W dzisiejszych czasach mikrokontrolery można znaleźć w prawie każdym przypadku sprzętu AGD i elektroniki. Na przykład, jeśli mikrofalowa jest wyświetlacz LED lub LCD i klawiatura, to na pewno jest wyposażony w specjalny układ sterowania.

Różnorodność zastosowań

Wszystkie nowoczesne pojazdy zawierać co najmniej jeden mikrokontroler i może być wyposażony na stwardnienie silnika, system anti-lock, tempomat i tak dalej. D. Każde urządzenie za pomocą pilota jest prawie na pewno mikrokontroler. W tej kategorii obejmuje telewizory, wieże stereo i wysokiej jakości graczy. Cyfrowe aparaty kompaktowe i lustrzanki, telefony komórkowe, kamery wideo, automatyczne sekretarki, drukarki laserowe, telefonów stacjonarnych zdolne Caller ID i pamięci do 20 numerów, wielofunkcyjne lodówki, zmywarki, pralki i suszarki. W zasadzie żadnych urządzeń lub urządzenie, które współpracuje z użytkownikiem posiada zintegrowany mikrokontroler.

Co to jest?

Mikrokontroler to komputer. Wszystkie komputery, niezależnie od tego, czy są one osobisty lub duży mainframe, mają pewne wspólne cechy. Mają jednostkę centralną (CPU), który uruchamia programy pobierając polecenia z dowolnego magazynu danych. Na przykład na komputerze PC jest to dysk twardy. Komputer wyposażony jest również w urządzenie pamięci o dostępie swobodnym (RAM). Do komunikacji ze światem zewnętrznym powinny być zapewnione specjalne udogodnienia. Na klawiaturze komputera imysz jest urządzeniem wejściowym, a monitor i drukarka są używane do jej wyprowadzania. Dysk twardy łączy obie te funkcje, ponieważ działa zarówno z danymi przychodzącymi, jak i wychodzącymi.

CPU

Rodzaj procesora używanego w mikrokontrolerze zależy od konkretnego zastosowania. Dostępne opcje są od prostych 4-, 8- lub 16-bitowych do bardziej złożonych 32-bitowych lub 64-bitowych. Jeśli chodzi o pamięć, można użyć pamięci RAM, pamięci flash, pamięci EPROM lub EEPROM. Z reguły mikrokontrolery są zaprojektowane do użycia bez dodatkowych elementów obliczeniowych, ponieważ są zaprojektowane z wystarczającą pamięcią wewnętrzną i mają również styki dla typowych operacji we /wy do bezpośredniej interakcji z czujnikami i innymi komponentami. Architektura procesora może być zarówno Harvardem, jak i von Neumannem, oferując różne metody wymiany informacji między procesorem a pamięcią. W pierwszym przypadku szyna danych i polecenia są rozdzielone, co pozwala na jednoczesną transmisję. W architekturze von Neumanna stosuje się w tym celu ogólny.

Programowanie

Procesory mikrokontrolerów mogą opierać się na rozszerzonym (CISC) lub skróconym zestawie poleceń (RISC). CISC zwykle zawiera około 80 instrukcji (RISC - około 30), a także więcej trybów adresowania - 12-24 w porównaniu z 3-5 w RISC. Chociaż rozszerzony zestaw poleceń jest łatwiejszy do wdrożenia i wydajniej wykorzystuje pamięć, jego wydajność jest niższa ze względu na więcej cykli zegara,niezbędne do ich wykonania. Procesory RISC zwracają większą uwagę na oprogramowanie i są bardziej produktywne.
Początkowo językiem mikrokontrolerów był asembler. Dzisiaj popularną wersją jest język C. Jeśli posiadasz odpowiedni kabel, oprogramowanie i komputer, łatwo zaprogramujesz mikrokontroler własnymi rękami. Należy podłączyć kabel kontrolera do portu równoległego komputera, uruchomić aplikację i pobrać zestaw poleceń.

Definicja

Jak odróżnić komputer od mikrokontrolera? Jeśli pierwszy to urządzenie ogólnego przeznaczenia, które może obsługiwać tysiące różnych aplikacji, to drugi jest wyspecjalizowany, skupiony na jednej aplikacji. Istnieje wiele innych cech, które umożliwiają odróżnienie mikrokontrolerów. Dla początkujących nie będzie to problemem - wystarczy ustalić obecność w chipie większości wymienionych cech, abyś mógł bezpiecznie przypisać ją do tej kategorii.

Mikrokontrolery są elementami każdego innego urządzenia (często sprzętu gospodarstwa domowego) do kontrolowania jego funkcji lub pracy. Są nawet nazywane wbudowanymi kontrolerami.

Urządzenie jest przeznaczone do wykonywania jednego zadania i uruchamiania jednego określonego programu przechowywanego w pamięci ROM, która normalnie się nie zmienia.

Mikrokontrolery to układy o niskiej mocy. Ich moc, gdy jest zasilana baterią, wynosi około 50 mW. Komputer stacjonarny jest prawie zawsze podłączony i zużywa 50 W lub więcej.

Mikrokontroler jest innyspecjalne urządzenie wejściowe i często (ale nie zawsze) mały wyświetlacz LED lub wyświetlacz LCD dla wyjścia. Akceptuje przychodzące dane z urządzenia, którym zarządza, wysyłając sygnały z różnych komponentów. Na przykład, mikrokontroler odbiera sygnały telewizyjne z pilota i wyświetla wyjście do telewizora. Udaje głośniki selektorem kanałów i niektóre parametry obrazu, takie jak kontrast i jasność. Sterownik silnika samochodowego odbiera sygnały wejściowe z czujników oraz detonacji tlenu reguluje się mieszankę paliwa i utworzenia pracy synchronizuje świec zapłonowych. W kuchence mikrofalowej nie akceptuje wprowadzanie danych z klawiatury, wyświetla na ekranie LCD i steruje przekaźnikiem i wyłączanie generator mikrofal.

Mikrokontrolery są często małymi i niedrogimi urządzeniami. Komponenty są dobrane tak, aby zminimalizować wielkość i obniżyć koszty produkcji, jak to tylko możliwe.

,

, często, lecz nie zawsze działa mikrokontroler odbywa się w niekorzystnych warunkach. Na przykład, jednostka sterująca silnika samochodu powinien pracować w ekstremalnych temperaturach, w których konwencjonalny komputer nie funkcjonują. W północnej pojazdu mikrokontroler powinien działać w -34 ° C, a na południu - w temperaturze 49 ° C W komorze silnika temperatura może osiągnąć 65-80 ° C. Z drugiej strony, mikrokontroler, wbudowany Blu-ray, nie muszą być szczególnie mocne.

wymogów CPA

procesory używane w mikrokontrolerów, mogą się znacznie różnić. Na przykład wtelefony komórkowe wykorzystywały 8-bitowy mikroprocesor Z-80 opracowany w latach 70. XX wieku i był pierwotnie używany w komputerach domowych. Nawigacja GPS firmy Garmin została wyposażona w energooszczędną wersję procesora Intel 80386, który został pierwotnie zainstalowany na komputerze stacjonarnym. Większość urządzeń domowych, takich jak kuchenki mikrofalowe, nie jest zgodna z procesorami, ale ich cena jest ważnym czynnikiem. W takich przypadkach producenci zwracają się do wyspecjalizowanych mikrokontrolerów, opracowanych z tanich, małych i energooszczędnych procesorów. Motorola 6811 i Intel 8051 to dobre przykłady takich układów. Wydano także serię popularnych kontrolerów Microchip PIC. Zgodnie z dzisiejszymi standardami, procesory te są niewiarygodnie minimalistyczne, ale są niezwykle tanie i często mogą w pełni zaspokoić potrzeby projektanta.

Efektywność kosztowa

Typowy mikrokontroler to układ z 1000 bajtami pamięci ROM, 20 bajtami pamięci OPERATIVE i 8 wejściowymi stykami wejścia /wyjścia. W przypadku dużych partii ich koszt jest niski. Oczywiście nie można uruchomić programu Microsoft Word na takim chipie - będzie to wymagało co najmniej 30 MB pamięci OPERATING i procesora wykonującego miliony operacji na sekundę. Ale aby kontrolować kuchenkę mikrofalową, nie jest to wymagane. Mikrokontroler wykonuje jedno określone zadanie, a jego główne zalety to niski koszt i zużycie energii.

Jak to działa

Pomimo dużej różnorodności mikrokontrolerów i jeszcze większej liczby aplikacji, uczących się obsługi jednego z nich, można poznać wszystkich. Typowy scenariusz pracywygląda tak:

Kiedy zasilanie jest wyłączone, urządzenie się nie wyświetla.

Podłączenie mikrokontrolera do źródła energii uruchamia blok logiczny systemu sterowania, który wyłącza wszystkie inne obwody z wyjątkiem kryształu kwarcu.

Gdy napięcie osiągnie wartość maksymalną, częstotliwość generatora ustabilizuje się. Rejestry są wypełnione bitami, które odzwierciedlają stan wszystkich obwodów mikrokontrolera. Wszystkie kontakty są skonfigurowane jako wejścia. Elektronika zaczyna działać zgodnie z rytmiczną sekwencją impulsów zegarowych.

Licznik drużyn zostaje zresetowany. Instrukcja pod tym adresem jest wysyłana do dekodera poleceń, który rozpoznaje go, po czym jest natychmiast wykonywany.

Wartość licznika poleceń zostaje zwiększona o 1, a cały proces powtarza się z prędkością miliona operacji na sekundę.