Što je mikrokontroler?

Mikrokontroleri su sastavni dio ugrađenih sustava. Mikrokontroler je u osnovi jeftino i malo računalo na jednom čipu koji se sastoji od procesora, male memorije i programabilne ulazno-izlazne periferne opreme. Namijenjeni su uporabi u automatski kontroliranim proizvodima i uređajima za izvršavanje unaprijed definiranih i unaprijed programiranih zadataka. Da biste dobili bolju predodžbu o tome što je zapravo mikrokontroler; pogledajmo primjer proizvoda u kojem se koristi mikrokontroler. Digitalni termometar koji prikazuje temperaturu okoline koristi mikrokontroler koji je povezan s temperaturnim senzorom i jedinicom zaslona (poput LCD-a). Mikrokontroler ovdje uzima ulaz sa senzora temperature u sirovom obliku, obrađuje ga i prikazuje na malom LCD zaslonu u čitljivom obliku.Slično tome, jedan ili više mikrokontrolera koriste se u mnogim elektroničkim uređajima prema zahtjevu i složenosti aplikacija.

Gdje se koriste?

Mikrokontroleri se koriste u ugrađenim sustavima, u osnovi različitim proizvodima i uređajima koji su kombinacija hardvera i softvera, a razvijeni su za obavljanje određenih funkcija. Nekoliko primjera ugrađenih sustava u kojima se koriste mikrokontroleri mogu biti - perilice rublja, automati, mikrovalne pećnice, digitalni fotoaparati, automobili, medicinska oprema, pametni telefoni, pametni satovi, roboti i razni kućanski uređaji.

Zašto koristimo mikrokontrolere?

Mikrokontroleri se koriste za automatizaciju u ugrađenim aplikacijama. Glavni razlog ogromne popularnosti mikrokontrolera je njihova sposobnost da smanje veličinu i cijenu proizvoda ili dizajna, u usporedbi s dizajnom koji se izrađuje pomoću zasebnih mikroprocesora, memorije i ulazno / izlaznih uređaja.

Kako mikrokontroleri imaju značajke poput ugrađenog mikroprocesora, RAM-a, ROM-a, serijskih sučelja, paralelnih sučelja, analogno-digitalnog pretvarača (ADC), digitalno-analognog pretvarača (DAC) itd., Što olakšava izgradnju aplikacija oko njega. Uz to, programsko okruženje mikrokontrolera nudi široke mogućnosti upravljanja različitim vrstama aplikacija prema njihovim zahtjevima.

Koje su različite vrste mikrokontrolera?

Na tržištu je dostupan širok raspon mikrokontrolera. Razne tvrtke poput Atmel, ARM, Microchip, Texas Instruments, Renesas, Freescale, NXP Semiconductors itd. Proizvode različite vrste mikrokontrolera s različitim vrstama značajki. Gledajući razne parametre poput programabilne memorije, veličine bljeskalice, napona napajanja, ulazno / izlaznih pinova, brzine itd., Može se odabrati odgovarajući mikrokontroler za njihovu primjenu.

Pogledajmo ove parametre i različite tipove mikrokontrolera prema tim parametrima.

Podatkovna sabirnica (veličina bita):

Kad se klasificiraju prema veličini bita, većina mikrokontrolera kreće se od 8 do 32 bita (mikrokontroleri višeg bita su također dostupni). U 8-bitnom mikrokontroleru njegova podatkovna sabirnica sastoji se od 8 podatkovnih linija, dok se u 16-bitnom mikrokontroleru njegova podatkovna sabirnica sastoji od 16 podatkovnih linija i tako dalje za 32-bitne i više mikrokontrolere.

Memorija:

Mikrokontroleri trebaju memoriju (RAM, ROM, EPROM, EEPROM, flash memorija itd.) Za pohranu programa i podataka. Dok neki mikrokontroleri imaju ugrađene memorijske čipove, dok drugi trebaju vanjsku memoriju za povezivanje. Oni se nazivaju mikrokontroleri s ugrađenom memorijom i mikrokontroleri s vanjskom memorijom. Veličina ugrađene memorije također se razlikuje kod različitih tipova mikrokontrolera i obično biste pronašli mikrokontrolere s memorijom od 4B do 4Mb.

Broj ulaznih / izlaznih pinova:

Mikrokontroleri se razlikuju ovisno o broju ulazno-izlaznih veličina pinova. Može se odabrati određeni mikrokontroler prema zahtjevu aplikacije.

Set uputa:

Postoje dvije vrste skupova instrukcija - RISC i CISC. Mikrokontroler može koristiti RISC (računalo sa smanjenim nastavkom s uputama) ili CISC (računalo sa složenim uputama). Kao što naziv govori, RISC smanjuje vrijeme rada definirajući ciklus takta instrukcije; dok CISC dopušta primjenu jedne upute kao alternativu mnogim uputama.

Arhitektura memorije:

Postoje dvije vrste mikrokontrolera - mikrokontroleri s memorijskom arhitekturom Harvard i mikrokontroleri s memorijskom arhitekturom Princeton.

Evo nekoliko popularnih mikrokontrolera među studentima i hobistima.

8051 serija mikrokontrolera (8-bitna)

Mikrokontroleri AVR tvrtke Atmel (ATtiny, ATmega serija)

Mikročipovi PIC serije mikrokontrolera

Mikrokontroleri tvrtke Texas Instruments poput MSP430

ARM mikrokontroleri

Značajke mikrokontrolera

Mikrokontroleri se koriste u ugrađenim sustavima zbog svojih različitih značajki. Kao što je prikazano na donjem blok dijagramu mikrokontrolera, on se sastoji od procesora, I / O pinova, serijskih priključaka, tajmera, ADC-a, DAC-a i kontrole prekida.

Procesor ili CPU

Procesor je mozak mikrokontrolera. Kad se ulaz daje putem ulaznih pinova i upute kroz programe, obrađuje podatke u skladu s tim i pruža ih na izlaznim pinovima.

Memorija

Memorijski čipovi integrirani su u mikrokontroler za pohranu svih programa i podataka. U mikrokontrolere mogu biti integrirane različite vrste memorije poput RAM-a, ROM-a, EPROM-a, EEPROM-a, Flash memorije itd.

Ulazno-izlazni priključci

Svaki mikrokontroler ima ulazne izlazne priključke. Ovisno o vrstama mikrokontrolera, broj ulaznih izlaznih pinova može varirati. Koriste se za povezivanje s vanjskim ulaznim i izlaznim uređajima poput senzora, zaslona itd.

Serijski priključci

Omogućuju serijsko sučelje mikrokontrolera s ostalim perifernim uređajima. Serijski port je serijsko komunikacijsko sučelje putem kojeg se podaci prenose jedan po jedan bit po jedan.

ADC i DAC

Ponekad ugrađeni sustavi trebaju pretvoriti podatke iz digitalnih u analogne i obrnuto. Tako je većina mikrokontrolera ugrađena s ugrađenim ADC (analogno u digitalni pretvarač) i DAC (digitalno u analogni pretvarač) kako bi se izvršila potrebna pretvorba.

Tajmeri

Odbrojavanja su važni dijelovi ugrađenih sustava. Potrebni su za razne operacije poput stvaranja impulsa, brojanja vanjskih impulsa, modulacije, oscilacije itd.

Kontrola prekida

Kontrola prekida jedna je od snažnih značajki mikrokontrolera. To je vrsta obavijesti koja prekida trajni postupak i upućuje na izvršavanje zadatka definiranog kontrolom prekida.

Da rezimiramo sve ovo, mikrokontroleri su svojevrsna kompaktna mini računala koja su dizajnirana za izvršavanje određenih zadataka u ugrađenim sustavima. Zahvaljujući širokom rasponu značajki, njihova je važnost i upotreba ogromna i mogu se naći u proizvodima i uređajima u svim industrijama.