Hvad er en mikrocontroller?

Mikrocontrollere er en integreret del af indlejrede systemer. En mikrocontroller er dybest set billig og lille computer på en enkelt chip, der består af en processor, en lille hukommelse og programmerbare periferiudstyr til input-output. De er beregnet til at blive brugt i automatisk kontrollerede produkter og enheder til at udføre foruddefinerede og forprogrammerede opgaver. For at få en bedre idé om, hvad der faktisk er en mikrocontroller; lad os se et eksempel på et produkt, hvor der anvendes mikrocontroller. Et digitalt termometer, der viser omgivelsestemperaturen, bruger en mikrocontroller, der er forbundet til en temperatursensor og en displayenhed (som LCD). Mikrocontrolleren tager her input fra temperatursensoren i rå form, behandler det og viser det til en lille LCD-displayenhed i en menneskelig læsbar form.Tilsvarende bruges en eller flere mikrokontroller i mange elektroniske enheder i henhold til krav og kompleksitet af applikationer.

Hvor de bruges?

Mikrocontrollere bruges i indlejrede systemer, dybest set en række produkter og enheder, der er kombination af hardware og software, og udviklet til at udføre bestemte funktioner. Et par eksempler på indlejrede systemer, hvor der anvendes mikrokontroller, kan være - vaskemaskiner, automater, mikrobølger, digitale kameraer, biler, medicinsk udstyr, smartphones, smart ure, robotter og forskellige husholdningsapparater.

Hvorfor bruger vi mikrocontrollere?

Microcontrollere bruges til at anvende automatisering i indlejrede applikationer. Den væsentligste årsag til den enorme popularitet af mikrocontrollere er deres evne til at reducere størrelsen og prisen på et produkt eller design sammenlignet med et design, der er bygget ved hjælp af separat mikroprocessor, hukommelse og input / output-enheder.

Da mikrocontrollere har funktioner som indbygget mikroprocessor, RAM, ROM, serielle grænseflader, parallelle grænseflader, Analog til Digital Converter (ADC), Digital til Analog Converter (DAC) osv., Der gør det nemt at opbygge applikationer omkring det. Derudover giver mikrocontrollers programmeringsmiljø store muligheder for at kontrollere de forskellige applikationstyper efter deres behov.

Hvad er de forskellige typer mikrokontroller?

Der er en bred vifte af mikrokontrollere tilgængelige på markedet. Forskellige virksomheder som Atmel, ARM, Microchip, Texas Instruments, Renesas, Freescale, NXP Semiconductors osv. Fremstiller forskellige slags mikrocontrollere med forskellige slags funktioner. Når man ser på forskellige parametre som programmerbar hukommelse, flashstørrelse, forsyningsspænding, input / output pins, hastighed osv., Kan man vælge den rigtige mikrocontroller til deres anvendelse.

Lad os se på disse parametre og forskellige typer mikrocontrollere i henhold til disse parametre.

Databus (bitstørrelse):

Når de klassificeres i henhold til bitstørrelsen, spænder de fleste mikrokontrollere fra 8-bit til 32 bit (højere bit-mikrocontrollere er også tilgængelige). I en 8-bit mikrocontroller består dens databus af 8 datalinjer, mens i en 16-bit mikrocontroller består dens databus af 16 datalinjer og så videre til 32 bit og højere mikrokontroller.

Hukommelse:

Mikrocontrollere har brug for hukommelse (RAM, ROM, EPROM, EEPROM, flash-hukommelse osv.) For at gemme programmer og data. Mens nogle mikrokontroller har indbygget hukommelseschips, mens andre kræver, at der er tilsluttet en ekstern hukommelse. Disse kaldes hhv. Indbyggede hukommelsesmikrocontrollere og eksterne hukommelsesmikrocontrollere. Den indbyggede hukommelsesstørrelse varierer også i forskellige typer mikrocontrollere, og generelt vil du finde mikrokontrollere med hukommelse på 4B til 4Mb.

Antal input / output pins:

Mikrocontrollere varierer afhængigt af antallet af input-output pin-størrelser. Man kan vælge en bestemt mikrokontroller i henhold til applikationskravet.

Instruktions sæt:

Der er to typer instruktionssæt - RISC og CISC. En mikrocontroller kan bruge RISC (Reduced Instruction Set Computer) eller CISC (Complex Instruction Set Computer). Som navnet antyder, reducerer RISC driftstiden, der definerer en instruktions urcyklus; mens CISC tillader anvendelse af en instruktion som et alternativ til mange instruktioner.

Hukommelsesarkitektur:

Der er to typer mikrokontroller - Harvard-hukommelsesarkitektur-mikrocontrollere og Princeton-hukommelsesarkitektur-mikrocontrollere.

Her er nogle populære mikrokontrollere blandt studerende og hobbyister.

8051-serien af ​​mikrocontrollere (8-bit)

AVR-mikrocontrollere fra Atmel (ATtiny, ATmega-serien)

Microchips PIC-serie mikrocontrollere

Texas Instruments mikrokontroller som MSP430

ARM-mikrokontrollere

Funktioner ved mikrokontrollere

Microcontrollere bruges i indlejrede systemer til deres forskellige funktioner. Som vist i nedenstående blokdiagram for en mikrokontroller, består den af ​​processor, I / O-ben, serielle porte, timere, ADC, DAC og Interrupt Control.

Processor eller CPU

Processor er hjernen til en mikrocontroller. Når input leveres via input pins og instruktioner gennem programmer, behandler det dataene i overensstemmelse hermed og leveres ved output pins.

Hukommelse

Hukommelseschips er integreret i en mikrocontroller til lagring af alle programmer og data. Der kan være forskellige typer hukommelse integreret i mikrocontrollere som RAM, ROM, EPROM, EEPROM, Flash-hukommelse osv.

Input-output-porte

Hver mikrocontroller har input-output-porte. Afhængigt af typen af ​​mikrokontroller kan antallet af input output-pins variere. De bruges til at interface med eksterne input- og outputenheder som sensorer, displayenheder osv.

Serielle porte

De letter mikrocontrollere seriel grænseflade med andre perifere enheder. En seriel port er en seriel kommunikationsgrænseflade, gennem hvilken information overføres ind eller ud en ad gangen ad gangen.

ADC og DAC

Nogle gange har indlejrede systemer brug for at konvertere data fra digital til analog og omvendt. Så de fleste mikrokontroller er integreret med indbygget ADC (Analog til Digital Converter) og DAC (Digital til Analog Converters) for at udføre den krævede konvertering.

Timere

Timere og tællere er vigtige dele af indlejrede systemer. De er nødvendige til forskellige operationer som pulsgenerering, tæller eksterne impulser, modulering, svingning osv.

Afbryd kontrol

Afbryd kontrol er en af ​​de stærke funktioner i mikrokontrollere. Det er en slags meddelelse, der afbryder den igangværende proces og instruerer i at udføre den opgave, der er defineret ved afbrydelseskontrol.

For at opsummere alt dette er mikrocontrollere en slags kompakte mini-computere, der er designet til at udføre specifikke opgaver i indlejrede systemer. Med en bred vifte af funktioner er deres betydning og anvendelse enorm, og de findes i produkter og enheder i alle brancher.