Ce este un microcontroler?

Microcontrolerele sunt parte integrantă a sistemelor încorporate. Un microcontroler este practic un computer mic și ieftin pe un singur cip care cuprinde un procesor, o memorie mică și periferice de intrare-ieșire programabile. Acestea sunt destinate a fi utilizate în produse și dispozitive controlate automat pentru a efectua sarcini predefinite și pre-programate. Pentru a vă face o idee mai bună despre ceea ce este de fapt un microcontroler; să vedem un exemplu de produs în care este utilizat microcontrolerul. Un termometru digital care afișează temperatura ambiantă folosește un microcontroler care este conectat la un senzor de temperatură și la o unitate de afișare (cum ar fi LCD). Microcontrolerul de aici preia intrarea de la senzorul de temperatură sub formă brută, îl prelucrează și îl afișează pe o unitate mică de afișare LCD într-o formă lizibilă de om.În mod similar, un microcontroler unic sau mai multe sunt utilizate în multe dispozitive electronice în funcție de cerința și complexitatea aplicațiilor.

Unde sunt folosite?

Microcontrolerele sunt utilizate în sistemele încorporate, practic o varietate de produse și dispozitive care sunt o combinație de hardware și software și sunt dezvoltate pentru a îndeplini anumite funcții. Câteva exemple de sisteme încorporate în care se utilizează microcontrolere ar putea fi - mașini de spălat, distribuitoare automate, cuptoare cu microunde, camere digitale, automobile, echipamente medicale, telefoane inteligente, ceasuri inteligente, roboți și diverse aparate de uz casnic.

De ce folosim microcontrolere?

Microcontrolerele sunt utilizate pentru a utiliza automatizarea în aplicații încorporate. Motivul principal din spatele imensei popularități a microcontrolerelor este capacitatea lor de a reduce dimensiunea și costul unui produs sau design, în comparație cu un design care este construit folosind microprocesor separat, memorie și dispozitive de intrare / ieșire.

Deoarece microcontrolerele au caracteristici precum microprocesor încorporat, RAM, ROM, interfețe seriale, interfețe paralele, convertor analog-digital (ADC), convertor digital-analog (DAC) etc., care facilitează construirea de aplicații în jurul său. În plus, mediul de programare al microcontrolerelor oferă posibilități largi de a controla diferitele tipuri de aplicații conform cerințelor lor.

Care sunt diferitele tipuri de microcontrolere?

Există o gamă largă de microcontrolere disponibile pe piață. Diferite companii precum Atmel, ARM, Microchip, Texas Instruments, Renesas, Freescale, NXP Semiconductors etc. fabrică diferite tipuri de microcontrolere cu diferite tipuri de caracteristici. Analizând diferiți parametri precum memoria programabilă, dimensiunea blițului, tensiunea de alimentare, pinii de intrare / ieșire, viteza etc., se poate selecta microcontrolerul potrivit pentru aplicația lor.

Să aruncăm o privire asupra acestor parametri și a diferitelor tipuri de microcontrolere în funcție de acești parametri.

Autobuz de date (Bit Size):

Când sunt clasificate în funcție de dimensiunea biților, majoritatea microcontrolerelor variază de la 8 biți la 32 biți (sunt disponibile și microcontrolere pe biți mai mari). Într-un microcontroler de 8 biți, magistrala sa de date constă din 8 linii de date, în timp ce într-un microcontroler de 16 biți, magistrala de date constă din 16 linii de date și așa mai departe pentru microcontrolerele de 32 biți și mai mari.

Memorie:

Microcontrolerele au nevoie de memorie (RAM, ROM, EPROM, EEPROM, memorie flash etc.) pentru a stoca programe și date. În timp ce unele microcontrolere au cipuri de memorie încorporate, în timp ce altele necesită conectarea unei memorii externe. Acestea se numesc microcontrolere de memorie încorporate și respectiv microcontrolere de memorie externă. Dimensiunea memoriei încorporate variază, de asemenea, în diferite tipuri de microcontrolere și, în general, veți găsi microcontrolere cu memorie de la 4B la 4Mb.

Numărul de pini de intrare / ieșire:

Microcontrolerele variază în funcție de numărul de dimensiuni ale pinilor de intrare-ieșire. Se poate alege un microcontroler specific conform cerințelor de aplicare.

Set de instructiuni:

Există două tipuri de seturi de instrucțiuni - RISC și CISC. Un microcontroler poate utiliza RISC (Reduced Instruction Set Computer) sau CISC (Complex Instruction Set Computer). După cum sugerează și numele, RISC reduce timpul de funcționare care definește ciclul de ceas al unei instrucțiuni; în timp ce CISC permite aplicarea unei instrucțiuni ca alternativă la multe instrucțiuni.

Arhitectura memoriei:

Există două tipuri de microcontrolere - microcontrolere de arhitectură de memorie Harvard și microcontrolere de arhitectură de memorie Princeton.

Iată câteva microcontrolere populare printre studenți și pasionați.

Seria de microcontrolere 8051 (8 biți)

Microcontrolere AVR de la Atmel (ATtiny, seria ATmega)

Microcontrolerele PIC din seria Microchip

Microcontrolerele Texas Instruments precum MSP430

Microcontrolere ARM

Caracteristicile microcontrolerelor

Microcontrolerele sunt utilizate în sistemele încorporate pentru diferitele lor caracteristici. Așa cum se arată în diagrama bloc de mai jos a unui microcontroler, acesta cuprinde procesor, pini I / O, porturi seriale, temporizatoare, ADC, DAC și control de întrerupere.

Procesor sau CPU

Procesorul este creierul unui microcontroler. Când se furnizează intrarea prin intermediul pinilor de intrare și instrucțiunile prin programe, procesează datele în mod corespunzător și se furnizează la pinii de ieșire.

Memorie

Cipurile de memorie sunt integrate într-un microcontroler pentru a stoca toate programele și datele. Ar putea exista diferite tipuri de memorie integrate în microcontrolere precum RAM, ROM, EPROM, EEPROM, memorie Flash etc.

Porturi de intrare-ieșire

Fiecare microcontroler are porturi de ieșire de intrare. În funcție de tipurile de microcontrolere, numărul pinilor de ieșire de intrare poate varia. Acestea sunt utilizate pentru interfața cu dispozitive de intrare și ieșire externe, cum ar fi senzori, unități de afișare etc.

Porturi seriale

Acestea facilitează interfața serială a microcontrolerelor cu alte periferice. Un port serial este o interfață de comunicație serială prin intermediul căreia informațiile se transferă sau intră câte unul pe rând.

ADC și DAC

Uneori, sistemele încorporate trebuie să convertească datele din digital în analog și invers. Deci, majoritatea microcontrolerelor sunt încorporate cu ADC încorporat (convertor analog la digital) și DAC (convertoare digital la analog) pentru a efectua conversia necesară.

Cronometre

Temporizatoarele și contoare sunt părți importante ale sistemelor încorporate. Sunt necesare pentru diverse operații, cum ar fi generarea de impulsuri, numărarea impulsurilor externe, modulație, oscilație etc.

Controlul întreruperii

Controlul întreruperii este una dintre caracteristicile puternice ale microcontrolerelor. Este un fel de notificare care întrerupe procesul în curs și instruiește să îndeplinească sarcina definită de controlul întreruperii.

Pentru a rezuma toate acestea, microcontrolerele sunt un fel de mini computere compacte care sunt proiectate pentru a îndeplini sarcini specifice în sistemele încorporate. Cu o gamă largă de caracteristici, importanța și utilizarea lor sunt vaste și pot fi găsite în produse și dispozitive din toate industriile.