Dom > Izložba > Sadržaj

Mikrokontroler Veća integracija

Mar 08, 2019

Mikrokontroleri možda neće implementirati vanjsku adresu ili sabirnicu podataka jer integriraju RAM i trajnu memoriju na isti čip kao CPU. Koristeći manje pinova, čip se može postaviti u mnogo manji, jeftiniji paket.


Integracija memorije i drugih perifernih uređaja na jedan čip i njihovo testiranje kao jedinice povećava troškove tog čipa, ali često rezultira smanjenjem neto troškova ugrađenog sistema u cjelini. Čak i ako je cijena CPU-a s integriranim perifernim uređajima nešto veća od cijene CPU-a i vanjskih perifernih uređaja, imati manje čipova obično omogućuje manju i jeftiniju ploču, te smanjuje radnu snagu potrebnu za sastavljanje i testiranje ploče, Osim toga, nastoji se smanjiti brzina kvara za gotov sklop.


Mikrokontroler je jedan integrisani krug, obično sa sledećim karakteristikama:


centralna procesorska jedinica - od malih i jednostavnih 4-bitnih procesora do složenih 32-bitnih ili 64-bitnih procesora

volatile memory (RAM) za pohranu podataka

ROM, EPROM, EEPROM ili Flash memorija za pohranu programskih i operativnih parametara

diskretni ulazni i izlazni bitovi, omogućujući kontrolu ili detekciju logičkog stanja pojedinačnog pinskog paketa

serijski ulaz / izlaz kao što su serijski portovi (UART)

drugi interfejsi za serijsku komunikaciju kao što su I²C, Serial Peripheral Interface i Controller Area Network za sistemsko povezivanje

periferni uređaji kao što su tajmeri, brojači događaja, PWM generatori i nadzornik

generator takta - često oscilator za kristal kvarcnog vremena, rezonator ili RC krug

mnogi uključuju analogno-digitalne pretvarače, neki uključuju digitalno-analogne pretvarače

programiranje u krugu i podrška za uklanjanje grešaka u krugu

Ova integracija drastično smanjuje broj čipova i količinu ožičenja i prostora na pločici koji bi bili potrebni za proizvodnju ekvivalentnih sistema koji koriste odvojene čipove. Štaviše, na malim uređajima za brojanje pinova, svaki pin može da se poveže sa nekoliko unutrašnjih perifernih uređaja, sa pin funkcijom izabranom od strane softvera. Ovo dozvoljava da se dio koristi u većem broju aplikacija nego ako su igle namjenske funkcije.


Mikro-kontroleri su se pokazali kao veoma popularni u ugrađenim sistemima od njihovog uvođenja 1970-ih.


Neki mikrokontroleri koriste harvardsku arhitekturu: odvajaju memorijske sabirnice za upute i podatke, omogućujući pristup istovremeno. Kada se koristi harvardska arhitektura, riječi s uputama za procesor mogu biti različite veličine od duljine interne memorije i registara; na primer: 12-bitne instrukcije koje se koriste sa 8-bitnim registrima podataka.


Odluka o tome koja periferna integracija je često teška. Proizvođači mikrokontrolera često trguju radnim frekvencijama i fleksibilnošću dizajna sistema u odnosu na vremenske zahtjeve svojih klijenata i ukupne niže troškove sistema. Proizvođači moraju uravnotežiti potrebu za minimiziranjem veličine čipa u odnosu na dodatnu funkcionalnost.


Arhitekture mikrokontrolera se veoma razlikuju. Neki dizajni uključuju mikroprocesorska jezgra opće namjene, s jednom ili više ROM, RAM ili I / O funkcijama integriranim u paket. Ostali dizajni su napravljeni za potrebe upravljanja. Skup instrukcija za mikrokontroler obično ima mnogo instrukcija namenjenih za manipulaciju bitovima (bit-operacije) da bi kontrolni programi bili kompaktniji. [27] Na primjer, procesor opće namjene može zahtijevati nekoliko instrukcija za testiranje bita u registru i grani ako je bit postavljen, gdje bi mikrokontroler mogao imati jednu instrukciju da osigura tu uobičajenu funkciju.


Mikrokontroleri tradicionalno nemaju matematički koprocesor, tako da se aritmetika s pomičnim zarezom izvodi softverom. Međutim, neki noviji dizajni uključuju i FPU i DSP optimizirane funkcije. Primer bi bila Microchipova linija PIC32 MIPS.