Co je to mikrokontrolér?

Mikrokontroléry jsou nedílnou součástí vestavěných systémů. Mikrokontrolér je v zásadě levný a malý počítač na jednom čipu, který obsahuje procesor, malou paměť a programovatelné vstupně-výstupní periferie. Jsou určeny k použití v automaticky řízených produktech a zařízeních k provádění předdefinovaných a předprogramovaných úkolů. Chcete-li získat lepší představu o tom, co ve skutečnosti je mikrokontrolér; podívejme se na příklad produktu, kde se používá mikrokontrolér. Digitální teploměr, který zobrazuje teplotu okolí, používá mikrokontrolér, který je připojen k teplotnímu senzoru a zobrazovací jednotce (například LCD). Mikrokontrolér zde přebírá vstup z teplotního senzoru v nezpracované formě, zpracovává jej a zobrazuje na malé LCD zobrazovací jednotce ve formě čitelné pro člověka.Podobně se jeden nebo více mikrokontrolérů používá v mnoha elektronických zařízeních podle požadavků a složitosti aplikací.

Kde se používají?

Mikrokontroléry se používají ve vestavěných systémech, v zásadě u řady produktů a zařízení, které jsou kombinací hardwaru a softwaru a byly vyvinuty k provádění konkrétních funkcí. Několik příkladů vestavěných systémů, kde se používají mikrokontroléry, může být - pračky, prodejní automaty, mikrovlnné trouby, digitální fotoaparáty, automobily, lékařské vybavení, chytré telefony, chytré hodinky, roboty a různé domácí spotřebiče.

Proč používáme mikrokontroléry?

Mikrokontroléry se používají k využití automatizace ve vestavěných aplikacích. Hlavním důvodem nesmírné popularity mikrokontrolérů je jejich schopnost snížit velikost a náklady na produkt nebo design ve srovnání s designem, který je sestaven pomocí samostatného mikroprocesoru, paměti a vstupních / výstupních zařízení.

Protože mikrokontroléry mají funkce jako zabudovaný mikroprocesor, RAM, ROM, sériová rozhraní, paralelní rozhraní, analogově-digitální převaděč (ADC), digitálně-analogový převaděč (DAC) atd., Což usnadňuje vytváření aplikací kolem něj. Programovací prostředí mikrokontrolérů navíc nabízí obrovské možnosti pro ovládání různých typů aplikací podle jejich požadavků.

Jaké jsou různé typy mikrokontrolérů?

Na trhu je k dispozici široká škála mikrokontrolérů. Různé společnosti jako Atmel, ARM, Microchip, Texas Instruments, Renesas, Freescale, NXP Semiconductors atd. Vyrábějí různé druhy mikrokontrolérů s různými druhy funkcí. Při pohledu na různé parametry, jako je programovatelná paměť, velikost blesku, napájecí napětí, vstupní / výstupní piny, rychlost atd., Je možné zvolit správný mikrokontrolér pro jejich aplikaci.

Pojďme se podívat na tyto parametry a různé typy mikrokontrolérů podle těchto parametrů.

Datová sběrnice (bitová velikost):

Při klasifikaci podle velikosti bitů se většina mikrokontrolérů pohybuje v rozmezí od 8 bitů do 32 bitů (k dispozici jsou také vyšší bitové mikrokontroléry). V 8bitovém mikrokontroléru se jeho datová sběrnice skládá z 8 datových linek, zatímco v 16bitovém mikrokontroléru se jeho datová sběrnice skládá ze 16 datových linek atd. Pro 32bitové a vyšší mikrokontroléry.

Paměť:

Mikrokontroléry potřebují k ukládání programů a dat paměť (RAM, ROM, EPROM, EEPROM, flash paměť atd.). Zatímco některé mikrokontroléry mají vestavěné paměťové čipy, zatímco jiné vyžadují připojení externí paměti. Říká se jim mikrokontroléry vestavěné paměti a respektive mikroprocesory externí paměti. Velikost vestavěné paměti se také liší v různých typech mikrokontrolérů a obecně byste našli mikrokontroléry s pamětí 4B až 4Mb.

Počet vstupních / výstupních pinů:

Mikrokontroléry se liší podle počtu velikostí vstupně-výstupních pinů. Jeden si může vybrat konkrétní mikrokontrolér podle požadavku aplikace.

Sada instrukcí:

Existují dva typy instrukčních sad - RISC a CISC. Mikrokontrolér může používat RISC (počítač se sníženou instrukční sadou) nebo CISC (počítač se složitou instrukční sadou). Jak název napovídá, RISC snižuje provozní dobu definující takt hodin instrukce; zatímco CISC umožňuje použití jedné instrukce jako alternativy k mnoha instrukcím.

Architektura paměti:

Existují dva typy mikrokontrolérů - mikrokontroléry paměťové architektury Harvard a mikrokontroléry paměťové architektury Princeton.

Zde jsou některé populární mikrokontroléry mezi studenty a fandy.

Řada 8051 mikrokontrolérů (8 bitů)

Mikrokontroléry AVR od společnosti Atmel (řada ATtiny, ATmega)

Mikroprocesory řady PIC od společnosti Microchip

Mikrokontroléry společnosti Texas Instruments jako MSP430

Mikrokontroléry ARM

Vlastnosti mikrokontrolérů

Mikrokontroléry se používají ve vestavěných systémech pro různé funkce. Jak je znázorněno v následujícím blokovém schématu mikrokontroléru, skládá se z procesoru, I / O pinů, sériových portů, časovačů, ADC, DAC a kontroly přerušení.

Procesor nebo CPU

Procesor je mozek mikrokontroléru. Pokud je vstup poskytován prostřednictvím vstupních kolíků a pokynů prostřednictvím programů, zpracovává příslušným způsobem data a poskytuje je na výstupních kolících.

Paměť

Paměťové čipy jsou integrovány do mikrokontroléru pro ukládání všech programů a dat. V mikrokontrolérech mohou být integrovány různé typy paměti, jako je RAM, ROM, EPROM, EEPROM, Flash paměť atd.

Vstupně-výstupní porty

Každý mikrokontrolér má vstupní výstupní porty. V závislosti na typech mikrokontrolérů se počet vstupních výstupních kolíků může lišit. Používají se k propojení s externími vstupními a výstupními zařízeními, jako jsou senzory, zobrazovací jednotky atd.

Sériové porty

Umožňují sériové rozhraní mikrokontrolérů s dalšími periferiemi. Sériový port je sériové komunikační rozhraní, jehož prostřednictvím se informace přenášejí dovnitř nebo ven jeden po druhém.

ADC a DAC

Integrované systémy někdy potřebují převádět data z digitálních na analogová a naopak. Většina mikrokontrolérů je tedy k provedení požadovaného převodu zabudována do vestavěných převodníků ADC (analogově-digitální převaděče) a DAC (digitálně-analogové převaděče).

Časovače

Časovače a čítače jsou důležitou součástí vestavěných systémů. Jsou vyžadovány pro různé operace, jako je generování pulsů, počítání externích pulzů, modulace, oscilace atd.

Kontrola přerušení

Kontrola přerušení je jednou z výkonných funkcí mikrokontrolérů. Jedná se o druh oznámení, které přerušuje probíhající proces a dává pokyn k provedení úkolu definovaného kontrolou přerušení.

Abychom to shrnuli, mikrokontroléry jsou jakési kompaktní minipočítače, které jsou určeny k provádění konkrétních úkolů ve vestavěných systémech. Díky široké škále funkcí je jejich význam a použití obrovské a lze je najít v produktech a zařízeních napříč všemi průmyslovými odvětvími.