Τύποι μικροελεγκτών και οι εφαρμογές τους

Ένας μικροελεγκτής είναι ένα μόνο τσιπ και συμβολίζεται με μC ή uC. Η τεχνολογία κατασκευής που χρησιμοποιείται για τον ελεγκτή της είναι το VLSI. Ένα εναλλακτικό όνομα του μικροελεγκτή είναι ο ενσωματωμένος ελεγκτής. Προς το παρόν, υπάρχουν διάφοροι τύποι μικροελεγκτών που υπάρχουν στην αγορά, όπως 4-bit, 8-bit, 64-bit & 128-bit. Είναι ένας συμπιεσμένος μικροϋπολογιστής που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των λειτουργιών του ενσωματωμένου συστήματος σε ρομπότ, μηχανές γραφείου, μηχανοκίνητα οχήματα, οικιακές συσκευές και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές. Τα διαφορετικά στοιχεία που χρησιμοποιούνται σε έναν μικροελεγκτή είναι ένας επεξεργαστής, περιφερειακά και μνήμη. Αυτά βασικά χρησιμοποιούνται σε διαφορετικές ηλεκτρονικές συσκευές που απαιτούν έλεγχο από τον χειριστή της συσκευής. Αυτό το άρθρο περιγράφει μια επισκόπηση των τύπων μικροελεγκτών και της λειτουργίας τους.

Τι είναι ο μικροελεγκτής;

Ένας μικροελεγκτής είναι ένας μικρός, χαμηλού κόστους και αυτόνομος υπολογιστής-σε-ένα-τσιπ που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ενσωματωμένο σύστημα. Μερικοί μικροελεγκτές μπορούν να χρησιμοποιούν εκφράσεις τεσσάρων bit και να λειτουργούν σε συχνότητες ρολογιού, οι οποίες συνήθως περιλαμβάνουν:

• Ένας μικροεπεξεργαστής 8 ή 16-bit.
• Λίγο μέτρο μνήμης RAM.
• Προγραμματιζόμενη ROM και μνήμη flash.
• Παράλληλο και σειριακό I / O.
• Χρονοδιακόπτες και γεννήτριες σημάτων.
• Αναλογική σε ψηφιακή και ψηφιακή σε αναλογική μετατροπή

Οι μικροελεγκτές συνήθως πρέπει να έχουν απαιτήσεις χαμηλής ισχύος, καθώς πολλές συσκευές που ελέγχουν λειτουργούν με μπαταρία. Οι μικροελεγκτές χρησιμοποιούνται σε πολλά ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, κινητήρες αυτοκινήτων, περιφερειακά υπολογιστών και εξοπλισμό δοκιμών ή μετρήσεων. Και αυτά είναι κατάλληλα για εφαρμογές μπαταρίας μεγάλης διάρκειας. Το κυρίαρχο μέρος των μικροελεγκτών που χρησιμοποιείται σήμερα εμφυτεύεται σε άλλες συσκευές.

Εργάζονται μικροελεγκτές

Το τσιπ μικροελεγκτή είναι μια συσκευή υψηλής ταχύτητας, αλλά σε σύγκριση με έναν υπολογιστή είναι αργή. Έτσι, κάθε εντολή θα εκτελείται εντός του μικροελεγκτή με γρήγορη ταχύτητα. Μόλις ενεργοποιηθεί η τροφοδοσία, τότε ο ταλαντωτής χαλαζία θα ενεργοποιηθεί μέσω του μητρώου λογικής ελέγχου. Για λίγα δευτερόλεπτα, καθώς η αρχική προετοιμασία βρίσκεται σε εξέλιξη, τότε θα φορτωθούν οι πυκνωτές παρασίτων.

Μόλις το επίπεδο τάσης επιτύχει την υψηλότερη τιμή του & η συχνότητα του ταλαντωτή μετατρέπεται σε σταθερή διαδικασία εγγραφής bit πάνω από ειδικούς καταχωρητές λειτουργιών. Όλα συμβαίνουν με βάση το CLK του ταλαντωτή και η γενική ηλεκτρονική θα αρχίσει να λειτουργεί. Όλα αυτά χρειάζονται εξαιρετικά λίγα νανοδευτερόλεπτα.

Η κύρια λειτουργία ενός μικροελεγκτή είναι, μπορεί να θεωρηθεί σαν αυτόνομα συστήματα που χρησιμοποιούν μνήμη επεξεργαστή. Τα περιφερειακά του μπορούν να χρησιμοποιηθούν όπως ένας μικροελεγκτής 8051. Όταν η πλειοψηφία των μικροελεγκτών που χρησιμοποιείται επί του παρόντος είναι ενσωματωμένη σε άλλα είδη μηχανημάτων όπως συσκευές τηλεφώνων, αυτοκίνητα και περιφερειακά συστημάτων υπολογιστών.

Βασικά στοιχεία των τύπων μικροελεγκτών

Κάθε ηλεκτρική συσκευή που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση, τη μέτρηση και την εμφάνιση των πληροφοριών, διαφορετικά τα μέτρα περιλαμβάνουν ένα τσιπ σε αυτό. Η βασική δομή του μικροελεγκτή περιλαμβάνει διαφορετικά στοιχεία.

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ

Ο μικροελεγκτής ονομάζεται συσκευή CPU, χρησιμοποιείται για τη μεταφορά & αποκωδικοποίηση των δεδομένων και τελικά ολοκληρώνει την εκχωρημένη εργασία αποτελεσματικά. Χρησιμοποιώντας μια κεντρική μονάδα επεξεργασίας, όλα τα στοιχεία του μικροελεγκτή συνδέονται με ένα συγκεκριμένο σύστημα. Οι οδηγίες που λαμβάνονται μέσω της προγραμματιζόμενης μνήμης μπορούν να αποκωδικοποιηθούν μέσω της CPU.

Μνήμη

Σε έναν μικροελεγκτή, το τσιπ μνήμης λειτουργεί σαν μικροεπεξεργαστής επειδή αποθηκεύει όλα τα δεδομένα καθώς και προγράμματα. Οι μικροελεγκτές έχουν σχεδιαστεί με κάποια μνήμη RAM / ROM / μνήμη flash για την αποθήκευση του πηγαίου κώδικα του προγράμματος.

Θύρες I / O

Βασικά, αυτές οι θύρες χρησιμοποιούνται για διασύνδεση, διαφορετικά οδηγούν διαφορετικές συσκευές όπως LED, LCD, εκτυπωτές κ.λπ.

Σειριακές θύρες

Οι σειριακές θύρες χρησιμοποιούνται για την παροχή σειριακών διεπαφών μεταξύ μικροελεγκτή, καθώς και μια ποικιλία άλλων περιφερειακών όπως η παράλληλη θύρα.

Χρονόμετρα

Ένας μικροελεγκτής περιλαμβάνει χρονομετρητές διαφορετικά μετρητές. Αυτά χρησιμοποιούνται για τη διαχείριση όλων των λειτουργιών συγχρονισμού και μέτρησης σε έναν μικροελεγκτή. Η κύρια λειτουργία του μετρητή είναι η μέτρηση των εξωτερικών παλμών, ενώ οι λειτουργίες που πραγματοποιούνται μέσω χρονοδιακόπτων είναι οι λειτουργίες ρολογιού, οι παλμοί, οι διαμορφώσεις, η μέτρηση της συχνότητας, η ταλάντωση κ.λπ.

ADC (Αναλογικός σε ψηφιακός μετατροπέας)

Το ADC είναι το ακρωνύμιο του αναλογικού σε ψηφιακό μετατροπέα. Η κύρια λειτουργία του ADC είναι η αλλαγή των σημάτων από αναλογικό σε ψηφιακό. Για το ADC, τα απαιτούμενα σήματα εισόδου είναι αναλογικά και η παραγωγή ψηφιακού σήματος χρησιμοποιείται σε διαφορετικές ψηφιακές εφαρμογές όπως συσκευές μέτρησης

DAC (ψηφιακός σε αναλογικός μετατροπέας)

Το ακρωνύμιο του DAC είναι ψηφιακός σε αναλογικός μετατροπέας, που χρησιμοποιείται για την εκτέλεση αντίστροφων λειτουργιών στο ADC. Γενικά, αυτή η συσκευή χρησιμοποιείται για τη διαχείριση αναλογικών συσκευών όπως κινητήρες DC κ.λπ.

Ερμηνεύστε τον έλεγχο

Αυτός ο ελεγκτής χρησιμοποιείται για να δώσει καθυστερημένο έλεγχο σε ένα τρέχον πρόγραμμα και η ερμηνεία είναι είτε εσωτερική, είτε εξωτερική.

Ειδικό λειτουργικό μπλοκ

Ορισμένοι ειδικοί μικροελεγκτές σχεδιασμένοι για ειδικές συσκευές όπως ρομπότ, τα διαστημικά συστήματα περιλαμβάνουν ένα ειδικό μπλοκ λειτουργίας. Αυτό το μπλοκ έχει επιπλέον θύρες για την εκτέλεση συγκεκριμένων λειτουργιών.

Πώς ταξινομούνται οι τύποι μικροελεγκτών;

Οι μικροελεγκτές χαρακτηρίζονται σχετικά με το πλάτος του διαύλου, το σετ εντολών και τη δομή της μνήμης. Για την ίδια οικογένεια, μπορεί να υπάρχουν διαφορετικές μορφές με διαφορετικές πηγές. Αυτό το άρθρο θα περιγράψει μερικούς από τους βασικούς τύπους μικροελεγκτή για τους οποίους οι νεότεροι χρήστες ενδέχεται να μην γνωρίζουν.

Οι τύποι του μικροελεγκτή φαίνονται στο σχήμα, χαρακτηρίζονται από τα bit, την αρχιτεκτονική μνήμης, τη μνήμη / συσκευές και το σετ εντολών. Ας το συζητήσουμε εν συντομία.

Τύποι μικροελεγκτών

Τύποι μικροελεγκτών σύμφωνα με τον αριθμό των bit

Τα bit του μικροελεγκτή είναι 8-bit, 16-bit και 32-bit μικροελεγκτή.

Σε ένα 8-bit μικροελεγκτής, το σημείο όταν ο εσωτερικός δίαυλος είναι 8-bit τότε το ALU εκτελεί τις αριθμητικές και λογικές λειτουργίες. Τα παραδείγματα μικροελεγκτών 8-bit είναι οι οικογένειες Intel 8031/8051, PIC1x και Motorola MC68HC11.

ο 16-bit Ο μικροελεγκτής αποδίδει μεγαλύτερη ακρίβεια και απόδοση σε σύγκριση με το 8-bit. Για παράδειγμα, οι μικροελεγκτές 8-bit μπορούν να χρησιμοποιήσουν μόνο 8 bit, με αποτέλεσμα το τελικό εύρος 0 × 00 - 0xFF (0-255) για κάθε κύκλο. Αντίθετα, οι μικροελεγκτές 16-bit με το πλάτος των δεδομένων bit έχουν εύρος 0 × 0000 - 0xFFFF (0-65535) για κάθε κύκλο.

Η πιο ακραία αξία ενός μεγαλύτερου χρονοδιακόπτη μπορεί να αποδειχθεί χρήσιμη σε ορισμένες εφαρμογές και κυκλώματα. Μπορεί να λειτουργήσει αυτόματα σε δύο αριθμούς 16 bit. Μερικά παραδείγματα των μικροελεγκτών 16-bit είναι οι 16-bit MCUs που επεκτείνονται στις οικογένειες 8051XA, PIC2x, Intel 8096 και Motorola MC68HC12.

ο 32-bit Ο μικροελεγκτής χρησιμοποιεί τις οδηγίες 32-bit για την εκτέλεση των αριθμητικών και λογικών λειτουργιών. Αυτά χρησιμοποιούνται σε συσκευές που ελέγχονται αυτόματα, συμπεριλαμβανομένων εμφυτεύσιμων ιατρικών συσκευών, συστημάτων ελέγχου κινητήρα, μηχανών γραφείου, συσκευών και άλλων τύπων ενσωματωμένων συστημάτων. Μερικά παραδείγματα είναι η οικογένεια Intel / Atmel 251, PIC3x.

Τύποι μικροελεγκτών σύμφωνα με τις συσκευές μνήμης

Οι συσκευές μνήμης χωρίζονται σε δύο τύπους, είναι

• Ενσωματωμένος μικροελεγκτής μνήμης
• Μικροελεγκτής εξωτερικής μνήμης

Μικροελεγκτής ενσωματωμένης μνήμης : Όταν ένα ενσωματωμένο σύστημα διαθέτει μονάδα μικροελεγκτή που διαθέτει όλα τα λειτουργικά μπλοκ που είναι διαθέσιμα σε ένα τσιπ, ονομάζεται ενσωματωμένος μικροελεγκτής. Για παράδειγμα, το 8051 με μνήμη προγράμματος και δεδομένων, θύρες εισόδου / εξόδου, σειριακή επικοινωνία, μετρητές και χρονόμετρα και διακοπές στο τσιπ είναι ένας ενσωματωμένος μικροελεγκτής.

Μικροελεγκτής εξωτερικής μνήμης : Όταν ένα ενσωματωμένο σύστημα διαθέτει μονάδα μικροελεγκτή που δεν έχει όλα τα λειτουργικά μπλοκ διαθέσιμα σε ένα τσιπ, ονομάζεται εξωτερικός μικροελεγκτής μνήμης. Για παράδειγμα, το 8031 ​​δεν έχει μνήμη προγράμματος στο τσιπ είναι ένας εξωτερικός μικροελεγκτής μνήμης.

Τύποι μικροελεγκτών σύμφωνα με το σετ οδηγιών

CISC : Το CISC είναι ένας σύνθετος υπολογιστής εντολών. Επιτρέπει στον προγραμματιστή να χρησιμοποιεί μία οδηγία αντί πολλών απλούστερων οδηγιών.

ΚΙΝΔΥΝΟΣ : Το RISC σημαίνει Computer Seted Reduced Instruction, αυτός ο τύπος σετ οδηγιών μειώνει τη σχεδίαση μικροεπεξεργαστή για βιομηχανικά πρότυπα. Επιτρέπει σε κάθε οδηγία να λειτουργεί σε οποιονδήποτε καταχωρητή ή να χρησιμοποιεί οποιονδήποτε τρόπο διευθύνσεων και ταυτόχρονη πρόσβαση στο πρόγραμμα και στα δεδομένα.

Παράδειγμα για CISC και RISC

Από το παραπάνω παράδειγμα, τα συστήματα RISC συντομεύουν τον χρόνο εκτέλεσης μειώνοντας τους κύκλους ρολογιού ανά οδηγία και τα συστήματα CISC συντομεύουν τον χρόνο εκτέλεσης μειώνοντας τον αριθμό των οδηγιών ανά πρόγραμμα. Το RISC δίνει καλύτερη εκτέλεση από το CISC.

Τύποι μικροελεγκτών σύμφωνα με την αρχιτεκτονική μνήμης

Η αρχιτεκτονική μνήμης του μικροελεγκτή είναι δύο τύποι, δηλαδή:

• Μικροελεγκτής αρχιτεκτονικής μνήμης Harvard
• Μικροελεγκτής αρχιτεκτονικής μνήμης Princeton

Μικροελεγκτής Harvard Memory Architecture : Το σημείο όταν μια μονάδα μικροελεγκτή έχει διαφορετικό χώρο διευθύνσεων μνήμης για τη μνήμη προγράμματος και δεδομένων, ο μικροελεγκτής έχει αρχιτεκτονική μνήμης Harvard στον επεξεργαστή.

Μικροελεγκτής Princeton Memory Architecture : Το σημείο όταν ένας μικροελεγκτής έχει μια κοινή διεύθυνση μνήμης για τη μνήμη προγράμματος και τη μνήμη δεδομένων, ο μικροελεγκτής έχει αρχιτεκτονική μνήμης Princeton στον επεξεργαστή.

Τύποι μικροελεγκτών

Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι μικροελεγκτών όπως 8051, PIC, AVR, ARM,

Μικροελεγκτής 8051

Είναι ένας μικροελεγκτής 40 ακίδων με Vcc 5V συνδεδεμένο στον ακροδέκτη 40 και Vss στον ακροδέκτη 20 που διατηρείται 0V. Και υπάρχουν θύρες εισόδου και εξόδου από P1.0 - P1.7 και οι οποίες έχουν δυνατότητα ανοιχτού αποστράγγισης. Το Port3 έχει επιπλέον χαρακτηριστικά. Το Pin36 έχει την κατάσταση ανοιχτής αποστράγγισης και το pin17 έχει τραβήξει εσωτερικά τρανζίστορ μέσα στον μικροελεγκτή.

Όταν εφαρμόζουμε τη λογική 1 στη θύρα 1 τότε παίρνουμε τη λογική 1 στη θύρα21 και το αντίστροφο. Ο προγραμματισμός του μικροελεγκτή είναι νεκρός περίπλοκος. Βασικά, γράφουμε ένα πρόγραμμα σε γλώσσα C, το οποίο στη συνέχεια μετατρέπεται σε γλώσσα μηχανής που κατανοείται από τον μικροελεγκτή.

Ένας ακροδέκτης RESET συνδέεται στο pin9, συνδέεται με έναν πυκνωτή. Όταν ο διακόπτης είναι ΟΝ, ο πυκνωτής αρχίζει να φορτίζει και το RST είναι υψηλό. Εφαρμόζοντας ένα υψηλό στον πείρο επαναφοράς επαναφέρετε τον μικροελεγκτή. Εάν εφαρμόσουμε λογική μηδέν σε αυτήν την πινέζα, το πρόγραμμα ξεκινά την εκτέλεση από την αρχή.

Αρχιτεκτονική μνήμης του 8051

Η μνήμη του 8051 χωρίζεται σε δύο μέρη. Πρόκειται για μνήμη προγράμματος και μνήμη δεδομένων. Το Memory Program αποθηκεύει το πρόγραμμα που εκτελείται ενώ η Data Memory αποθηκεύει προσωρινά τα δεδομένα και τα αποτελέσματα. Το 8051 χρησιμοποιείται σε μεγάλο αριθμό συσκευών, κυρίως επειδή είναι εύκολο να ενσωματωθεί σε μια συσκευή. Οι μικροελεγκτές χρησιμοποιούνται κυρίως στη διαχείριση ενέργειας, στην οθόνη αφής, στα αυτοκίνητα και στις ιατρικές συσκευές.

Μνήμη προγράμματος 8051

Και

Μνήμη δεδομένων 8051

Καρφίτσα Περιγραφή του μικροελεγκτή 8051

Καρφίτσα-40: Η Vcc είναι η κύρια πηγή ισχύος του + 5V DC.

Καρφίτσα 20: Vss - αντιπροσωπεύει τη σύνδεση γείωσης (0 V).

Καρφίτσες 32-39: Γνωστή ως θύρα 0 (P0.0 έως P0.7) ως θύρες εισόδου / εξόδου.

Καρφίτσα-31: Η διεύθυνση Latch Enable (ALE) χρησιμοποιείται για την αποπολυπλήρωση του σήματος δεδομένων διεύθυνσης της θύρας 0.

Καρφίτσα-30: (EA) Η είσοδος εξωτερικής πρόσβασης χρησιμοποιείται για την ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση της διασύνδεσης εξωτερικής μνήμης. Εάν δεν υπάρχει εξωτερική απαίτηση μνήμης, αυτός ο πείρος διατηρείται πάντα ψηλά.

Καρφίτσα- 29: Το Program Store Enable (PSEN) χρησιμοποιείται για την ανάγνωση σημάτων από εξωτερική μνήμη προγράμματος.

Καρφίτσες 21-28: Γνωστό ως θύρα 2 (P 2.0 έως P 2.7) - εκτός από τη θύρα I / O, τα σήματα διαύλου διευθύνσεων υψηλότερης τάξης πολλαπλασιάζονται με αυτήν την σχεδόν διπλή κατεύθυνση.

Καρφίτσες 18 και 19: Χρησιμοποιείται για διασύνδεση εξωτερικού κρυστάλλου για παροχή ρολογιού συστήματος.

Καρφίτσες 10 - 17: Αυτή η θύρα εξυπηρετεί επίσης ορισμένες άλλες λειτουργίες όπως διακοπές, είσοδο χρονοδιακόπτη, σήματα ελέγχου για διασύνδεση εξωτερικής μνήμης ανάγνωσης και εγγραφής. Πρόκειται για μια σχεδόν αμφίδρομη θύρα με εσωτερική pull-up.

Καρφίτσα 9: Πρόκειται για έναν πείρο RESET, που χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση των 8051 μικροελεγκτών στις αρχικές του τιμές, ενώ ο μικροελεγκτής λειτουργεί ή κατά την αρχική έναρξη της εφαρμογής. Ο πείρος RESET πρέπει να είναι ψηλός για 2 κύκλους μηχανών.

Καρφίτσες 1 - 8: Αυτή η θύρα δεν εξυπηρετεί άλλες λειτουργίες. Η θύρα 1 είναι μια σχεδόν αμφίδρομη θύρα εισόδου / εξόδου.

Μικροελεγκτής Renesas

Η Renesas είναι η τελευταία οικογένεια μικροελεγκτών αυτοκινήτων που προσφέρει χαρακτηριστικά υψηλής απόδοσης με εξαιρετικά χαμηλή κατανάλωση ενέργειας σε μια ευρεία και ευέλικτη γκάμα αντικειμένων. Αυτός ο μικροελεγκτής προσφέρει πλούσια λειτουργική ασφάλεια και ενσωματωμένα χαρακτηριστικά ασφαλείας που απαιτούνται για νέες και προηγμένες εφαρμογές αυτοκινήτων. Η βασική δομή της CPU του μικροελεγκτή υποστηρίζει απαιτήσεις υψηλής αξιοπιστίας και υψηλής απόδοσης.

Η πλήρης μορφή του μικροελεγκτή RENESAS είναι «Renaissance Semiconductor for Advanced Solutions». Αυτοί οι μικροελεγκτές προσφέρουν την καλύτερη απόδοση στους μικροεπεξεργαστές καθώς και στους μικροελεγκτές για να έχουν καλές δυνατότητες απόδοσης μαζί με την πολύ χαμηλή κατανάλωση ισχύος καθώς και τη συμπαγή συσκευασία.

Αυτός ο μικροελεγκτής έχει τεράστια χωρητικότητα μνήμης καθώς και pinout, οπότε χρησιμοποιούνται σε διαφορετικές εφαρμογές ελέγχου αυτοκινήτου. Οι πιο δημοφιλείς οικογένειες μικροελεγκτών είναι το RX καθώς και το RL78 λόγω της υψηλής απόδοσής τους. Τα κύρια χαρακτηριστικά του RENESAS RL78, καθώς και οι μικροελεγκτές που βασίζονται στην οικογένεια RX, περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Η αρχιτεκτονική που χρησιμοποιείται σε αυτόν τον μικροελεγκτή είναι η αρχιτεκτονική CISC Harvard που δίνει υψηλή απόδοση.
• Η οικογένεια του RL78 είναι προσβάσιμη σε μικροελεγκτές 8 bit και 16 bit, ενώ η οικογένεια RX είναι μικροελεγκτής 32 bit.
• Ο οικογενειακός μικροελεγκτής RL78 είναι ένας μικροελεγκτής χαμηλής ισχύος, ενώ η οικογένεια RX παρέχει υψηλή απόδοση καθώς και απόδοση.
• Ο μικροελεγκτής οικογένειας RL78 διατίθεται από 20 ακίδες έως 128 ακίδες, ενώ η οικογένεια RX διατίθεται σε μικροελεγκτή 48 ακίδων σε ένα πακέτο 176 ακίδων.
• Για τον μικροελεγκτή RL78, η μνήμη flash κυμαίνεται από 16KB έως 512KB ενώ, για την οικογένεια RX, είναι 2MB.
• Η μνήμη RAM του μικροελεγκτή της οικογένειας RX κυμαίνεται από 2KB έως 128KB.
• Ο μικροελεγκτής Renesas προσφέρει χαμηλή ισχύ, υψηλή απόδοση, μέτρια πακέτα και το μεγαλύτερο εύρος μεγεθών μνήμης σε συνδυασμό με χαρακτηριστικά πλούσια περιφερειακά.

Μικροελεγκτές Renesas

• Η Renesas προσφέρει τις πιο ευέλικτες οικογένειες μικροελεγκτών στον κόσμο, για παράδειγμα η οικογένεια μας RX προσφέρει πολλούς τύπους συσκευών με παραλλαγές μνήμης από 32K flash / 4K RAM έως ένα απίστευτο 8M flash / 512K RAM.
• Η οικογένεια RX των 32-bit μικροελεγκτών είναι μια πλούσια σε χαρακτηριστικά, γενικής χρήσης MCU που καλύπτει ένα ευρύ φάσμα ενσωματωμένων εφαρμογών ελέγχου με συνδεσιμότητα υψηλής ταχύτητας, επεξεργασία ψηφιακού σήματος και έλεγχο inverter.
• Η οικογένεια μικροελεγκτών RX χρησιμοποιεί μια βελτιωμένη αρχιτεκτονική Harvard CISC 32 bit για να επιτύχει πολύ υψηλή απόδοση.

Περιγραφή καρφίτσας

Η διάταξη ακίδων του μικροελεγκτή Renesas φαίνεται στην εικόνα:

Διάγραμμα καρφιτσών μικροελεγκτών Renesas

Είναι ένας μικροελεγκτής 20 ακίδων. Το Pin 9 είναι Vss, pin ground και Vdd, pin power supply. Έχει τρία διαφορετικά είδη διακοπής, που είναι κανονική διακοπή, γρήγορη διακοπή, διακοπή υψηλής ταχύτητας.

Οι κανονικές διακοπές αποθηκεύουν τους σημαντικούς καταχωρητές στη στοίβα χρησιμοποιώντας οδηγίες push και pop. Οι γρήγορες διακοπές αποθηκεύονται αυτόματα μετρητές προγράμματος και λέξη κατάστασης επεξεργαστή σε ειδικούς καταχωρητές αντιγράφων ασφαλείας, οπότε ο χρόνος απόκρισης είναι ταχύτερος. Και οι διακοπές υψηλής ταχύτητας διαθέτουν έως και τέσσερις από τους γενικούς καταχωρητές για αποκλειστική χρήση από τη διακοπή για περαιτέρω επέκταση της ταχύτητας.

Η εσωτερική δομή διαύλου παρέχει 5 εσωτερικά λεωφορεία για να διασφαλίσει ότι ο χειρισμός δεδομένων δεν επιβραδύνεται. Οι εντολές ανάκτησης πραγματοποιούνται μέσω ενός ευρέως διαύλου 64-bit, έτσι ώστε λόγω των οδηγιών μεταβλητού μήκους που χρησιμοποιούνται στις αρχιτεκτονικές CISC.

Χαρακτηριστικά και οφέλη των μικροελεγκτών RX

• Η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας τεχνολογία πολλαπλών πυρήνων
• Υποστήριξη για λειτουργία 5V για βιομηχανικά σχέδια και συσκευές
• Επεκτασιμότητα από 48 σε 145 ακίδες και από 32KB έως 1MB μνήμη flash, με 8KB μνήμης flash δεδομένων
• Ενσωματωμένο χαρακτηριστικό ασφαλείας
• Ένα ενσωματωμένο σετ εμπλουτισμένων λειτουργιών 7 UART, I2C, 8 SPI, συγκριτές, 12-bit ADC, 10-bit DAC και 24-bit ADC (RX21A), το οποίο θα μειώσει το κόστος του συστήματος ενσωματώνοντας τις περισσότερες λειτουργίες

Εφαρμογή του μικροελεγκτή Renesas

• Βιομηχανικός αυτοματισμός
• Εφαρμογές επικοινωνίας
• Εφαρμογές ελέγχου κινητήρα
• Δοκιμή και μέτρηση
• Ιατρικές εφαρμογές

Μικροελεγκτές AVR

Ο μικροελεγκτής AVR αναπτύχθηκε από τους Alf-Egil Bogen και Vegard Wollan από την Atmel Corporation. Οι μικροελεγκτές AVR είναι τροποποιημένη αρχιτεκτονική Harvard RISC με ξεχωριστές μνήμες για δεδομένα και πρόγραμμα και η ταχύτητα του AVR είναι υψηλή σε σύγκριση με 8051 και PIC. Το AVR σημαίνει ΠΡΟΣ ΤΗΝ lf-Egil Bogen και Β egard Wollan's Ρ Επεξεργαστής ISC.

Μικροελεγκτής Atmel AVR

Διαφορά μεταξύ ελεγκτών 8051 και AVR

• Τα 8051 είναι ελεγκτές 8-bit με βάση την αρχιτεκτονική CISC, τα AVR είναι ελεγκτές 8-bit με βάση την αρχιτεκτονική RISC
• Το 8051 καταναλώνει περισσότερη ισχύ από έναν μικροελεγκτή AVR
• Το 8051, μπορούμε να προγραμματίσουμε εύκολα από τον μικροελεγκτή AVR
• Η ταχύτητα του AVR είναι μεγαλύτερη από τον μικροελεγκτή 8051

Ταξινόμηση των ελεγκτών AVR

Οι μικροελεγκτές AVR ταξινομούνται σε τρεις τύπους:

• TinyAVR - Λιγότερη μνήμη, μικρό μέγεθος, κατάλληλο μόνο για απλούστερες εφαρμογές
• MegaAVR - Αυτά είναι τα πιο δημοφιλή με καλή μνήμη (έως 256 KB), τον υψηλότερο αριθμό ενσωματωμένων περιφερειακών και κατάλληλες για μέτριες έως πολύπλοκες εφαρμογές
• XmegaAVR - Χρησιμοποιείται στο εμπόριο για σύνθετες εφαρμογές, οι οποίες απαιτούν μεγάλη μνήμη προγράμματος και υψηλή ταχύτητα

Χαρακτηριστικά του μικροελεγκτή AVR

• 16KB προγραμματιζόμενου φλας στο σύστημα
• 512B του EEPROM με δυνατότητα προγραμματισμού εντός συστήματος
• Χρονοδιακόπτης 16-bit με επιπλέον δυνατότητες
• Πολλαπλοί εσωτερικοί ταλαντωτές
• Εσωτερική, προγραμματιζόμενη μνήμη flash μνήμης έως 256K
• Προγραμματιζόμενο στο σύστημα χρησιμοποιώντας μεθόδους ISP, JTAG ή υψηλής τάσης
• Προαιρετική ενότητα κωδικού εκκίνησης με ανεξάρτητα bit κλειδώματος για προστασία
• Σύγχρονα / ασύγχρονα σειριακά περιφερειακά (UART / USART)
• Δίαυλος σειριακής περιφερειακής διεπαφής (SPI)
• Καθολική σειριακή διεπαφή (USI) για σύγχρονη μεταφορά δεδομένων δύο / τριών καλωδίων
• Χρονοδιακόπτης φύλαξης (WDT)
• Πολλαπλές λειτουργίες ύπνου εξοικονόμησης ενέργειας
• Μετατροπείς A / D 10-bit, με πολλαπλούς συνδυασμούς έως και 16 καναλιών
• Υποστήριξη CAN και ελεγκτή USB
• Συσκευές χαμηλής τάσης που λειτουργούν έως 1,8v

Υπάρχουν πολλοί μικροελεγκτές οικογένειας AVR, όπως ATmega8, ATmega16 και ούτω καθεξής. Σε αυτό το άρθρο, συζητάμε τον μικροελεγκτή ATmega328. Τα ATmega328 και ATmega8 είναι συμβατά με pin pin αλλά λειτουργικά είναι διαφορετικά. Το ATmega328 έχει μνήμη flash 32kB, όπου το ATmega8 έχει 8kB. Άλλες διαφορές είναι το επιπλέον SRAM και το EEPROM, η προσθήκη διακοπών αλλαγής ακίδων και οι χρονοδιακόπτες. Μερικά από τα χαρακτηριστικά του ATmega328 είναι:

Χαρακτηριστικά του ATmega328

• Μικροελεγκτής AVR 28 ακίδων
• Μνήμη προγράμματος Flash 32kbytes
• Μνήμη δεδομένων EEPROM 1kbytes
• Μνήμη δεδομένων SRAM 2kbytes
• Οι ακίδες I / O είναι 23
• Δύο χρονόμετρα 8-bit
• Μετατροπέας A / D
• PWM έξι καναλιών
• Ενσωματωμένο USART
• Εξωτερικός ταλαντωτής: έως 20MHz

Καρφίτσα Περιγραφή του ATmega328

Έρχεται σε DIP 28 ακίδων, που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

Διάγραμμα καρφιτσών μικροελεγκτών AVR

Vcc: Ψηφιακή τάση τροφοδοσίας.

GND: Εδαφος.

Θύρα Β: Η θύρα B είναι μια θύρα εισόδου / εξόδου 8-bit αμφίδρομης. Οι ακίδες της θύρας B είναι τρι-δηλωμένες όταν μια κατάσταση επαναφοράς ενεργοποιηθεί ή μία, ακόμη και αν το ρολόι δεν λειτουργεί.

Θύρα Γ: Η θύρα C είναι μια αμφίδρομη θύρα εισόδου / εξόδου 7-bit με εσωτερικές αντιστάσεις pull-up.

PC6 / RESET

Θύρα D: Είναι μια θύρα I-O αμφίδρομης 8-bit με εσωτερικές αντιστάσεις pull-up. Τα buffer εξόδου του Port D αποτελούνται από συμμετρικά χαρακτηριστικά κίνησης.

AVcc: Το AVcc είναι ο πείρος τάσης τροφοδοσίας για το ADC.

ΠΕΡΙΟΧΗ: Το AREF είναι ο αναλογικός πείρος αναφοράς για το ADC.

Εφαρμογές του μικροελεγκτή AVR

Υπάρχουν πολλές εφαρμογές μικροελεγκτών AVR που χρησιμοποιούνται σε οικιακούς αυτοματισμούς, οθόνη αφής, αυτοκίνητα, ιατρικές συσκευές και άμυνα.

Μικροελεγκτής PIC

Το PIC είναι ένας περιφερειακός ελεγκτής διασύνδεσης, που αναπτύχθηκε από τη μικροηλεκτρονική του γενικού οργάνου, το έτος 1993. Ελέγχεται από το λογισμικό. Θα μπορούσαν να προγραμματιστούν για να ολοκληρώσουν πολλές εργασίες και να ελέγξουν μια γραμμή παραγωγής και πολλά άλλα. Οι μικροελεγκτές PIC βρίσκουν το δρόμο τους σε νέες εφαρμογές όπως smartphone, αξεσουάρ ήχου, περιφερειακά παιχνιδιών βίντεο και προηγμένες ιατρικές συσκευές.

Υπάρχουν πολλά PIC, ξεκίνησαν με PIC16F84 και PIC16C84. Αλλά αυτά ήταν τα μόνα οικονομικά προσιτά PIC. Η Microchip εισήγαγε πρόσφατα flash chip με τύπους που είναι πολύ πιο ελκυστικοί, όπως 16F628, 16F877 και 18F452. Το 16F877 είναι περίπου διπλάσιο από την τιμή του παλιού 16F84 αλλά έχει οκτώ φορές το μέγεθος του κωδικού, πολύ περισσότερη μνήμη RAM, πολύ περισσότερες καρφίτσες I / O, UART, μετατροπέα A / D και πολλά άλλα.

Μικροελεγκτής PIC

Χαρακτηριστικά του PIC16F877

Τα χαρακτηριστικά του pic16f877 περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• CPU υψηλής απόδοσης RISC
• Έως 8K x 14 λέξεις μνήμης προγράμματος FLASH
• 35 Οδηγίες (κωδικοποίηση σταθερού μήκους-14-bit)
• 368 × 8 μνήμη δεδομένων με βάση τη στατική μνήμη RAM
• Μέχρι 256 x 8 byte μνήμης δεδομένων EEPROM
• Δυνατότητα διακοπής (έως 14 πηγές)
• Τρεις τρόποι αντιμετώπισης (άμεσες, έμμεσες, σχετικές)
• Επαναφορά ενεργοποίησης (POR)
• Μνήμη αρχιτεκτονικής του Χάρβαρντ
• Λειτουργία SLEEP εξοικονόμησης ενέργειας
• Ευρύ εύρος τάσης λειτουργίας: 2.0V έως 5.5V
• Υψηλό ρεύμα νεροχύτη / πηγής: 25mA
• Μηχανή με βάση συσσωρευτή

Περιφερειακά χαρακτηριστικά

3 χρονοδιακόπτες / μετρητές (προγραμματιζόμενα προ-κλίμακα)

• Timer0, Timer2 είναι 8-bit timer / counter με 8-bit pre-scalar
• Ο χρονοδιακόπτης 1 είναι 16-bit, μπορεί να αυξηθεί κατά τη διάρκεια του ύπνου μέσω εξωτερικού κρυστάλλου / ρολογιού

Δύο ενότητες σύλληψης, σύγκρισης, PWM

• Η συνάρτηση καταγραφής εισόδου καταγράφει την καταμέτρηση Timer1 σε μια μετάβαση ακίδων
• Η έξοδος συνάρτησης PWM είναι ένα τετράγωνο κύμα με προγραμματιζόμενη περίοδο και κύκλο λειτουργίας.

Αναλογικός-ψηφιακός μετατροπέας 10 καναλιών 8-bit

USART με εντοπισμό διεύθυνσης 9-bit

Σύγχρονη σειριακή θύρα με κύρια λειτουργία και I2C Master / Slave

Η παράλληλη θύρα 8-bit

Αναλογικά χαρακτηριστικά

• Αναλογικός σε ψηφιακό μετατροπέα 10-bit, έως 8 καναλιών (A / D)
• Επαναφορά Brown-out (BOR)
• Ενότητα Αναλογικού Συγκριτή (Προγραμματιζόμενη πολυπλεξία εισόδου από εισόδους συσκευών και εξόδους συγκριτών είναι εξωτερικά προσβάσιμες)

Περιγραφή καρφίτσας του PIC16F877A

Η περιγραφή του PIC16F877A περιγράφεται παρακάτω.

Πλεονεκτήματα του PIC

• Είναι σχεδιασμός RISC
• Ο κώδικάς του είναι εξαιρετικά αποτελεσματικός, επιτρέποντας στο PIC να λειτουργεί με συνήθως λιγότερη μνήμη προγράμματος από τους μεγαλύτερους ανταγωνιστές του
• Είναι ένα χαμηλό κόστος, υψηλή ταχύτητα ρολογιού

Ένα τυπικό κύκλωμα εφαρμογής του PIC16F877A

Το παρακάτω κύκλωμα αποτελείται από μια λάμπα της οποίας η εναλλαγή ελέγχεται χρησιμοποιώντας έναν μικροελεγκτή PIC. Ο μικροελεγκτής συνδέεται με έναν εξωτερικό κρύσταλλο που παρέχει είσοδο ρολογιού.

Εφαρμογή μικροελεγκτών PIC16F877A

Το PIC είναι επίσης διασυνδεδεμένο με ένα μπουτόν και πατώντας το κουμπί, ο Μικροελεγκτής στέλνει ανάλογα ένα υψηλό σήμα στη βάση του τρανζίστορ, έτσι ώστε να ενεργοποιηθεί το τρανζίστορ και έτσι να δοθεί κατάλληλη σύνδεση στο ρελέ για να το ενεργοποιήσετε και επιτρέψτε τη διέλευση ρεύματος AC στη λάμπα και έτσι η λάμπα ανάβει. Η κατάσταση της λειτουργίας εμφανίζεται στην οθόνη LCD που συνδέεται με τον μικροελεγκτή PIC.

Μικροελεγκτής MSP

Ένας μικροελεγκτής όπως το MSP430 είναι ένας μικροελεγκτής 16-bit. Ο όρος MSP είναι το ακρωνύμιο του «Mixed Signal Processor». Αυτή η οικογένεια μικροελεγκτών προέρχεται από την Texas Instruments και έχει σχεδιαστεί για συστήματα χαμηλού κόστους και χαμηλής ισχύος. Αυτός ο ελεγκτής περιλαμβάνει ένα διαύλου δεδομένων 16-bit, που απευθύνεται στις λειτουργίες-7 με μειωμένο σύνολο οδηγιών, το οποίο επιτρέπει έναν πυκνότερο, μικρότερο κώδικα προγραμματισμού που χρησιμοποιείται για γρήγορη απόδοση.

Αυτός ο μικροελεγκτής είναι ένα είδος ολοκληρωμένου κυκλώματος, που χρησιμοποιείται για την εκτέλεση προγραμμάτων για τον έλεγχο άλλων μηχανών ή συσκευών. Είναι ένα είδος μικρο-συσκευής, που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο άλλων μηχανών. Τα χαρακτηριστικά αυτού του μικροελεγκτή είναι συνήθως διαθέσιμα με άλλα είδη μικροελεγκτή.

• Πλήρης SoC όπως θύρες ADC, LCD, I / O, RAM, ROM, UART, χρονοδιακόπτης, βασικός χρονοδιακόπτης κ.λπ.
• Χρησιμοποιεί έναν εξωτερικό κρύσταλλο και ένας ταλαντωτής FLL (βρόχος κλειδωμένης συχνότητας) παράγει κυρίως όλα τα εσωτερικά CLK
• Η χρήση ισχύος είναι χαμηλή, όπως 4,2 nW μόνο για κάθε εντολή
• Σταθερή γεννήτρια για τις πιο συχνά χρησιμοποιούμενες σταθερές όπως –1, 0, 1, 2, 4, 8
• Η τυπική υψηλή ταχύτητα είναι 300 ns για κάθε εντολή όπως 3.3 MHz CLK
• Οι λειτουργίες διευθύνσεων είναι 11 όπου οι επτά λειτουργίες διευθύνσεων χρησιμοποιούνται για τελεστές πηγής και τέσσερις λειτουργίες διευθύνσεων χρησιμοποιούνται για τον τελεστή προορισμού.
• Αρχιτεκτονική RISC με 27 βασικές οδηγίες

Η χωρητικότητα σε πραγματικό χρόνο είναι πλήρης, σταθερή και η ονομαστική συχνότητα CLK του συστήματος μπορεί να επιτευχθεί μετά από 6-ρολόγια μόνο όταν το MSP430 αποκατασταθεί από τη λειτουργία χαμηλής ισχύος. Για τον κύριο κρύσταλλο, δεν περιμένουμε να αρχίσει η σταθεροποίηση και η ταλάντωση.

Οι βασικές οδηγίες συνδυάστηκαν με τη χρήση ειδικών χαρακτηριστικών για να κάνουν το πρόγραμμα εύκολο στον μικροελεγκτή MSP430 χρησιμοποιώντας συναρμολογητή διαφορετικά στο C για να παρέχει εξαιρετική λειτουργικότητα καθώς και ευελιξία. Για παράδειγμα, ακόμη και με τη χρήση χαμηλού αριθμού εντολών, ο μικροελεγκτής μπορεί να παρακολουθεί περίπου ολόκληρο το σύνολο εντολών.

Μικροελεγκτής Hitachi

Ο μικροελεγκτής Hitachi ανήκει στην οικογένεια H8. Ένα όνομα όπως το H8 χρησιμοποιείται σε μια μεγάλη οικογένεια μικροελεγκτών 8-bit, 16-bit & 32-bit. Αυτοί οι μικροελεγκτές αναπτύχθηκαν μέσω της τεχνολογίας Renesas. Αυτή η τεχνολογία ιδρύθηκε στους ημιαγωγούς Hitachi, το έτος 1990.

Μικροελεγκτής Motorola

Ο μικροελεγκτής Motorola είναι ένας εξαιρετικά ενσωματωμένος μικροελεγκτής, που χρησιμοποιείται για τη διαδικασία χειρισμού δεδομένων με υψηλή απόδοση. Η μονάδα αυτού του μικροελεγκτή χρησιμοποιεί μια κάρτα SIM (System Integration Module), TPU (Time Processing Unit) & QSM (Queue Serial Module).

Πλεονεκτήματα των τύπων μικροελεγκτών

Τα πλεονεκτήματα των τύπων μικροελεγκτών περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Αξιόπιστος
• Επαναχρησιμοποιήσιμο
• Ενεργειακής απόδοσης
• Αποδοτική
• Επαναχρησιμοποιήσιμο
• Απαιτεί λιγότερο χρόνο για να λειτουργήσει
• Αυτά είναι ευέλικτα και πολύ μικρά
• Λόγω της υψηλής ενσωμάτωσής τους, το μέγεθος και το κόστος του συστήματος μπορεί να μειωθεί.
• Η διασύνδεση του μικροελεγκτή είναι εύκολη με πρόσθετες θύρες ROM, RAM & I / O.
• Πολλές εργασίες μπορούν να εκτελεστούν, έτσι το ανθρώπινο αποτέλεσμα μπορεί να μειωθεί.
• Είναι απλό στη χρήση, η αντιμετώπιση προβλημάτων & η συντήρηση του συστήματος είναι απλή.
• Λειτουργεί σαν μικροϋπολογιστής χωρίς ψηφιακά μέρη

Μειονεκτήματα των τύπων μικροελεγκτών

Τα μειονεκτήματα των τύπων μικροελεγκτών περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Πολυπλοκότητα προγραμματισμού
• Ηλεκτροστατική ευαισθησία
• Δεν είναι δυνατή η διασύνδεση με συσκευές υψηλής ισχύος.
• Η δομή του είναι πιο περίπλοκη σε σύγκριση με μικροεπεξεργαστές.
• Γενικά, χρησιμοποιείται σε μικρο-συσκευές
• Απλώς εκτελεί ελλιπείς αριθ. εκτελέσεων ταυτόχρονα.
• Χρησιμοποιείται γενικά σε μικροεξοπλισμό
• Έχει μια πιο περίπλοκη δομή σε σύγκριση με έναν μικροεπεξεργαστή
• Ο μικροελεγκτής δεν μπορεί να συνδέσει απευθείας μια συσκευή υψηλότερης ισχύος
• Εκτέλεσε μόνο περιορισμένο αριθμό εκτελέσεων ταυτόχρονα

Εφαρμογές τύπων μικροελεγκτών

Οι μικροελεγκτές χρησιμοποιούνται κυρίως για ενσωματωμένες συσκευές, σε αντίθεση με τους μικροεπεξεργαστές που χρησιμοποιούνται σε προσωπικούς υπολογιστές, διαφορετικά σε άλλες συσκευές. Χρησιμοποιούνται κυρίως σε διαφορετικές συσκευές, όπως εμφυτεύσιμα ιατρικά βοηθήματα, ηλεκτρικά εργαλεία, συστήματα ελέγχου κινητήρα σε αυτοκίνητα, μηχανήματα που χρησιμοποιούνται σε γραφεία, συσκευές που ελέγχονται μέσω τηλεχειριστηρίου, παιχνίδια κ.λπ. Οι κύριες εφαρμογές των τύπων μικροελεγκτών περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Αυτοκίνητα
• Συστήματα μέτρησης χειρός
• Κινητά τηλέφωνα
• Συστήματα Υπολογιστών
• Συναγερμοί ασφαλείας
• Συσκευές
• Τρέχων μετρητής
• Κάμερες
• Μικρός φούρνος
• Όργανα μέτρησης
• Συσκευές για έλεγχο διεργασιών
• Χρησιμοποιείται σε συσκευές μέτρησης και μέτρησης, βολτόμετρο, μέτρηση περιστρεφόμενων αντικειμένων
• Συσκευές ελέγχου
• Βιομηχανικές συσκευές οργάνων
• Συσκευές οργάνωσης στις βιομηχανίες
• Ανίχνευση φωτός
• Συσκευές ασφαλείας
• Συσκευές ελέγχου διαδικασίας
• Συσκευές ελέγχου
• Ανίχνευση πυρκαγιάς
• Αίσθηση θερμοκρασίας
• Κινητά τηλέφωνα
• Auto Κινητά
• Πλυντήρια
• Κάμερες
• Συναγερμοί ασφαλείας

Επομένως, αυτό είναι όλο μια επισκόπηση των τύπων μικροελεγκτών . Αυτοί οι μικροελεγκτές είναι μικροϋπολογιστές ενός τσιπ και η τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την κατασκευή του είναι VLSI. Αυτοί είναι επίσης γνωστοί ως ενσωματωμένοι ελεγκτές που διατίθενται σε 4-bit, 8-bit, 64-bit και 128-bit. Αυτό το τσιπ έχει σχεδιαστεί για να ελέγχει διαφορετικές ενσωματωμένες λειτουργίες συστήματος. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός μικροεπεξεργαστή και ενός μικροελεγκτή;