מהו מיקרו-בקר?

מיקרו-בקרים הם חלק בלתי נפרד ממערכות משובצות. מיקרו-בקר הוא בעצם מחשב זול וקטן על שבב יחיד הכולל מעבד, זיכרון קטן וציוד פלט קלט לתכנות. הם נועדו לשימוש במוצרים ומכשירים הנשלטים אוטומטית לביצוע משימות מוגדרות מראש ומתוכנתות מראש. כדי לקבל מושג טוב יותר מהו בעצם מיקרו-בקר; בואו נראה דוגמה למוצר שבו משתמשים במיקרו-בקר. מדחום דיגיטלי המציג את טמפרטורת הסביבה משתמש במיקרו-בקר המחובר לחיישן טמפרטורה ויחידת תצוגה (כמו LCD). המיקרו-בקר לוקח כאן את הקלט מחיישן הטמפרטורה בצורה גולמית, מעבד אותו ומציג אותו ליחידת תצוגת LCD קטנה בצורה קריאה אנושית.באופן דומה משתמשים במיקרו-בקרים בודדים או מרובים במכשירים אלקטרוניים רבים בהתאם לדרישה ולמורכבות היישומים.

איפה משתמשים בהם?

משתמשים במיקרו-בקרים במערכות משובצות, בעיקרון במגוון מוצרים ומכשירים המשלבים חומרה ותוכנה, ומפותחים לביצוע פונקציות מסוימות. כמה דוגמאות למערכות משובצות בהן משתמשים במיקרו-בקרים יכולות להיות - מכונות כביסה, מכונות אוטומטיות, מיקרוגל, מצלמות דיגיטליות, מכוניות, ציוד רפואי, טלפונים חכמים, שעונים חכמים, רובוטים ומכשירים ביתיים שונים.

מדוע אנו משתמשים במיקרו-בקרים?

מיקרו-בקרים משמשים להפעלת אוטומציה ביישומים משובצים. הסיבה העיקרית מאחורי הפופולריות העצומה של מיקרו-בקרים היא היכולת שלהם להפחית את הגודל והעלות של מוצר או עיצוב, בהשוואה לעיצוב שנבנה באמצעות מיקרו-מעבד נפרד, זיכרון והתקני קלט / פלט.

כמיקרו-בקרים יש תכונות כמו מעבד מובנה, RAM, ROM, ממשקים סידוריים, ממשקים מקבילים, ממיר אנלוגי לדיגיטלי (ADC), ממיר דיגיטלי לאנלוגי (DAC) וכו 'שמקל על בניית יישומים סביבו. בנוסף, סביבת התכנות של מיקרו-בקרים מציעה אפשרויות עצומות לשלוט בסוגי היישומים השונים בהתאם לדרישתם.

מהם הסוגים השונים של מיקרו-בקרים?

קיים בשוק מגוון רחב של מיקרו-בקרים. חברות שונות כמו Atmel, ARM, Microchip, Texas Instruments, Renesas, Freescale, NXP Semiconductors וכו 'מייצרות סוגים שונים של מיקרו-בקרים עם סוגים שונים של תכונות. במבט על פרמטרים שונים כמו זיכרון לתכנות, גודל פלאש, מתח אספקה, סיכות קלט / פלט, מהירות וכו ', אפשר לבחור את המיקרו-בקר המתאים ליישום שלהם.

בואו נסתכל על הפרמטרים הללו ועל סוגים שונים של מיקרו-בקרים בהתאם לפרמטרים אלה.

אוטובוס נתונים (גודל סיביות):

כאשר מסווגים לפי גודל הסיביות, רוב המיקרו-בקרים נעים בין 8-סיביות ל -32 סיביות (קיימים גם מיקרו-בקרי סיביות גבוהים יותר). במיקרו-בקר 8 סיביות אוטובוס הנתונים שלו מורכב מ -8 קווי נתונים, בעוד שבמיקרו-בקר של 16 סיביות אוטובוס הנתונים שלו מורכב מ -16 קווי נתונים וכן הלאה עבור מיקרו-בקרים של 32 סיביות ומעלה.

זיכרון:

מיקרו-בקרים זקוקים לזיכרון (RAM, ROM, EPROM, EEPROM, זיכרון פלאש וכו ') כדי לאחסן תוכניות ונתונים. בעוד שבמיקרו-בקרים מסוימים יש שבבי זיכרון מובנים בעוד שאחרים דורשים חיבור זיכרון חיצוני. אלה נקראים מיקרו בקרי זיכרון מוטבעים ומיקרו בקרי זיכרון חיצוניים בהתאמה. גודל הזיכרון המובנה משתנה גם בסוגים שונים של מיקרו-בקרים ובדרך כלל תמצאו מיקרו-בקרים עם זיכרון של 4B עד 4Mb.

מספר סיכות קלט / פלט:

מיקרו-בקרים משתנים בהתאם למספר גדלי הפינים של קלט-פלט. אפשר לבחור מיקרו-בקר ספציפי בהתאם לדרישת היישום.

סט הוראות:

ישנם שני סוגים של ערכות הוראות - RISC ו- CISC. מיקרו-בקר יכול להשתמש ב- RISC (מחשב ערכת הוראות מופחת) או ב- CISC (מחשב להגדרת הוראות מורכבות). כפי שהשם מרמז, RISC מצמצם את זמן הפעולה המגדיר את מחזור השעון של הוראה; בעוד ש- CISC מאפשר להחיל הוראה אחת כחלופה להוראות רבות.

אדריכלות זיכרון:

ישנם שני סוגים של מיקרו-בקרים - מיקרו-בקרי זיכרון של הרווארד ומיקרו-בקרי זיכרון פרינסטון.

הנה כמה מיקרו-בקרים פופולריים בקרב סטודנטים וחובבים.

סדרת 8051 של מיקרו-בקרים (8 סיביות)

מיקרו-בקרי AVR מאת Atmel (ATtiny, סדרת ATmega)

מיקרו-בקרי סדרת PIC של Microchip

מיקרו-בקרים של טקסס אינסטרומנטס כמו MSP430

ARM מיקרו-בקרים

תכונות של מיקרו-בקרים

משתמשים במיקרו-בקרים במערכות משובצות על פי תכונותיהם השונות. כפי שמוצג בתרשים החסימה של מיקרו-בקר למטה, הוא מורכב ממעבדים, סיכות קלט / פלט, יציאות טוריות, טיימרים, ADC, DAC ובקרת הפרעה.

מעבד או מעבד

המעבד הוא מוחו של מיקרו-בקר. כאשר מספקים את הקלט באמצעות סיכות קלט והוראות באמצעות תוכניות, הוא מעבד את הנתונים בהתאם ומספק בסיכות הפלט.

זיכרון

שבבי זיכרון משולבים במיקרו-בקר לאחסון כל התוכניות והנתונים. יכולים להיות סוגים שונים של זיכרון המשולבים במיקרו-בקרים כמו RAM, ROM, EPROM, EEPROM, זיכרון פלאש וכו '.

יציאות קלט-יציאה

לכל מיקרו-בקר יש יציאות קלט. בהתאם לסוגי המיקרו-בקרים, מספר סיכות פלט הקלט עשוי להשתנות. הם משמשים לממשק להתקני קלט ופלט חיצוניים כמו חיישנים, יחידות תצוגה וכו '.

יציאות טוריות

הם מאפשרים ממשק סדרתי של מיקרו-בקרים עם ציוד היקפי אחר. יציאה טורית היא ממשק תקשורת סדרתי שדרכו מעביר מידע פנימה או החוצה בזה אחר זה.

ADC ו- DAC

לפעמים מערכות משובצות צריכות להמיר נתונים מדיגיטל לאנלוגי ולהיפך. כך שרוב המיקרו-בקרים משולבים עם ADC מובנה (ממיר אנלוגי לדיגיטלי) ו- DAC (ממירי דיגיטלי לאנלוגי) לביצוע ההמרה הנדרשת.

טיימרים

טיימרים ומונים הם חלקים חשובים במערכות משובצות. הם נדרשים לפעולות שונות כמו יצירת דופק, ספירת פולסים חיצוניים, אפנון, תנודה וכו '.

להפריע לשליטה

בקרת הפרעה היא אחת התכונות החזקות של מיקרו-בקרים. זוהי מעין התראה אשר קוטעת את התהליך המתמשך ומורה לבצע את המשימה המוגדרת על ידי בקרת הפסקה.

לסיכום כל זה, מיקרו-בקרים הם סוג של מחשבי מיני קומפקטיים אשר נועדו לבצע משימות ספציפיות במערכות משובצות. עם מגוון רחב של תכונות, חשיבותם ושימושם עצומים והם ניתן למצוא במוצרים ומכשירים בכל הענפים.