NUC975DK61Y – Circuite integrate, încorporate, microcontrolere – NUVOTON Technology Corporation

1 Definiție microcontroler

Întrucât microcontrolerul este unitatea logică aritmetică, memoria, cronometrul/calculatorul și diverse circuite / O, etc. integrate într-un cip, constituind un sistem de calcul complet de bază, este cunoscut și ca microcomputer cu un singur cip.

Programul din memoria microcontrolerului utilizat îndeaproape cu hardware-ul microcontrolerului și cu circuitele hardware periferice, se distinge de software-ul PC-ului și este numit program de microcontroler ca firmware.În general, un microprocesor este un CPU pe un singur circuit integrat, în timp ce un microcontroler este un CPU, ROM, RAM, VO, timer etc., toate pe un singur circuit integrat.În comparație cu procesorul, microcontrolerul nu are o putere de calcul atât de puternică și nici nu are unitatea de gestionare a memoriei, ceea ce face ca microcontrolerul să se ocupe doar de anumite sarcini de control, logică și alte sarcini relativ simple și simple și este utilizat pe scară largă în controlul echipamentelor, procesarea semnalului senzorului. și alte domenii, cum ar fi unele electrocasnice, echipamente industriale, unelte electrice etc.

2 Compoziția microcontrolerului

Microcontrolerul este format din mai multe părți: procesor central, memorie și intrare/ieșire:

-Procesor central:

Procesorul central este componenta de bază a MCU, inclusiv cele două părți principale ale operatorului și controlorului.

-Operator

Operatorul este format din unitate aritmetică și logică (ALU), acumulator și registre etc. Rolul ALU este de a efectua operații aritmetice sau logice asupra datelor primite.ALU este capabil să adauge, să scadă, să potriviți sau să compare dimensiunea acestor două date și, în final, să stocheze rezultatul în acumulator.

Operatorul are două funcții:

(1) Să efectueze diverse operații aritmetice.

(2) Pentru a efectua diverse operații logice și pentru a efectua teste logice, cum ar fi un test cu valoarea zero sau o comparație a două valori.

Toate operațiunile efectuate de operator sunt direcționate de semnale de control de la controler și, în timp ce o operație aritmetică produce un rezultat aritmetic, o operație logică produce un verdict.

-Controlor

Controlerul este compus din contor de programe, registru de instrucțiuni, decodor de instrucțiuni, generator de temporizare și controler de funcționare etc. Este „orgul decizional” care emite comenzi, adică coordonează și dirijează funcționarea întregului sistem de microcalculator.Principalele sale funcții sunt:

(1) Pentru a prelua o instrucțiune din memorie și a indica locația următoarei instrucțiuni din memorie.

(2) Pentru a decoda și a testa instrucțiunea și a genera semnalul de control al operațiunii corespunzător pentru a facilita execuția acțiunii specificate.

(3) Direcționează și controlează direcția fluxului de date între CPU, memorie și dispozitivele de intrare și ieșire.

Microprocesorul interconectează ALU, contoare, registre și secțiune de control prin magistrala internă și se conectează la memoria externă și la circuitele de interfață de intrare/ieșire prin magistrala externă.Autobuzul extern, numit și magistrala de sistem, este împărțit în magistrala de date DB, magistrala de adrese AB și magistrala de control CB și este conectată la diferite dispozitive periferice prin circuitul de interfață de intrare/ieșire.

-Memorie

Memoria poate fi împărțită în două categorii: memorie de date și memorie de programe.

Memoria de date este folosită pentru a salva date, iar stocarea programelor este folosită pentru a stoca programe și parametri.

-Intrare/Ieșire -Conectarea sau conducerea diferitelor dispozitive

Porturi de comunicație seriale - schimbă date între MCU și diferite periferice, cum ar fi UART, SPI, 12C etc.

3 Clasificarea microcontrolerelor

În ceea ce privește numărul de biți, microcontrolerele pot fi clasificate în: 4 biți, 8 biți, 16 biți și 32 de biți.În aplicațiile practice, 32 de biți reprezintă 55%, 8 biți reprezintă 43%, 4 biți reprezintă 2% și 16 biți reprezintă 1%

Se poate observa că microcontrolerele pe 32 și 8 biți sunt cele mai utilizate microcontrolere astăzi.
Diferența dintre numărul de biți nu reprezintă microprocesoarele bune sau rele, nu cu cât este mai mare numărul de biți, cu atât este mai bun microprocesorul și nici cu cât este mai mic numărul de biți, cu atât este mai rău microprocesorul.

MCU-urile pe 8 biți sunt versatile;oferă programare simplă, eficiență energetică și pachet de dimensiuni reduse (unele au doar șase pini).Dar aceste microcontrolere nu sunt utilizate de obicei pentru funcții de rețea și comunicații.

Cele mai comune protocoale de rețea și stivele de software de comunicații sunt pe 16 sau 32 de biți.Periferice de comunicație sunt disponibile pentru unele dispozitive pe 8 biți, dar MCU-urile pe 16 și 32 de biți sunt adesea alegerea mai eficientă.Cu toate acestea, MCU-urile pe 8 biți sunt utilizate de obicei pentru o varietate de aplicații de control, detecție și interfață.

Din punct de vedere arhitectural, microcontrolerele pot fi împărțite în două categorii: RISC (Reduced Instruction Set Computers) și CISC (Complex Instruction Set Computers).

RISC este un microprocesor care execută mai puține tipuri de instrucțiuni de computer și a apărut în anii 1980 cu mainframe-ul MIPS (adică, mașinile RISC), iar microprocesoarele utilizate în mașinile RISC sunt numite în mod colectiv procesoare RISC.În acest fel, este capabil să execute operațiuni într-un ritm mai rapid (milioane mai multe instrucțiuni pe secundă sau MIPS).Deoarece calculatoarele necesită tranzistori și elemente de circuit suplimentare pentru a executa fiecare tip de instrucțiune, cu cât setul de instrucțiuni al computerului este mai mare, face microprocesorul mai complex și execută operațiunile mai lent.

CISC include un set bogat de microinstrucțiuni care simplifică crearea de programe care rulează pe procesor.Instrucțiunile sunt compuse din limbaj de asamblare, iar unele funcții comune implementate inițial de software sunt implementate de sistemul de instrucțiuni hardware.Munca programatorului este astfel mult redusă, iar unele operații sau operații de ordin inferior sunt procesate simultan în fiecare perioadă de instrucțiuni pentru a crește viteza de execuție a computerului, iar acest sistem se numește sistem de instrucțiuni complex.

4 Rezumat

O provocare serioasă pentru inginerii electronici auto din ziua de azi este de a construi un sistem low-cost, fără probleme, și chiar și în cazul unei defecțiuni pot funcționa sistemele auto, în performanța mașinii se îmbunătățește treptat în acest moment, microcontrolerele sunt de așteptat să îmbunătățească performanța a unităților de control electronice auto.