro-ohjaimille.
Muisti:
Mikrokontrollerit tarvitsevat muistia (RAM, ROM, EPROM, EEPROM, flash-muisti jne.) Ohjelmien ja tietojen tallentamiseen. Joissakin mikro-ohjaimissa on sisäänrakennettu muistisiru, kun taas toiset vaativat ulkoisen muistin kytkemistä. Näitä kutsutaan sulautetuiksi mikrokontrollereiksi ja ulkoisen muistin mikrokontrollereiksi. Sisäänrakennettu muistikoko vaihtelee myös erityyppisissä mikro-ohjaimissa, ja yleensä löydät mikro-ohjaimia, joiden muisti on 4B - 4Mb.
Tulo- / lähtöliittimien määrä:
Mikrokontrollerit vaihtelevat tulo-lähtö-nastakokojen määrän mukaan. Voidaan valita tietty mikrokontrolleri sovelluksen vaatimuksen mukaan.
Käyttöohjeet:
Käskysarjoja on kahden tyyppisiä - RISC ja CISC. Mikrokontrolleri voi käyttää RISC: tä (Reduced Instruction Set Computer) tai CISC (Complex Instruction Set Computer). Kuten nimestä voi päätellä, RISC lyhentää operaation kellojakson määrittelevää toiminta-aikaa; kun taas CISC sallii yhden käskyn käyttämisen vaihtoehtona monille ohjeille.
Muistiarkkitehtuuri:
Mikrokontrollereita on kahta tyyppiä - Harvardin muistiarkkitehtuurin mikrokontrollerit ja Princetonin muistiarkkitehtuurin mikrokontrollerit.
Tässä on joitain suosittuja mikrokontrollereita opiskelijoiden ja harrastajien keskuudessa.
8051-sarja mikrokontrollereita (8-bittinen)
Atmelin AVR-mikrokontrollerit (ATtiny, ATmega-sarja)
Microchipin PIC-sarjan mikrokontrollerit
Texas Instrumentsin mikrokontrollerit, kuten MSP430
ARM-mikrokontrollerit
Mikrokontrollerien ominaisuudet
Mikrokontrollereita käytetään sulautetuissa järjestelmissä niiden eri ominaisuuksien vuoksi. Kuten alla olevasta mikrokontrollerin lohkokaaviosta käy ilmi, se käsittää prosessorin, I / O-nastat, sarjaportit, ajastimet, ADC: n, DAC: n ja keskeytysohjauksen.
Suoritin tai CPU
Prosessori on mikro-ohjaimen aivot. Kun syöttö syötetään syöttötappien ja ohjeiden kautta ohjelmien kautta, se käsittelee tietoja vastaavasti ja toimittaa lähtönastojen kautta.
Muisti
Muistisirut on integroitu mikro-ohjaimeen kaikkien ohjelmien ja tietojen tallentamiseksi. Mikrokontrollereihin voi olla integroitu erityyppinen muisti, kuten RAM, ROM, EPROM, EEPROM, Flash-muisti jne.
Tulo- ja lähtöportit
Jokaisella mikrokontrollerilla on tulolähtöportteja. Mikrokontrollerien tyypistä riippuen tulolähtöjen nastojen määrä voi vaihdella. Niitä käytetään liittymään ulkoisiin tulo- ja lähtölaitteisiin, kuten antureihin, näyttöyksiköihin jne.
Sarjaportit
Ne helpottavat mikrokontrollerien sarjaliitäntää muiden oheislaitteiden kanssa. Sarjaportti on sarjaliikenneliitäntä, jonka kautta tietoa siirretään sisään tai ulos yksi kerrallaan.
ADC ja DAC
Joskus sulautettujen järjestelmien on muunnettava data digitaalisesta analogiseksi ja päinvastoin. Joten suurin osa mikrokontrollereista on integroitu sisäänrakennetun ADC: n (analoginen digitaalimuunnin) ja DAC: n (digitaalinen - analoginen muunnin) kanssa tarvittavan muunnoksen suorittamiseksi.
Ajastimet
Ajastimet ja laskurit ovat tärkeitä osia sulautetuissa järjestelmissä. Niitä tarvitaan erilaisiin toimintoihin, kuten pulssin tuottamiseen, ulkoisten pulssien laskemiseen, modulointiin, värähtelyihin jne.
Keskeytä hallinta
Keskeytysohjaus on yksi mikro-ohjainten tehokkaista ominaisuuksista. Se on eräänlainen ilmoitus, joka keskeyttää meneillään olevan prosessin ja kehottaa suorittamaan keskeytysohjauksen määrittelemän tehtävän.
Kaiken tämän yhteenvetona mikrokontrollerit ovat eräänlaisia pienikokoisia minitietokoneita, jotka on suunniteltu suorittamaan tiettyjä tehtäviä sulautetuissa järjestelmissä. Laaja valikoima ominaisuuksia, niiden merkitys ja käyttö ovat valtavia, ja ne löytyvät tuotteista ja laitteista kaikilla toimialoilla.