Kaj je mikrokrmilnik?

Mikrokrmilniki so sestavni del vgrajenih sistemov. Mikrokrmilnik je v bistvu poceni in majhen računalnik na enem čipu, ki vsebuje procesor, majhen pomnilnik in programabilno vhodno-izhodno zunanjo opremo. Namenjeni so uporabi v samodejno nadzorovanih izdelkih in napravah za izvajanje vnaprej določenih in vnaprej programiranih nalog. Da bi dobili boljšo predstavo o tem, kaj je v resnici mikrokrmilnik; poglejmo primer izdelka, kjer se uporablja mikrokrmilnik. Digitalni termometer, ki prikazuje temperaturo okolice, uporablja mikrokrmilnik, ki je povezan s temperaturnim senzorjem in prikazovalno enoto (na primer LCD). Mikrokrmilnik tu zajame vhod s temperaturnega senzorja v surovi obliki, ga obdela in prikaže na majhni LCD-prikazovalni enoti v berljivi obliki.Podobno se enojni ali več mikrokrmilnikov uporablja v številnih elektronskih napravah glede na zahteve in zapletenost aplikacij.

Kje se uporabljajo?

Mikrokrmilniki se uporabljajo v vgrajenih sistemih, v bistvu v različnih izdelkih in napravah, ki so kombinacija strojne in programske opreme in so razviti za izvajanje določenih funkcij. Nekaj ​​primerov vgrajenih sistemov, v katerih se uporabljajo mikrokrmilniki, bi lahko bili - pralni stroji, prodajni avtomati, mikrovalovne pečice, digitalni fotoaparati, avtomobili, medicinska oprema, pametni telefoni, pametne ure, roboti in različni gospodinjski aparati.

Zakaj uporabljamo mikrokrmilnike?

Mikrokrmilniki se uporabljajo za uporabo avtomatizacije v vdelanih aplikacijah. Glavni razlog za izjemno priljubljenost mikrokrmilnikov je njihova sposobnost zmanjšanja velikosti in stroškov izdelka ali zasnove v primerjavi z zasnovo, ki se gradi z uporabo ločenih mikroprocesorjev, pomnilnika in vhodno / izhodnih naprav.

Ker imajo mikrokrmilniki funkcije, kot so vgrajeni mikroprocesor, RAM, ROM, serijski vmesniki, vzporedni vmesniki, analogno-digitalni pretvornik (ADC), digitalno-analogni pretvornik (DAC) itd., Kar omogoča enostavno gradnjo aplikacij okoli njega. Poleg tega programsko okolje mikrokrmilnikov ponuja široke možnosti za nadzor različnih vrst aplikacij v skladu z njihovimi zahtevami.

Katere so različne vrste mikrokrmilnikov?

Na trgu je na voljo široka paleta mikrokrmilnikov. Različna podjetja, kot so Atmel, ARM, Microchip, Texas Instruments, Renesas, Freescale, NXP Semiconductors itd., Proizvajajo različne vrste mikrokrmilnikov z različnimi lastnostmi. Če pogledamo različne parametre, kot so programljivi pomnilnik, velikost bliskavice, napajalna napetost, vhodni / izhodni zatiči, hitrost itd., Lahko izberemo ustrezen mikrokrmilnik za njihovo uporabo.

Oglejmo si te parametre in različne tipe mikrokrmilnikov glede na te parametre.

Podatkovno vodilo (velikost bitov):

Če jih razvrstimo glede na bitno velikost, se večina mikrokrmilnikov giblje od 8-bitnih do 32-bitnih (na voljo so tudi višjebitni mikrokrmilniki). V 8-bitnem mikrokrmilniku je njegovo podatkovno vodilo sestavljeno iz 8 podatkovnih linij, medtem ko je v 16-bitnem mikrokrmilniku njegovo podatkovno vodilo sestavljeno iz 16 podatkovnih vrstic in tako za 32-bitne in višje mikrokrmilnike.

Spomin:

Mikrokrmilniki potrebujejo pomnilnik (RAM, ROM, EPROM, EEPROM, flash pomnilnik itd.) Za shranjevanje programov in podatkov. Nekateri mikrokrmilniki imajo vgrajene pomnilniške čipe, drugi pa potrebujejo zunanji pomnilnik. Ti se imenujejo mikrokrmilniki z vgrajenim pomnilnikom in mikrokrmilniki z zunanjim pomnilnikom. Velikost vgrajenega pomnilnika se razlikuje tudi pri različnih vrstah mikrokrmilnikov in na splošno bi našli mikrokrmilnike s pomnilnikom od 4B do 4Mb.

Število vhodnih / izhodnih zatičev:

Mikrokrmilniki se razlikujejo glede na število velikosti vhodno-izhodnih zatičev. Izberemo lahko določen mikrokrmilnik v skladu z zahtevo po aplikaciji.

Set navodil:

Obstajata dve vrsti naborov ukazov - RISC in CISC. Mikrokrmilnik lahko uporablja RISC (računalnik z zmanjšanimi navodili) ali CISC (računalnik z zapletenimi navodili). Kot že ime pove, RISC zmanjšuje čas delovanja, ki določa časovni cikel ukaza; medtem ko CISC dovoljuje uporabo enega navodila kot alternativo številnim navodilom.

Arhitektura spomina:

Obstajata dve vrsti mikrokrmilnikov - mikrokrmilniki s pomnilniško arhitekturo Harvard in mikrokrmilniki s pomnilniško arhitekturo Princeton.

Tu je nekaj priljubljenih mikrokrmilnikov med študenti in ljubitelji.

8051 serija mikrokrmilnikov (8-bitna)

Mikrokrmilniki AVR podjetja Atmel (ATtiny, serija ATmega)

Mikročipi mikrokontrolerjev serije PIC

Mikrokrmilniki Texas Instruments, kot je MSP430

Mikrokrmilniki ARM

Značilnosti mikrokrmilnikov

Mikrokrmilniki se uporabljajo v vgrajenih sistemih zaradi svojih različnih lastnosti. Kot je prikazano na spodnjem blokovnem diagramu mikrokrmilnika, vsebuje procesor, vhodno / izhodne nožice, serijska vrata, časovnike, ADC, DAC in nadzor prekinitev.

Procesor ali CPU

Procesor so možgani mikrokrmilnika. Kadar vhod dobimo prek vhodnih zatičev in navodila prek programov, podatke ustrezno obdelamo in posredujemo na izhodnih zatičih.

Spomin

Pomnilniški čipi so integrirani v mikrokrmilnik za shranjevanje vseh programov in podatkov. V mikrokrmilnike so lahko vgrajene različne vrste pomnilnika, kot so RAM, ROM, EPROM, EEPROM, Flash pomnilnik itd.

Vhodno-izhodna vrata

Vsak mikrokrmilnik ima vhodna izhodna vrata. Število vhodnih izhodnih zatičev se lahko razlikuje, odvisno od vrste mikrokrmilnikov. Uporabljajo se za povezovanje z zunanjimi vhodnimi in izhodnimi napravami, kot so senzorji, prikazovalne enote itd.

Zaporedna vrata

Omogočajo serijski vmesnik mikrokrmilnikov z drugimi zunanjimi napravami. Zaporedna vrata so zaporedni komunikacijski vmesnik, prek katerega se informacije prenašajo en za drugim po en bit.

ADC in DAC

Včasih morajo vgrajeni sistemi pretvoriti podatke iz digitalnih v analogne in obratno. Tako je večina mikrokrmilnikov vgrajena z vgrajenim ADC (analogno v digitalni pretvornik) in DAC (digitalno v analogni pretvornik) za izvedbo zahtevane pretvorbe.

Časovniki

Časovniki in števci so pomembni deli vdelanih sistemov. Potrebni so za različne operacije, kot so generiranje impulzov, štetje zunanjih impulzov, modulacija, nihanje itd.

Nadzor prekinitve

Nadzor prekinitev je ena od močnih lastnosti mikrokrmilnikov. To je nekakšno obvestilo, ki prekine tekoči postopek in da navodilo za izvedbo naloge, ki jo določa nadzor prekinitve.

Če povzamem vse to, so mikrokrmilniki nekakšni kompaktni mini računalniki, ki so zasnovani za izvajanje posebnih nalog v vgrajenih sistemih. S širokim naborom funkcij je njihov pomen in uporaba velika in jih lahko najdemo v izdelkih in napravah v vseh panogah.