NUC975DK61Y – ინტეგრირებული სქემები, ჩაშენებული, მიკროკონტროლერები – NUVOTON Technology Corporation

1 მიკროკონტროლერის განმარტება

ვინაიდან მიკროკონტროლერი არის არითმეტიკული ლოგიკური ერთეული, მეხსიერება, ტაიმერი/კალკულატორი და სხვადასხვა/O სქემები და ა.შ. ინტეგრირებული ჩიპში, რომელიც წარმოადგენს ძირითად სრულ გამოთვლით სისტემას, იგი ასევე ცნობილია როგორც ერთჩიპიანი მიკროკომპიუტერი.

პროგრამა მიკროკონტროლერის მეხსიერებაში, რომელიც მჭიდროდ გამოიყენება მიკროკონტროლერის აპარატურასთან და პერიფერიულ აპარატურულ სქემებთან, გამოირჩევა კომპიუტერის პროგრამული უზრუნველყოფისგან და ეწოდება მიკროკონტროლერის პროგრამას, როგორც firmware.ზოგადად, მიკროპროცესორი არის CPU ერთ ინტეგრირებულ წრეზე, ხოლო მიკროკონტროლერი არის CPU, ROM, RAM, VO, ტაიმერი და ა.შ. ყველაფერი ერთ ინტეგრირებულ წრეზე.CPU-სთან შედარებით, მიკროკონტროლერს არ აქვს ისეთი ძლიერი გამოთვლითი სიმძლავრე, არც MemoryManaaement Unit, რომელიც აიძულებს მიკროკონტროლერს მხოლოდ რამდენიმე შედარებით მარტივი კონტროლის, ლოგიკის და სხვა ამოცანების შესრულება შეუძლია და ფართოდ გამოიყენება აღჭურვილობის კონტროლში, სენსორული სიგნალის დამუშავებაში. და სხვა სფეროები, როგორიცაა ზოგიერთი საყოფაცხოვრებო ტექნიკა, სამრეწველო აღჭურვილობა, ელექტრო ხელსაწყოები და ა.შ.

2 მიკროკონტროლერის შემადგენლობა

მიკროკონტროლერი შედგება რამდენიმე ნაწილისაგან: ცენტრალური პროცესორი, მეხსიერება და შემავალი/გამომავალი:

- ცენტრალური პროცესორი:

ცენტრალური პროცესორი არის MCU-ის ძირითადი კომპონენტი, ოპერატორისა და კონტროლერის ორი ძირითადი ნაწილის ჩათვლით.

-ოპერატორი

ოპერატორი შედგება არითმეტიკული და ლოგიკური ერთეულისგან (ALU), აკუმულატორისა და რეგისტრებისგან და ა.შ.ALU-ს შეუძლია ამ ორი მონაცემის დამატება, გამოკლება, შესატყვისი ან შედარება და ბოლოს შედეგის შენახვა აკუმულატორში.

ოპერატორს აქვს ორი ფუნქცია:

(1) სხვადასხვა არითმეტიკული მოქმედებების შესასრულებლად.

(2) სხვადასხვა ლოგიკური ოპერაციების შესასრულებლად და ლოგიკური ტესტების შესასრულებლად, როგორიცაა ნულოვანი ღირებულების ტესტი ან ორი მნიშვნელობის შედარება.

ოპერატორის მიერ შესრულებული ყველა ოპერაცია მიმართულია კონტროლერის საკონტროლო სიგნალებით და, სანამ არითმეტიკული ოპერაცია იძლევა არითმეტიკულ შედეგს, ლოგიკური ოპერაცია იძლევა ვერდიქტს.

-კონტროლერი

კონტროლერი შედგება პროგრამის მრიცხველისგან, ინსტრუქციების რეგისტრისგან, ინსტრუქციის დეკოდერისგან, დროის გენერატორისგან და ოპერაციების კონტროლერისგან და ა.შ. ეს არის „გადაწყვეტილების მიმღები ორგანო“, რომელიც გასცემს ბრძანებებს, ანუ კოორდინაციას უწევს და ხელმძღვანელობს მთელი მიკროკომპიუტერის სისტემის მუშაობას.მისი ძირითადი ფუნქციებია:

(1) ამოიღეთ ინსტრუქცია მეხსიერებიდან და მიუთითოთ შემდეგი ინსტრუქციის მდებარეობა მეხსიერებაში.

(2) ინსტრუქციის გაშიფვრა და ტესტირება და შესაბამისი ოპერაციის კონტროლის სიგნალის გენერირება, რათა ხელი შეუწყოს მითითებული მოქმედების შესრულებას.

(3) ხელმძღვანელობს და აკონტროლებს მონაცემთა ნაკადის მიმართულებას პროცესორს, მეხსიერებას და შემავალ და გამომავალ მოწყობილობებს შორის.

მიკროპროცესორი ერთმანეთთან აკავშირებს ALU-ს, მრიცხველებს, რეგისტრირებს და საკონტროლო განყოფილებას შიდა ავტობუსის მეშვეობით და აკავშირებს გარე მეხსიერებას და შემავალი/გამომავალი ინტერფეისის სქემებს გარე ავტობუსის მეშვეობით.გარე ავტობუსი, რომელსაც ასევე უწოდებენ სისტემის ავტობუსს, იყოფა მონაცემთა ავტობუსად DB, მისამართების ავტობუსად AB და საკონტროლო ავტობუსად CB და დაკავშირებულია სხვადასხვა პერიფერიულ მოწყობილობებთან შემავალი/გამომავალი ინტერფეისის სქემით.

-მეხსიერება

მეხსიერება შეიძლება დაიყოს ორ კატეგორიად: მონაცემთა მეხსიერება და პროგრამის მეხსიერება.

მონაცემთა მეხსიერება გამოიყენება მონაცემთა შესანახად და პროგრამის შენახვა გამოიყენება პროგრამებისა და პარამეტრების შესანახად.

-შეყვანა/გამომავალი -სხვადასხვა მოწყობილობების დაკავშირება ან მართვა

სერიული საკომუნიკაციო პორტები - მონაცემთა გაცვლა MCU და სხვადასხვა პერიფერიულ მოწყობილობებს შორის, როგორიცაა UART, SPI, 12C და ა.შ.

3 მიკროკონტროლერების კლასიფიკაცია

ბიტების რაოდენობის მიხედვით მიკროკონტროლერები შეიძლება დაიყოს: 4-ბიტიანი, 8-ბიტიანი, 16-ბიტიანი და 32-ბიტიანი.პრაქტიკულ აპლიკაციებში 32-ბიტიანი ანგარიშები შეადგენს 55%-ს, 8-ბიტიან ანგარიშებს შეადგენს 43%-ს, 4-ბიტიან ანგარიშებს შეადგენს 2%-ს და 16-ბიტიან ანგარიშებს შეადგენს 1%-ს.

ჩანს, რომ 32-ბიტიანი და 8-ბიტიანი მიკროკონტროლერები დღეს ყველაზე ფართოდ გამოყენებული მიკროკონტროლერებია.
ბიტების რაოდენობაში სხვაობა არ წარმოადგენს კარგ ან ცუდ მიკროპროცესორებს, რაც უფრო მეტია ბიტების რაოდენობა მით უკეთესია მიკროპროცესორი და რაც უფრო დაბალია ბიტების რაოდენობა მით უარესია მიკროპროცესორი.

8-ბიტიანი MCU მრავალმხრივია;ისინი გვთავაზობენ მარტივ პროგრამირებას, ენერგოეფექტურობას და მცირე ზომის შეფუთვას (ზოგს მხოლოდ ექვსი ქინძისთავები აქვს).მაგრამ ეს მიკროკონტროლერები, როგორც წესი, არ გამოიყენება ქსელის და საკომუნიკაციო ფუნქციებისთვის.

ყველაზე გავრცელებული ქსელის პროტოკოლები და საკომუნიკაციო პროგრამული უზრუნველყოფის სტეკები არის 16- ან 32-ბიტიანი.საკომუნიკაციო პერიფერიული მოწყობილობები ხელმისაწვდომია ზოგიერთი 8-ბიტიანი მოწყობილობისთვის, მაგრამ 16- და 32-ბიტიანი MCU ხშირად უფრო ეფექტური არჩევანია.მიუხედავად ამისა, 8-ბიტიანი MCU, როგორც წესი, გამოიყენება სხვადასხვა საკონტროლო, სენსორული და ინტერფეისის აპლიკაციებისთვის.

არქიტექტურულად, მიკროკონტროლერები შეიძლება დაიყოს ორ კატეგორიად: RISC (შემცირებული ინსტრუქციების ნაკრები კომპიუტერები) და CISC (კომპლექსური ინსტრუქციების ნაკრები კომპიუტერები).

RISC არის მიკროპროცესორი, რომელიც ახორციელებს კომპიუტერის ინსტრუქციების ნაკლებ ტიპს და წარმოიშვა 1980-იან წლებში MIPS მეინფრემით (ანუ RISC მანქანები), ხოლო RISC მანქანებში გამოყენებულ მიკროპროცესორებს ერთობლივად უწოდებენ RISC პროცესორებს.ამ გზით მას შეუძლია ოპერაციების უფრო სწრაფი ტემპით შესრულება (მილიონობით მეტი ინსტრუქცია წამში, ანუ MIPS).იმის გამო, რომ კომპიუტერებს სჭირდებათ დამატებითი ტრანზისტორები და მიკროსქემის ელემენტები თითოეული ინსტრუქციის ტიპის შესასრულებლად, რაც უფრო დიდია კომპიუტერის ინსტრუქციების ნაკრები მიკროპროცესორს უფრო რთულს და უფრო ნელა ახორციელებს ოპერაციებს.

CISC მოიცავს მიკროინსტრუქციების მდიდარ კომპლექტს, რომელიც ამარტივებს პროცესორზე გაშვებული პროგრამების შექმნას.ინსტრუქციები შედგება ასამბლეის ენისგან და ზოგიერთი საერთო ფუნქცია, რომელიც თავდაპირველად განხორციელდა პროგრამული უზრუნველყოფის მიერ, დანერგილია აპარატურის ინსტრუქციის სისტემის ნაცვლად.ამგვარად, პროგრამისტის მუშაობა მნიშვნელოვნად შემცირდა და ზოგიერთი ქვედა რიგის ოპერაციები ან ოპერაციები ერთდროულად მუშავდება თითოეულ ინსტრუქციის პერიოდში კომპიუტერის შესრულების სიჩქარის გაზრდის მიზნით, და ამ სისტემას ეწოდება კომპლექსური ინსტრუქციის სისტემა.

4 რეზიუმე

დღევანდელი საავტომობილო ელექტრონიკის ინჟინრებისთვის სერიოზული გამოწვევაა იაფფასიანი, უპრობლემოდ და თუნდაც გაუმართაობის შემთხვევაში, საავტომობილო სისტემების შექმნა, მანქანის მუშაობა თანდათან უმჯობესდება ამ მომენტში, მიკროკონტროლერები მოსალოდნელია გააუმჯობესონ შესრულება. საავტომობილო ელექტრონული კონტროლის ერთეულები.