NUC975DK61Y – Integrált áramkörök, beágyazott, mikrokontrollerek – NUVOTON Technology Corporation

1 Mikrokontroller definíció

Mivel a mikrokontroller egy chipbe integrált aritmetikai logikai egység, memória, időzítő/számítógép és különféle / O áramkörök stb., amelyek egy alapvető komplett számítási rendszert alkotnak, egychipes mikroszámítógépnek is nevezik.

A mikrokontroller memóriájában található program, amelyet a mikrokontroller hardverével és perifériás hardver áramköreivel szorosan együtt használnak, megkülönböztetik a PC szoftverétől, és firmwareként mikrokontroller programnak nevezik.Általában a mikroprocesszor egy CPU egyetlen integrált áramkörön, míg a mikrokontroller egy CPU, ROM, RAM, VO, időzítő stb., mindez egyetlen integrált áramkörön.A CPU-hoz képest a mikrokontroller nem rendelkezik olyan nagy számítási teljesítménnyel, és nincs benne MemoryManaaement Unit sem, ami miatt a mikrokontroller csak néhány viszonylag egyszerű vezérlési, logikai és egyéb feladatot tud kezelni, és széles körben alkalmazzák a berendezések vezérlésében, szenzor jelfeldolgozásban. és más területeken, mint például egyes háztartási gépek, ipari berendezések, elektromos szerszámok stb.

2 A mikrokontroller összetétele

A mikrokontroller több részből áll: központi processzor, memória és bemenet/kimenet:

- Központi processzor:

A központi processzor az MCU központi eleme, beleértve az operátor és a vezérlő két fő részét.

-Operátor

Az operátor aritmetikai és logikai egységekből (ALU), akkumulátorból és regiszterekből áll, stb. Az ALU szerepe az, hogy aritmetikai vagy logikai műveleteket hajtson végre a bejövő adatokon.Az ALU képes összeadni, kivonni, egyeztetni vagy összehasonlítani a két adat méretét, és végül az eredményt az akkumulátorban tárolni.

A kezelőnek két funkciója van:

(1) Különféle aritmetikai műveletek végrehajtása.

(2) Különféle logikai műveletek és logikai tesztek végrehajtása, mint például nulla érték teszt vagy két érték összehasonlítása.

A kezelő által végrehajtott összes műveletet a vezérlőtől érkező vezérlőjelek irányítják, és míg egy aritmetikai művelet aritmetikai eredményt ad, addig a logikai művelet ítéletet ad.

-Vezérlő

A vezérlő a programszámlálóból, az utasításregiszterből, az utasításdekódolóból, az időzítő generátorból és a műveletvezérlőből stb. áll. Ez a "döntéshozó testület", amely parancsokat ad ki, azaz koordinálja és irányítja a teljes mikroszámítógép-rendszer működését.Fő funkciói a következők:

(1) Utasítás lekérése a memóriából és a következő utasítás helyének jelzése a memóriában.

(2) Az utasítás dekódolása és tesztelése, valamint a megfelelő műveletvezérlő jel generálása a meghatározott művelet végrehajtásának megkönnyítése érdekében.

(3) Irányítja és vezérli az adatáramlás irányát a CPU, a memória, valamint a bemeneti és kimeneti eszközök között.

A mikroprocesszor a belső buszon keresztül köti össze az ALU-t, a számlálókat, a regisztereket és a vezérlő részt, és a külső buszon keresztül csatlakozik a külső memóriához és a bemeneti/kimeneti interfész áramkörökhöz.A külső busz, más néven rendszerbusz, DB adatbuszra, AB címbuszra és CB vezérlőbuszra oszlik, és a bemeneti/kimeneti interfész áramkörön keresztül különböző perifériás eszközökhöz csatlakozik.

-Memória

A memória két kategóriába sorolható: adatmemória és programmemória.

Az adatmemória az adatok, a programtár pedig a programok és paraméterek tárolására szolgál.

-Input/Output -Különböző eszközök összekapcsolása vagy meghajtása

Soros kommunikációs portok - adatcserét végeznek az MCU és a különböző perifériák, például UART, SPI, 12C stb. között.

3 Mikrokontrollerek besorolása

A bitek számát tekintve a mikrokontrollerek a következőkre oszthatók: 4 bites, 8 bites, 16 bites és 32 bites.A gyakorlati alkalmazásokban a 32 bites 55%-ot, a 8 bites 43%-ot, a 4 bites 2%-ot, a 16 bites pedig 1%-ot tesz ki.

Látható, hogy manapság a 32 bites és a 8 bites mikrokontrollerek a legszélesebb körben használt mikrokontrollerek.
A bitszám különbsége nem jelenti a jó vagy rossz mikroprocesszorokat, nem minél nagyobb a bitszám, annál jobb a mikroprocesszor, és nem minél kisebb a bitszám, annál rosszabb a mikroprocesszor

A 8 bites MCU-k sokoldalúak;egyszerű programozást, energiahatékonyságot és kis csomagméretet kínálnak (némelyiknek csak hat tűje van).De ezeket a mikrokontrollereket általában nem használják hálózati és kommunikációs funkciókra.

A leggyakoribb hálózati protokollok és kommunikációs szoftvercsomagok 16 vagy 32 bitesek.Egyes 8 bites eszközökhöz állnak rendelkezésre kommunikációs perifériák, de gyakran a 16 és 32 bites MCU a hatékonyabb választás.Ennek ellenére a 8 bites MCU-kat általában különféle vezérlési, érzékelési és interfész alkalmazásokhoz használják.

Építészetileg a mikrokontrollerek két kategóriába sorolhatók: RISC (redukált utasításkészletű számítógépek) és CISC (Complex Instruction Set Computers).

A RISC egy olyan mikroprocesszor, amely kevesebb típusú számítógépes utasítást hajt végre, és az 1980-as években jött létre a MIPS nagyszámítógéppel (azaz RISC gépekkel), és a RISC gépekben használt mikroprocesszorokat összefoglaló néven RISC processzoroknak nevezik.Ily módon gyorsabban tud műveleteket végrehajtani (másodpercenként millióval több utasítás, vagy MIPS).Mivel a számítógépeknek további tranzisztorokra és áramköri elemekre van szükségük az egyes utasítástípusok végrehajtásához, minél nagyobb a számítógépes utasításkészlet, a mikroprocesszor bonyolultabbá válik, és lassabban hajtja végre a műveleteket.

A CISC mikroutasítások gazdag készletét tartalmazza, amelyek leegyszerűsítik a processzoron futó programok létrehozását.Az utasítások assembly nyelvből állnak, és néhány, eredetileg szoftverrel megvalósított általános funkciót a hardveres utasításrendszer valósít meg.A programozó munkája így jelentősen lecsökken, és minden egyes utasítási periódusban egyidejűleg dolgoznak fel néhány alacsonyabb rendű műveletet vagy műveletet, hogy növeljék a számítógép végrehajtási sebességét, és ezt a rendszert komplex utasításrendszernek nevezik.

4 Összefoglalás

Napjaink autóelektronikai mérnökei számára komoly kihívást jelent egy olcsó, problémamentes, meghibásodás esetén is működő autórendszer megépítése, az autó teljesítménye jelenleg fokozatosan javul, a mikrokontrollerek várhatóan javítják a teljesítményt. autóipari elektronikus vezérlőegységek.