NUC975DK61Y — integrētās shēmas, iegultās, mikrokontrolleri — NUVOTON Technology Corporation

1 Mikrokontrollera definīcija

Tā kā mikrokontrolleris ir aritmētiskā loģiskā vienība, atmiņa, taimeris/kalkulators un dažādas / O ķēdes utt., kas integrētas mikroshēmā un veido pilnīgu pamata skaitļošanas sistēmu, to sauc arī par vienas mikroshēmas mikrodatoru.

Programma mikrokontrollera atmiņā, ko cieši izmanto kopā ar mikrokontrollera aparatūru un perifērijas aparatūras shēmām, atšķiras no datora programmatūras un tiek saukta par mikrokontrollera programmu kā programmaparatūru.Parasti mikroprocesors ir CPU vienā integrētajā shēmā, savukārt mikrokontrolleris ir CPU, ROM, RAM, VO, taimeris utt., viss ir vienā integrētajā shēmā.Salīdzinot ar centrālo procesoru, mikrokontrolleram nav tik jaudīga skaitļošanas jauda, ​​kā arī nav MemoryManaaement Unit, kas ļauj mikrokontrollerim veikt tikai dažus salīdzinoši vienkāršus vadības, loģikas un citus uzdevumus, un to plaši izmanto iekārtu kontrolē, sensoru signālu apstrādē. un citās jomās, piemēram, dažas sadzīves tehnikas, rūpnieciskās iekārtas, elektroinstrumenti utt.

2 Mikrokontrollera sastāvs

Mikrokontrolleris sastāv no vairākām daļām: centrālā procesora, atmiņas un ievades/izejas:

- Centrālais procesors:

Centrālais procesors ir MCU galvenā sastāvdaļa, ieskaitot divas galvenās operatora un kontrollera daļas.

-Operators

Operatoru veido aritmētiskā un loģiskā vienība (ALU), akumulators un reģistri utt. ALU uzdevums ir veikt aritmētiskās vai loģiskās darbības ar ienākošajiem datiem.ALU spēj pievienot, atņemt, saskaņot vai salīdzināt šo divu datu lielumu un visbeidzot saglabāt rezultātu akumulatorā.

Operatoram ir divas funkcijas:

(1) Veikt dažādas aritmētiskās darbības.

(2) Veikt dažādas loģiskās darbības un veikt loģiskās pārbaudes, piemēram, nulles vērtības testu vai divu vērtību salīdzināšanu.

Visas operatora veiktās darbības tiek virzītas ar vadības signāliem no kontroliera, un, lai gan aritmētiskā darbība rada aritmētisku rezultātu, loģiska darbība rada spriedumu.

- Kontrolieris

Kontrolieris sastāv no programmu skaitītāja, instrukciju reģistra, instrukciju dekodētāja, laika ģeneratora un darbības kontroliera utt. Tā ir "lēmumu pieņemšanas struktūra", kas izdod komandas, ti, koordinē un vada visas mikrodatoru sistēmas darbību.Tās galvenās funkcijas ir:

(1) Lai izgūtu instrukciju no atmiņas un norādītu nākamās instrukcijas atrašanās vietu atmiņā.

(2) Lai atšifrētu un pārbaudītu instrukciju un ģenerētu atbilstošu darbības vadības signālu, lai atvieglotu norādītās darbības izpildi.

(3) Vada un kontrolē datu plūsmas virzienu starp centrālo procesoru, atmiņu un ievades un izvades ierīcēm.

Mikroprocesors caur iekšējo kopni savieno ALU, skaitītājus, reģistrus un vadības sadaļu, un caur ārējo kopni savienojas ar ārējo atmiņu un ievades/izvades saskarnes shēmām.Ārējā kopne, ko sauc arī par sistēmas kopni, ir sadalīta datu kopnē DB, adreses kopne AB un vadības kopne CB, un tā ir savienota ar dažādām perifērijas ierīcēm, izmantojot ievades/izvades interfeisa ķēdi.

- Atmiņa

Atmiņu var iedalīt divās kategorijās: datu atmiņa un programmu atmiņa.

Datu atmiņa tiek izmantota datu saglabāšanai, un programmu krātuve tiek izmantota programmu un parametru glabāšanai.

- Ievade/Izvade - Dažādu ierīču saistīšana vai vadīšana

Seriālās komunikācijas porti - datu apmaiņa starp MCU un dažādām perifērijas ierīcēm, piemēram, UART, SPI, 12C utt.

3 Mikrokontrolleru klasifikācija

Pēc bitu skaita mikrokontrollerus var iedalīt: 4 bitu, 8 bitu, 16 bitu un 32 bitu.Praktiskajos lietojumos 32 biti veido 55%, 8 biti veido 43%, 4 biti veido 2%, un 16 biti veido 1%.

Var redzēt, ka mūsdienās visplašāk izmantotie mikrokontrolleri ir 32 bitu un 8 bitu mikrokontrolleri.
Bitu skaita atšķirība neatspoguļo labos vai sliktos mikroprocesorus, jo lielāks bitu skaits, jo labāks ir mikroprocesors, un ne jo mazāks bitu skaits, jo sliktāks mikroprocesors.

8 bitu MCU ir daudzpusīgi;tie piedāvā vienkāršu programmēšanu, energoefektivitāti un mazu iepakojuma izmēru (dažiem ir tikai sešas tapas).Taču šie mikrokontrolleri parasti netiek izmantoti tīkla un sakaru funkcijām.

Visizplatītākie tīkla protokoli un sakaru programmatūras steki ir 16 vai 32 biti.Sakaru perifērijas ierīces ir pieejamas dažām 8 bitu ierīcēm, taču 16 un 32 bitu MCU bieži vien ir efektīvāka izvēle.Tomēr 8 bitu MCU parasti izmanto dažādām vadības, sensoru un interfeisa lietojumprogrammām.

Arhitektūras ziņā mikrokontrollerus var iedalīt divās kategorijās: RISC (Reduced Instruction Set Computers) un CISC (Complex Instruction Set Computers).

RISC ir mikroprocesors, kas izpilda mazāk datora instrukciju veidu un radās 1980. gados ar MIPS lieldatoru (ti, RISC mašīnām), un RISC mašīnās izmantotie mikroprocesori tiek saukti par RISC procesoriem.Tādā veidā tas spēj izpildīt darbības ar lielāku ātrumu (miljoniem vairāk instrukciju sekundē jeb MIPS).Tā kā datoriem ir nepieciešami papildu tranzistori un shēmas elementi, lai izpildītu katru instrukciju veidu, jo lielāka ir datora instrukciju kopa, kas padara mikroprocesoru sarežģītāku un veic darbības lēnāk.

CISC ietver bagātīgu mikroinstrukciju komplektu, kas vienkāršo procesorā darbināmu programmu izveidi.Instrukcijas sastāv no montāžas valodas, un dažas kopīgas funkcijas, kas sākotnēji tika ieviestas ar programmatūru, tiek īstenotas aparatūras instrukciju sistēmā.Tādējādi programmētāja darbs tiek ievērojami samazināts, un dažas zemākas kārtas darbības vai darbības tiek apstrādātas vienlaicīgi katrā instrukciju periodā, lai palielinātu datora izpildes ātrumu, un šo sistēmu sauc par sarežģītu instrukciju sistēmu.

4 Kopsavilkums

Nopietns izaicinājums mūsdienu automobiļu elektronikas inženieriem ir izveidot zemu izmaksu, bez problēmām un pat atteices gadījumā var darboties automobiļu sistēmas, jo automašīnas veiktspēja šobrīd pakāpeniski uzlabojas, mikrokontrolleri ir paredzēts uzlabot veiktspēju. automobiļu elektronisko vadības bloku.