Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Чем микроконтроллер отличается от микропроцессора

Давайте разберемся, чем же на самом деле отличаются и в чем сходство этих двух типов цифровых радиоэлектронных устройств.

И микропроцессор и микроконтроллер предназначены для выполнения некоторых операций — они извлекают команды из памяти и выполняют эти инструкции (представляющие собой арифметические или логические операции) и результат используется для обслуживания выходных устройств. И микроконтроллер и микропроцессор способны непрерывно производить выборку команд из памяти и выполнять эти инструкции, пока на устройство подается питание. Инструкции представляют из себя наборы битов. Эти инструкции всегда извлекаются из места их хранения, которое называется памятью.

 

Что такое микропроцессор

Микропроцессор (в ангоязычной литературе MPU — Micro Processor Unit) содержит функционал компьютерного центрального процессора, или ЦП (CPU — Central Processing Unit) на одном полупроводниковом кристалле (ИМС — интегральная микросхема или на западный манер — Integrated Circuit).

Графический процессор NVIDIA

По своей сути — это микрокомпьютер, который используется для выполнения арифметических и логических операций, управления системами, хранения данных и прочих.

Микропроцессор обрабатывает данные, поступающие с входных периферийных устройств и передает обработанные данные на выходные периферийные устройства.

Существует четыре основных типа процессоров, различающихся своей архитектурой.

Микропроцессоры с полным набором команд (Complex Instruction Set Computer, CISC-архитектура). Характеризуются нефиксированным значением длины команды, кодированием арифметических действий одной командой, небольшим числом регистров, выполняющих строго определённые функции. Примером такого типа процессоров служит семейство x86.

Микропроцессоры с сокращенным набором команд (Reduced Instruction Set Computer, RISC-архитектура). Обладают, как правило, повышенным быстродействием за счёт упрощения инструкций, что позволяет упростить процесс декодирования и, соответственно, сократить время их выполнения. Большинство графических процессоров разрабатываются, используя этот тип архитектуры.

Микропроцессоры с минимальным набором команд (Minimal Instruction Set Computer, MISC-архитектура). В отличие от RISC-архитектуры, в них используются длинные командные слова, что позволяет выполнять достаточно сложные действия за один цикл работы устройства. Формирование длинных «командных слов» стало возможным благодаря увеличению разрядности микропроцессорных устройств.

В суперскалярных процессорах (Superscalar Processors) используются несколько декодеров команд, которые загружают работой множество исполнительных блоков. Планирование исполнения потока команд происходит динамически и осуществляется самим вычислительным ядром. Примером процессора с таким типом архитектуры является, например Cortex A8.

Отдельно хочу выделить микропроцессоры специального назначения (ASIC — Application Specific Integrated Circuit). Как следует из названия, предназначены для решения конкретной задачи. В отличие от микропроцессоров общего назначения, применяются в конкретном устройстве и выполняют определенные функции, характерные только для данного устройства. Специализация на выполнении узкого класса функций приводит к увеличению скорости работы устройства и, как правило, позволяет снизить стоимость такой интегральной схемы. Примерами таких микропроцессоров может быть микросхема, разработанная исключительно для управления мобильным телефоном, микросхемы аппаратного кодирования и декодирования аудио- и видеосигналов – так называемые цифровые сигнальные процессоры (Digital Signal Processing, DSP multiprocessors). Могут быть реализованы в виде ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема). При разработке таких процессоров для описания их функциональности используют языки описания аппаратных устройств (HDL — Hardware Description Language), такие как Verilog и VHDL.

 Системы на основе микропроцессоров строят примерно следующим образом.

Система, основанная на микропроцессоре

Как видно, микропроцессор в этой системе имеет множество вспомогательных устройств , таких как постоянное запоминающее устройство, оперативная память, последовательный интерфейс, таймер, порты ввода/вывода и т. д. Все эти устройства обмениваются командами и данными с микропроцессором через системную шину. Все вспомогательные устройства в микропроцессорной системе являются внешними. Системная шина, в свою очередь, состоит из адресной шины, шины данных и шины управления.

Теперь, давайте, рассмотрим микроконтроллер.

 

Что такое микроконтроллер

Ниже представлена блок-схема микроконтроллера. Какого же его основное отличие от микропроцессора? Все опорные устройства, такие как постоянное запоминающее устройство, оперативная память, таймер, последовательный интерфейс, порты ввода/вывода являются встроенными. Поэтому не возникает необходимости создавать интерфейсы с этими вспомогательными устройствами, и это экономит много времени для разработчика системы.

Внутреннее устройство микроконтроллера

Микроконтроллер не что иное, как микропроцессорная система со всеми опорными устройствами, интегрированными в одном чипе.  Если вы хотите  создать устройство, взаимодействующее с внешней памятью или блоком ЦАП/АЦП, вам нужно только подключить соответствующий источник питания постоянного напряжения, цепь сброса и кристалл кварца (источник тактовой частоты). Их просто проблематично интегрировать в полупроводниковый кристалл.

Ядро микроконтроллера (центральный процессор), как правило строится на основе RISC-архитектуры.

Программа, записанная в память микроконтроллера может быть защищена от возможности ее последующего чтения/записи, что обеспечивает защиту от ее несанкционированного использования.

 

Сравниваем микроконтроллер и микропроцессор

 Микропроцессор Микроконтроллер
ИспользованиеКомпьютерные системыВстраиваемые системы
УстройствоСодержит центральный процессор, регистры общего назначения, указатели стека, счетчики программы, таймер и цепи прерыванийCодержит схему микропроцессора и имеет встроенные ПЗУ, ОЗУ, устройства ввода/вывода, таймеры и счетчики.
Память данныхИмеет много инструкций для перемещения данных между памятью и процессором.Имеет одну-две инструкции для перемещения данных между памятью и процессором.
Электрические цепиВысокая сложностьДостаточно простые
ЗатратыСтоимость всей системы увеличиваетсяНизкая стоимость системы
Число регистровИмеет меньшее количество регистров, операции в основном производятся в памяти.Имеет большее число регистров, поэтому проще писать программы
Запоминающее устройствоОсновано на архитектуре фон Неймана. Программа и данные хранятся в том же модуле памяти.Основано на Гарвардской архитектуре. Программы и данные хранятся в разных модулях памяти.
Время доступаВремя доступа к памяти и устройствам ввода/вывода больше.Меньшее время доступа для встроенной памяти и устройств ввода/вывода.
ЖелезоТребует большее количество аппаратного обеспечения.Требует меньшее количество аппаратного обеспечения.
 

Еще по этой теме

Вы можете пропустить чтение записи и оставить комментарий. Размещение ссылок запрещено.

Отличие микроконтроллеров от цифровых сигнальных процессоров. В чем разница между микроконтроллером и микропроцессором? Что выбрать MPU или MCU

В составе многих современных цифровых устройств есть микроконтроллер и микропроцессор. Что представляют собой данные электронные компоненты?

Что такое микроконтроллер?

Под микроконтроллером понимается электронный компонент, содержащий в себе основные аппаратные модули, необходимые для выполнения им своих функций. Такие как, например:

  • вычислительный чип;
  • модуль ПЗУ;
  • модуль ОЗУ;
  • таймер;
  • мосты;
  • регулятор напряжения;
  • порты ввода и вывода.

Таким образом, все соответствующие компоненты являются встроенными. Микроконтроллер, если он устанавливается в компьютере, чаще всего взаимодействует с другими аппаратными модулями ПК (например, жестким диском или оперативной памятью) напрямую и не применяет без особой надобности модули в ПК, аналогичные по назначению тем, что встроены в девайс.

Так, благодаря встроенному модулю, отвечающему за управление напряжением, микроконтроллер не требует адаптации внешнего напряжения к особенностям питания внутренних компонентов и в общем случае не использует внешних компонентов контроля над уровнем напряжения.

Микроконтроллеры, как правило, отвечают за какую-либо часть вычислительных операций. Например, если они стоят на ПК, это может быть чтение и запись данных, включение и выключение устройств, подключенных к ПК. Поэтому их производительность относительно невысока.

Часто микроконтроллер используется в приборах, в которых задействование микропроцессора не имеет особого смысла в силу его более высокой в большинстве случаев стоимости. Например, это может быть микроволновая печь, кондиционер или устройство, предназначенное для автоматического полива растений в саду. В составе отмеченных девайсов обычно присутствует самый простой по структуре микроконтроллер.

Что такое микропроцессор?

Под

микропроцессором принято понимать микросхему, основным компонентом которой является кристалл из кремния или другого полупроводника. По сути, это в несколько раз более мощный, чем тот, что установлен в микроконтроллере, вычислительный чип. Но на этом сходства между рассматриваемыми типами электронных компонентов заканчиваются.

Микропроцессоры, как правило, не укомплектованы большим количеством дополнительных компонентов (как микроконтроллеры) и используют преимущественно внешние устройства в целях выполнения своих функций. Это могут быть модули ОЗУ, регуляторы напряжения или отдельные источники питания, порты ввода и вывода. В принципе, данные компоненты те же по назначению, что и в случае с контроллерами, но внешние. Однако, как и сам вычислительный чип микропроцессора, в большинстве случаев более производительные, чем те, что стоят в микроконтроллере.

Внутренних модулей у процессора немного. Как правило, современные модели электронных компонентов рассматриваемого типа содержат микросхему ОЗУ – из тех типов компонентов, что характерны для конструкции микроконтроллера. ПЗУ, регулятор напряжения, порты в структуре микропроцессора обычно отсутствуют.

Главное предназначение микропроцессора – сложные вычислительные операции. Поэтому он, как правило, обладает большой производительностью и инсталлируется в те девайсы, функционал которых ее требует. Например, в игровые приставки, ПК, мобильные устройства.

Сравнение

Основное отличие микроконтроллера от микропроцессора в том, что в первом компоненте основные модули, необходимые для выполнения им своих функций, – встроенные. Микропроцессор, в свою очередь, задействует по большей части внешние устройства. Вместе с тем микроконтроллер также способен обращаться к их ресурсам, если производительности тех, что являются встроенными, не хватает. Разумеется, это возможно, только если соответствующего типа внешние устройства предусмотрены в конструкции девайса, в котором используется микроконтроллер. Бывает, что их нет в принципе, – и тогда эффективность работы прибора зависит от производительности микроконтроллера.

Между двумя рассматриваемыми электронными компонентами, как правило, есть существенная разница по уровню скорости вычислений. Микроконтроллер в большинстве случаев менее производителен, чем микропроцессор аналогичного назначения (если, конечно, они взаимозаменяемы в конкретном устройстве), поскольку рассчитан на выполнение только части вычислительных операций или же тех, что имеют очень простую структуру.

Определив, в чем разница между микроконтроллером и микропроцессором, зафиксируем выводы в таблице.

Таблица

Микроконтроллер Микропроцессор
Что общего между ними?
Вычислительный чип, который входит в состав микроконтроллера, может выполнять функции, схожие с теми, что характерны для микропроцессора
В чем разница между ними?
Использует для выполнения функций главным образом встроенные аппаратные модули Применяет в основном внешние аппаратные модули
Имеет относительно невысокую производительность, отвечает, как правило, за часть вычислительных операций устройства, в котором установлен Характеризуется высокой производительностью и потому в устройстве, в котором установлен, нередко является главной микросхемой
Часто выступает более выгодной альтернативой процессору (если от микроконтроллера не требуется высокой производительности), но, в принципе, может быть им заменен Считается более производительной альтернативой контроллеру, но, как правило, не может быть им заменен при выполнении своих функций – поскольку производительности второго может оказаться недостаточно

В составе разных электронных устройств часто встречаются как микроконтроллеры, так и микропроцессоры.

Оба этих компонента берут из памяти команды и по ним выполняют логические и арифметические операции, работая при этом с устройствами ввода/вывода и прочей периферией. Так в чём тогда разница?

Микроконтроллер

Микроконтроллер – (далее МК) это микросхема, предназначенная для программного управления электронными схемами. МК выполняется на одном кристалле. На нём расположено как вычислительное устройство, так и ПЗУ и ОЗУ. Кроме этого, в составе МК чаще всего находятся порты ввода/вывода, таймеры, АЦП , последовательные и параллельные интерфейсы. В некоторых даже можно заметить Wi-Fi-/Bluetooth-модуль и даже поддержку NFC.

Первый патент на микроконтроллер был выдан в 1971 году компании Texas Instruments . Инженеры этой компании предложили размещать на кристалле не только процессор, но и память с устройствами ввода/вывода.

Несмотря на то, что всё необходимое для работы микроконтроллера в нём уже есть, иногда они используются в паре с внешними периферийными устройствами.

К примеру, когда внутренней ПЗУ не хватает (или она попросту отсутствует), подключают внешнюю. Именно так сделали с микроконтроллерами серии ESP. У ESP8266 встроенной памяти нет вообще, а у ESP32 есть незначительные 448 КБ. Поэтому к ним в корпус (точнее под радиатор) помещается flash-память ёмкостью 1–16 МБ.

Тогда почему бы не сделать какой-нибудь портативный компьютер на основе микроконтроллера? Дело в том, что вычислительной мощности у МК чаще всего достаточно мало. Её хватает на управление например, системой полива, микроволновкой или же каким-нибудь станком.

Например, одна из мощных плат платформы Arduino – Due. Она находится под управлением 32-битного AVR-микроконтроллера AT91SAM3X8E. Его тактовая частота 84 МГц. Постоянной памяти тут 512 КБ, а оперативной – 96 КБ. МК имеет 54 цифровых GPIO (12 из которых с поддержкой ШИМ), 12 аналоговых входов и 2 аналоговых выхода (ЦАП). Тут так же присутствуют различные интерфейсы, такие как UART, SPI, I2C.

Не смотря на такие незначительные характеристики, микроконтроллеры очень популярны. Они используются там, где не требуется большой вычислительной мощности – робототехника, контроллеры теплиц, бытовая техника.

Микропроцессор

С микропроцессором (далее МП) дела обстоят немного иначе. Он содержит в себе арифметико-логическое устройство, блок синхронизации и управления, запоминающие устройство, регистры и шину. То есть МП содержит в себе только то, что непосредственно понадобится для выполнения арифметический и логических операций. Все остальные комплектующие (ОЗУ, ПЗУ, устройства ввода/вывода, интерфейсы) нужно подключать извне.

Первые микропроцессоры появились тоже в начале 70-х. Самым популярным на тот момент считался . Это микропроцессор, разработанный компанией Intel и представленный 15 ноября 1971 года. Он имел внушающие на тот период характеристики:

  • 2300 транзисторов;
  • тактовая частота – 740 кГц;
  • разрядность регистров и шины – 4 бита;
  • техпроцесс – 10 мкм;
  • площадь кристалла: – 12 мм².

К слову, 4004 был выполнен в обычном DIP-16 корпусе. Этот МП является самой популярной микросхемой для коллекционирования. Некоторые экземпляры продаются по 400 $ за штуку. Менее раритетные стоят около 250 $.

Уже через пару лет 8-битные МП позволили создавать первые бытовые микрокомпьютеры.

Естественно, тут преимуществом является то, что к МП можно на выбор подключать разную периферию с разными характеристиками (что не во всех случаях можно на МК). Второе основное отличие микропроцессора от микроконтроллера в том, что МП имеют больше вычислительной мощности. Их не имеет смысла ставить в микроволновки и «умные» лампочки. Микропроцессоры применяют там, где вычислительная мощность МК уже не справляется – игровые приставки, сложные вычислительные устройства и приборы, гаджеты.

Получается, чтобы обеспечить работоспособность микропроцессора, нужно подключить ему хотя бы минимальный набор периферии. Минусы:

  1. Размер – если в случае МК всё уже находится в одном корпусе, то минимальный набор элементов для работы МП занимает больше места.
  2. Цена – обычно, вся «сборка» комплектующих для МП выходит гораздо дороже «голых» микроконтроллеров.
  1. Производительность – микропроцессоры обладают большей производительностью, чем микроконтроллеры.
  2. Выбор – в случае МП у вас есть возможность подобрать комплектующие. Это позволит поставить более подходящую под ваши цели периферию.

Применение

Микроконтроллер обладает явной простотой: требуется меньше аппаратного обеспечения, с ним легче работать на программном уровне, да и стоимость начинается с копеек. Но эта простота касается и производительности. Как говорилось выше, микроконтроллер не способен обеспечить высокую производительность наравне с микропроцессорами. Микропроцессоры хоть и требуют внешней коммутации «железа» и относительно МК сложны в работе, но они уже спокойно могут применяться в более сложных устройствах.

Однако иногда в сети появляются умельцы, которые впихивают в микроконтроллер ESP32

Общие сведения об устройстве микроконтроллеров и основные даты

Микроконтроллеры являются неотъемлемой частью быта современного человек. Применяются от детских игрушек до АСУТП. Благодаря использованию микроконтроллеров, инженерам получилось достигнуть большую скорость изготовления и качество продукции практических во всех сферах производства.

Данный материал является общим обзором ключевых дат в истории развития микроконтроллеров. Это не техническое пособие, многие тонкости и моменты упущены.

Предпосылки для появления микропроцессорных и микроконтроллерных систем

Чтобы разобраться с причинами появления и развития микропроцессорной техники взгляните на характеристики и особенности первых компьютеров. ENIAC – первый компьютер, 1946 год. Вес – 30 т, занимал целое помещение или 85 кубических метров объёма в пространстве. Большое тепловыделение, энергопотребление, постоянные неполадки из-за разъёмов электронных ламп. Окислы приводили к исчезновению контактов и лампы теряли связь с платой. Требовали постоянного обслуживания.

Компьютерная техника развивалась и к концу 60-х в мире их было порядка 30 тысяч, в их числе как универсальные ЭВМ, так и мини-компьютеры. Мини – того времени были размерами со шкаф.

Кстати, в 1969 году уже был изобретен прообраз интернета – ARPANET (англ. Advanced Research Projects Agency Network).

Параллельно развивались полупроводниковые технологии – в 1907 работы по детекторам и электролюминесценции полупроводников. В 1940-е диоды и транзисторы. Это всё привело к появлению интегральных технологий. Роберт Нойс в 1959 году изобрел интегральную микросхему (дальше ИМС или МС).

Важно:

Фирма Intel – внесла огромный вклад в развитие микроконтроллеров. Основатели: Роберт Нойс, Гордон Мур и Эндрю Гроув. Основана в 1968 году.

До определённых пор фирма производила п/п запоминающие устройства. Первым была МС «3101» – 64 разряда, Шотки – биполярная статическая ОЗУ.

Следующим было изобретение «4004» – микропроцессора с 2300 п/п транзисторов в своём составе, по производительности не хуже, чем ENIAC, а размером меньше ладони. Т.е. размер 4004-го микропроцессора был на много порядков меньше.

Архитектура, программирование, физическая реализация

Разработчиком архитектуры первого микропроцессора стал – Тед Хофф , системы команд – Стен Мейзор . Федерико Феджин – спроектировал кристалл. Но изначально компания Intel не владела всеми правами на этот чип, и, заплатив 60 000 долларов компании Busicom, получила полные права. Вскоре, последняя обанкротилась.

Для популяризации и внедрения новых технологи Intel вела как рекламную, так и образовательную кампанию.

Впоследствии и другие производители электроники объявляли о создании подобных устройств.

Это интересно:

4004 – 4-разрядная, p-МОП микросхема.

Следующим этапом стал выпуск в 1972 году процессора «8008». В отличие от предыдущей модели он уже больше похож на современные модели. 8008 – 8 разрядный, имеет аккумулятор, 6 регистров общего назначения, указатель стэка, 8 регистров адреса, команды ввода-вывода.

Событие:

А в 1973 году была изобретена наиболее удачная конфигурация микропроцессора, который до сих пор является классическим – это 8 разрядный «8080».

Через полгода у Intel появился серьезный конкурент – Motorola с процессором «6800», n-МОП технология, трёхшинную структуру с 16 разрядной шиной адреса. Более мощная система прерываний, для его питания достаточно оного напряжения, а не три, как у «8080». Кроме того, команды были проще и короче.

До нашего времени сохраняется противостояние семейств микропроцессоров этих производителей.

Ускорило скорость работы и расширило возможности микропроцессоров внедрение 16-разрядных микропроцесоров. Первым из них был разработан «8086» от Intel. Именно его использовали в компании IBM для создания первых персональных компьютеров.

Процессор «68000» – 16 разрядный ответ от «Motorola», использовался в компьютерах ATARI и Apple

Для широкой аудитории в роли ПК стали популярны ZX Spectrum . В них устанавливались процессоры «Z80», от Sinclair Research Ltd. Одна из основных причин популярности – не нужно покупать монитор, ведь спектрум, как современные приставки, подключался к телевизору, а обычный магнитофон как устройство для записи и хранения программ и данных.

Микроконтроллеры

Микро-ЭВМ – главный шаг массового применения компьютерной автоматизации в области управления. Так как в автоматизации основная задача контроль и регулирование параметров, то термин «контроллер» закрепился и в этой среде.

А первый патент в СССР на однокристальные микро-ЭВМ был выдан в 1971 году М. Кочрену и Г. Буну, из Texas Instruments. С этих пор на кристалле кремния кроме процессора размещали еще память, и дополнительные устройства.

Конец семидесятых – это новая волна конкуренции между Intel и Motorola. Причиной этому стали две презентации, а именно в 76 году Intel выпустила i8048, а Motorola, только в 78 – mc6801, который был совместим с раним микропроцессором mc6800.

Спустя 4 года, к 80 году, Intel выпускает популярны и до сих пор . Это было зарождение огромного семейства, которое живет и до сих пор. Ведущие мировые производители выпускают на этой архитектуры сильно модифицированные микроконтроллеры для широкого спектра задач.

Для своего времени он имел немыслимые 128 000 транзисторов. Это в четыре раза превосходило количество в i8086 процессоре.

В 2017 году, и последние десятилетие наиболее распространены следующие виды микроконтроллеров:

    8-битные микроконтроллеры PIC фирмы Microchip Technology и AVR фирмы Atmel;

    16-битные MSP430 фирмы TI;

    32-битные микроконтроллеры, архитектуры ARM. Она продаётся разработчиками различным фирмам, на базе которой выпускается масса различных продуктов.

В Советском союзе техника не стояла на месте. Ученные не только копировали наиболее удачные и интересные зарубежные разработки, но и занимались разработкой уникальных проектов. Таким образом к 1979 году в НИИ ТТ была разработана К1801ВЕ1, эта микроархитектура называлась «Электроника НЦ» и имела 16 разрядов.

Различия микроконтроллеров

Микроконтроллеры можно разделить по таким критериям:

    Разрядность;

    Система команд;

    Архитектура памяти.

Разрядность – это длина одного слова обрабатываемого контроллером или процессором, чем она больше, тем быстрее микроконтроллер может обработать большие массивы данных, но такой подход не всегда справедлив, для каждой задачи выдвигаются индивидуальные требования, как по скорости, так и по способу обработку, например, применение 32-х разрядного ARM микропроцессор для работы в простых устройствах, оперирующих с 8 битным словами может быть не обосновано как по удобству написания программы и обработки информации, так и по себе стоимость.

Однако, по статистике на 2017 год, стоимость таких контроллеров активно снижается, и, если так будет продолжаться и далее – он будет дешевле простейших PIC контроллеров, при наличии гораздо большем наборе функций. Не понятно только одно – это маркетинговый ход и занижение цены, или реальный технологический прогресс.

Деление происходит на:

Деление по типу системы команд:

    RISC-архитектура , или сокращенная система команд. Ориентирована на быстрое выполнение базовых команд за 1, реже 2 машинных цикла, а также имеет большое количество универсальных регистров, и более длинный способ доступа к постоянной памяти. Архитектурна характерна для систем под управление UNIX;

    СISC-архитектура , или полная система команд, характерна прямая работа с памятью, большее число команд, малое число регистров (ориентирована на работу с памятью), длительность команд от 1 до 4 машинных циклов. Пример – процессоры Intel.

Деление по типу памяти:

    Архитектура Фон-Неймана – основная черта общая область памяти для команд и данных, при работе с такой архитектурой в результате ошибки программиста данные могут записаться в область памяти программ и дальнейшее выполнение программы станет невозможным. Пересылка данных и выборка команды не может осуществляться одновременно по тем же причинам. Разработана в 1945 году.

    Гарвардская архитектура – раздельная память данных и память программ, использовалась в первые на компьютерах семейства Mark. Разработана в 1944 году.

Выводы

В результате внедрения микропроцессорных систем размеры устройств снизились, а функционал увеличился. Выбор архитектуры, разрядности, системы команд, структуры памяти – влияет на конечную стоимость устройства, поскольку при единичном производстве разница в цене может быть не значительно, но при тиражировании – более чем ощутимой.

Пошаговое обучение программированию и созданию устройств на микроконтроллерах AVR

У электронщиков, специализирующихся на проектировании микроконтроллерных устройств, существует термин “быстрый старт” . Относится он к случаю, когда надо в короткий срок опробовать микроконтроллер и заставить его выполнять простейшие задачи.

Цель состоит в том, чтобы, не углубляясь в подробности, освоить технологию программирования и быстро получить конкретный результат. Полное представление, навыки и умения появятся позже в процессе работы.

Освоить работу с микроконтроллерами в режиме “быстрый старт”, научиться их программировать и создавать различные полезные умные электронные устройства можно легко с помощью обучающих видеокурсов Максима Селиванова в которых все основные моменты разложены по полочкам.

Методика быстрого изучения принципов работы с микроконтроллерами основывается на том, что достаточно освоить базовую микросхему, чтобы затем достаточно уверенно составлять программы к другим ее разновидностям. Благодаря этому первые опыты по программировании микроконтроллеров проходят без особых затруднений. Получив базовае знания можно приступать к разработке собственных конструкций.

На данный момент у Максима Селиванова есть 4 курса по созданию устройств на микроконтроллерах, построенные по принципу от простого к сложному.

Курс для тех, кто уже знаком с основами электроники и программирования, кто знает базовые электронные компоненты, собирает простые схемы, умеет держать паяльник и желает перейти на качественно новый уровень, но постоянно откладывает этот переход из-за сложностей в освоении нового материала.

Курс замечательно подойдет и тем, кто только недавно предпринял первые попытки изучить программирование микроконтроллеров, но уже готов все бросить от того, что у него ничего не работает или работает, но не так как ему нужно (знакомо?!).

Курс будет полезен и тем, кто уже собирает простенькие (а может и не очень) схемы на микроконтроллерах, но плохо понимает суть того как микроконтроллер работает и как взаимодействует с внешними устройствами.

Курс посвящен обучению программирования микроконтроллеров на языке Си. Отличительная особенность курса – изучение языка на очень глубоком уровне. Обучение происходит на примере микроконтроллеров AVR. Но, в принципе, подойдет и для тех, кто использует другие микроконтроллеры.

Курс рассчитан на подготовленного слушателя. То есть, в курсе не рассматриваются базовые основы информатики и электроники и микроконтроллеров. Но, что бы освоить курс понадобятся минимальные знания по программированию микроконтроллеров AVR на любом языке. Знания электроники желательны, но не обязательны.

Курс идеально подойдет тем, кто только начал изучать программирование AVR микроконтроллеров на языке С и хочет углубить свои знания. Хорошо подойдет и тем, кто немного умеет программировать микроконтроллеры на других языках. И еще подойдет обычным программистам, которые хотят углубить знания в языке Си.

Этот курс для тех, кто не хочет ограничиваться в своем развитии простыми или готовыми примерами. Курс отлично подойдет тем, кому важно создание интересных устройств с полным пониманием того, как они работают. Курс хорошо подойдет и тем, кто уже знаком с программированием микроконтроллеров на языке Си и тем, кто уже давно программирует их.

Материал курса прежде всего ориентирован на практику использования. Рассматриваются следующие темы: радиочастотная идентификация, воспроизведение звука, беспроводной обмен данными, работа с цветными TFT дисплеями, сенсорным экраном, работа с файловой системой FAT SD-карты.

Дисплеи NEXTION представляют собой программируемые дисплеи с тачскрином и UART для создания самых разных интерфейсов на экране. Для программирования используется очень удобная и простая среда разработки, которая позволяет создавать даже очень сложные интерфейсы для различной электроники буквально за пару вечеров! А все команды передаются через интерфейс UART на микроконтроллер или компьютер. Материал курса составлен по принципу от простого к сложному.

Этот курс рассчитан на тех, кто хотя бы немного имеет опыта в программировании микроконтроллеров или arduino. Курс отлично подойдет и для тех, кто уже пытался изучать дисплеи . Из курса вы узнаете много новой информации, даже если думаете, что хорошо изучили дисплей!

Приближается осень, а вместе с ней наступит День знаний! Это отличная пора для новых дел, идей и начинаний и самое время для обучения. Используйте это время с пользой для прокачки своих знаний!

Полный курс обучения программированию микроконтроллеров со скидкой:

Микропроцессор обычно не имеет RAM, ROM и IO контактов. Он обычно использует свои контакты в качестве шины для взаимодействия с периферийными устройствами, такими как RAM, ROM, последовательные порты, цифровой и аналоговый ввода-вывода. Из-за этого он расширяется на уровне доски.

Микроконтроллер – это «все в одном», процессор, RAM, IO на одном чипе, поэтому вы не можете (скажем) увеличить объем доступной RAM или количество портов ввода-вывода. Управляющая шина является внутренней и недоступной дизайнеру платы.

Это означает, что микропроцессор, как правило, может быть встроен в более крупные приложения общего назначения, чем микроконтроллер. Микроконтроллер обычно используется для более специализированных приложений.

Все это очень общие утверждения. Есть чипы, которые размывают границы.

However, as I mentioned, the line gets blurry. For example, recent Intel/AMD processors add a memory controller on the chip (previously it was in the chipset).

Стремительное развитие электроники быстро меняет нашу жизнь, и мы замечаем это, прежде всего, в социальной сфере, сферах коммуникации (общения) и связи. Первое, что приходит на ум в этой связи, – это компьютеры, Интернет и сотовые телефоны. Мы свободны в поисках необходимой информации, имеем возможность выйти на связь с желаемым абонентом, невзирая на наше местоположение. Мы можем получать дистанционное образование и объединяться в группы по профессиональным, социальным или культурным интересам. Все это стало возможным в значительной мере благодаря появлению микропроцессора и созданию микропроцессорных систем.

А существуют ли другие проявления прогресса микроэлектроники, не такие заметные на первый взгляд, но играющие значительную роль в нашей жизни?

Да! микропроцессоры и микроконтроллеры широко применяются в бытовой технике, автомобильной электронике, аэрокосмической и военной отраслях и, конечно же, в промышленном производстве.

Эта статья раскрывает некоторые аспекты применения микропроцессорных систем в технике и промышленности. Если дальнейший текст покажется вам слишком тяжелым и непонятным, рекомендуем предварительно ознакомиться со статьей «Основы информатики. Компоненты микропроцессорных систем ».

  • Что такое микропроцессор?
  • Что такое микроконтроллер? Каковы его особенности?
  • Где используются микроконтроллеры?
  • Чем микроконтроллер отличается от микропроцессора?
  • Что такое сигнальный процессор?
  • Что такое программируемый логический контроллер (ПЛК)? Как он построен?
  • Как программируют ПЛК?

Вы уже наверняка знаете, что любой компьютер – это машина для обработки информации, не взирая на то, какую конкретно задачу он выполняет. Центральным элементом компьютера является микропроцессор. Если спросить у ученика средней школы: – Что такое микропроцессор?, – то, скорее всего, получите ответ «Микропроцессор – это сердце компьютера».

Микропроцессор – это микроэлектронное программируемое устройство, предназначенное для обработки информации и управления процессами обмена этой информацией в составе микропроцессорной системы (компьютера).

Почему «микроэлектронное»? Потому что микропроцессоры производятся с помощью технологий современной микроэлектроники на основе полупроводникового кристалла. Информация в микропроцессорной системе передается электрическими импульсами. Конструктивно микропроцессор исполняется в виде одной микросхемы (иногда – нескольких). Микросхема состоит из пластикового или керамического корпуса, внутри которого размещается миниатюрная полупроводниковая подкладка (рис. 1). На этой подкладке лазером «начерчены» все электронные схемы микропроцессора. Входы и выходы схемы на подкладке соединены с металлическими выводами, расположенными по бокам или снизу корпуса микросхемы.



а) б)

Рис. 1. Интегральная микросхема (а) и ее внутреннее строение (б)

Почему микропроцессор – это «программируемое устройство»? Потому что микропроцессорные системы в общем случае универсальны, т. е. способны выполнять широкий круг задач по обработке информации. А на выполнение конкретной задачи микропроцессор «настраивают» с помощью программы – последовательного перечня машинных команд.

Обязательными компонентами микропроцессора являются регистры, арифметико-логическое устройство (АЛУ) и блок управления. Регистры предназначены для временного хранения данных, арифметико-логическое устройство – для выполнения арифметических и логических операций (т. е. для обработки данных). Блок управления отвечает за последовательное выполнение команд программы и правильное перенаправление потоков данных.

Микропроцессор не может работать сам по себе. Он является центральным звеном микропроцессорной системы, в которую также входят устройства постоянной и оперативной памяти, устройства ввода и вывода информации, накопители на жестких магнитных дисках (так называемые «винчестеры»), и т. д. Такие микропроцессорные системы собственно и называют компьютерами.

Персональный компьютер может иметь множество применений, однако это достаточно дорогое и громоздкое устройство. А как же наделить элементами интеллекта бытовую технику, автомобили, медицинские приборы? Как сделать их «умными»? Понятно, что в бытовой кондиционер нельзя вмонтировать системный блок обычного компьютера. Это повысит его стоимость в два-три раза. И в составе так называемого смарт-телевизора мы не найдем отдельного персонального компьютера в его обычном виде. Для автоматизации такого рода техники разработаны и изготавливаются специальные процессорные устройства – однокристальные микроконтроллеры (англ.: «Microcontroller»). Английское слово «control» обозначает «контролировать», «управлять». Таким образом, микроконтроллер – это специальный микропроцессор, предназначенный для автоматизации разнообразных устройств и управления их работой.

Итак, микроконтроллер – это специализированное микроэлектронное программируемое устройство, предназначенное для использования в управляющих узлах всевозможных технических изделий, системах передачи данных и системах управления технологическими процессами.

Микроконтроллеры применяют в бытовой технике, медицинских приборах, системах управления лифтами, телефонах, рациях и прочих средствах связи, электронных музыкальных инструментах и автомагнитолах, компьютерной периферии (клавиатурах, джойстиках, принтерах и т. п.), светофорах, автоматических воротах и шлагбаумах, интерактивных детских игрушках, автомобилях, локомотивах и самолетах, роботах и промышленных станках.

Рис. 2. Сферы применения микроконтроллеров.

Микроконтроллеры также широко используются в автомобильной электронике. Например, автомобиль «Peugeot 206» имеет на борту 27 микроконтроллеров, а в автомобилях высокого класса, таких как, например, «BMW» седьмой серии, используется более 60 микроконтроллеров. Они регулируют жесткость адаптивной подвески, управляют впрыском топлива, светотехникой, двигателями дворников, стеклоподъемников и зеркал заднего вида и т. п. (рис. 3).


Рис. 3. Использование микроконтроллеров в автомобильной электронике
(по материалам Microchip Technology).

Микроконтроллер, в отличие от микропроцессора, обычно имеет небольшую разрядность (8 – 16 бит) и богатый набор команд манипулирования отдельными битами. Битовые команды дают возможность управлять дискретным оборудованием (поднять/опустить шлагбаум, включить/выключить лампу, нагреватель, запустить/остановить двигатель, открыть/закрыть клапан, и проч.) Средства, обеспечивающие возможность оперировать отдельными битами, вводить и выводить дискретные сигналы называют «битовым процессором».

Еще одно из основных отличий микроконтроллера от микропроцессора заключается в том, что в составе микросхемы контроллера наличествуют все необходимые элементы для построения простой (а иногда – и достаточно сложной) системы управления. Так, внутри микроконтроллера есть память данных (оперативная память), память программ (постоянная память), генератор тактовых импульсов, таймеры, счетчики, параллельные и последовательные порты. Поэтому система минимальной конфигурации на основе микроконтроллера может состоять из блока питания, непосредственно микросхемы контроллера и нескольких пассивных элементов (резисторов, конденсаторов и кварцевого резонатора). И это фактически есть ничто иное, как одноплатный мини-компьютер на основе одной микросхемы, подходящий для встраивания в объект управления. Средняя стоимость системы минимальной конфигурации составляет несколько десятков долларов (сравните со средней стоимостью персонального компьютера).

Типовая архитектура микроконтроллера (рис. 4) содержит систем систему синхронизации и управления (1), арифметико-логическое устройство (2), регистры общего назначения (3), память данных (4) и память программ (5), порты (6), функциональные устройства (таймеры, счетчики, широтно-импульсные модуляторы, интерфейсы) и регистры для их настройки (7), рис. 4.


Рис. 4. Архитектура типичного микроконтроллера.

Программы для микроконтролеров создают в специальных интегрованных инструментальных средах (англ .: I ntegrated D evelopment E nvironment, IDE) языками Асемблера (машинных команд) или C++.

Остается добавить, что ежегодно в мире продаются миллиарды микроконтроллеров, а обычный житель развитой страны в течение дня десятки раз соприкасается с микроконтроллерами, являющимися неотъемлемой частью современной технологичной окружающей среды.

Кроме микропроцессоров общего назначения и микроконтроллеров на рынке предлагаются так называемые сигнальные процессоры, специально предназначенные для обработки сигналов в режиме реального времени. Они используются в измерительных приборах, средствах связи, передачи и воспроизведения аудио- и видеопотоков, системах локации, космической и военной технике.

Сигнальные процессоры (англ .: D igital S ignal P rocessor, DSP) характеризуются высокой разрядностью и быстродействием, имеют в системе команд специальные инструкции для реализации типовых алгоритмов цифровой обработки сигналов (ЦОС). Также на одном кристалле, кроме собственно процессорной части, реализуются аналогово-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. А налого-Ц ифровой П реобразователь (АЦП) заменяет непрерывный входной сигнал соответствующим потоком цифровых данных (отсчетов). Далее эти данные обрабатываются процессорной частью, после чего с помощью Ц ифро-А налогового П реобразователя (ЦАП) обработанные цифровые данные снова воспроизводятся в аналоговый сигнал. Таким способом сигнальный процессор может углублять четкость изображения, или, наоборот, размывать его, шифровать и дешифровать аудио- и видеопотоки, воспроизводить на экране виртуальную или дополненную реальность, отслеживать движущиеся объекты даже в условиях значительных помех и неполной входной информации.


Микропроцессоры общего назначения Микроконтроллеры Сигнальные процессоры Другие
(нейрочипы, секционные и гибридные процессоры)
Применяются:
для построения персональных компьютеров, серверов и многопроцессорных систем.
Применяются:
для реализации несложных функций управления и автоматизации.
Применяются:
для реализации сложных алгоритмов потоковой обработки данных в режиме реального времени.
Применяются:
для построения уникальных экспериментальных или специфических систем.
Особенности:

высокая разрядность,
универсальная архитектура.

Особенности:
встроенная память программ и память данных,
битовый процессор,
таймеры, счетчики, порты, интерфейсы.
Особенности:
высокая вычислительная производительность,
команды для реализации типовых алгоритмов обработки сигналов,
встроенные АЦП, ЦАП или медиа-интерфейсы.
Особенности:
построение одного процессора на нескольких микросхемах,
комбинация нескольких видов процессоров в одном изделии,
специфическая архитектура

Еще один тип микропроцессорных устройств, которые за последние 30 – 40 лет заняли свою рыночную нишу – так называемые программируемые логические контроллеры.

П рограммируемый Л огический К онтроллер (ПЛК; англ .: P rogrammable L ogic C ontroller или PLC) – это специализированная микропроцессорная система, которая используется для автоматизации технологических процессов и общепромышленных установок и комплексов (конвейеров, рольгангов, подъемных кранов, дробилок, мельниц, классификаторов, смесителей, прессов, упаковочных машин, робототехнических и гибких производственных комплексов, и т. п.)

Т. е. основная сфера применения ПЛК – это сфера промышленного производства. Однако они также используются для автоматизации зданий (контроль доступа в помещение, управление освещением, обогревом, вентиляцией и кондиционированием воздуха, управление лифтами, эскалаторами и т. п.) Также ПЛК могут применяться для создания микроклимата в тепличном хозяйстве, на птицефабриках, животноводческих фермах.

В общем случае ПЛК – это одноплатный мини-компьютер, построенный на основе однокристального микроконтроллера и расположенный в типовом корпусе размерами с кирпич. Также существуют модульные контроллеры (рис. 5). Ко входам ПЛК можно подсоединить кнопки, контакты джойстика, переключатели (т. е. органы управления), датчики и исполнительные механизмы (двигатели, лампы, нагревательные элементы, клапаны, вентили, актуаторы и т. п.) ПЛК циклически опрашивает входные сигналы (органы управления и датчики), выполняет программу пользователя (пересчитывает значения переменных) и выдает полученные выходные значения на исполнительные механизмы. Т. е. ПЛК циклически, раз за разом выполняет одну и ту же программу (программу пользователя).

Рис. 5. Программируемые логические контроллеры.

Кроме аппаратной унификации (использования стандартных размеров, уровней напряжений, видов сигналов), прорывному распространению ПЛК поспособстваволо то, что для них были разработаны интуитивные «общеинженерные» языки программирования. Теперь для разработки программы пользователя не обязательно приглашать программиста высокого класса. С этим может справиться (иногда – и лучше) и технолог, и электрик, и химик, и, конечно, специалист по автоматизации. А в случае сложных задач эти языки программирования стирают грань недопонимания между программистом и инженером. Они одинаково понятны и заказчику (инженеру) и исполнителю (программисту).

Таких языков программирования – 6 (5 стандартизированных), причем 4 из них – визуальные (т. е. программа вводится не в виде текста, а как набор соединенных друг с другом графических элементов (блоков), (рис. 6).


Обычно один и тот же контроллер можно программировать на нескольких языках на выбор пользователя. Для этого используют инструментальные программные комплексы, позволяющие не только разработать программу, но и отладить ее с помощью программной модели контроллера (на «симуляторе») или в режиме мониторинга (когда программу пользователя исполняет реальный контроллер, а на дисплее компьютера можно следить за его работой).

Аппаратная и программная унификация ПЛК дает возможность легко переходить на контроллеры другого производителя, переносить программы с одной платформы на другую. Это повышает гибкость систем автоматизации, способствует конкурентному инновационному развитию рынка.

Подробно изучить работу микропроцессорных систем, научиться разрабатывать и программировать прикладные мини-компьютеры и программируемые логические контроллеры для задач автоматизации можно на Национального горного университета.

Микропроцессор против Микроконтроллера | 15 ценных различий для изучения

МИКРОПРОЦЕССОРМИКРОКОНТРОЛЁРА
В одной интегральной схеме микропроцессор включает функции центрального процессора (ЦП). Это в основном мозг микроконтроллера. Микропроцессор – это вычислительный движок в одной микросхеме. Невозможно выполнять какие-либо вычисления без микропроцессора.Проще говоря, микроконтроллер – это, по сути, компьютер, который выпускается в различных комплектациях и размерах. Рассмотрим пример персонального компьютера, который может выполнять несколько задач или одновременно запускать различные программы, так что вы можете слушать музыку, одновременно набирая текстовый процессор.
Микропроцессор – это программируемое устройство, которое принимает некоторые входные данные, выполняет некоторые логические и арифметические операции над ним и производит некоторый желаемый вывод.Микроконтроллер – это компьютер, который обычно предназначен для одной задачи. Как и любой другой компьютер, микроконтроллер имеет центральный процессор, который позволяет ему выполнять все вычисления и логические операции в фоновом режиме.
Микропроцессор примет инструкции на машинном языке, выполнит их и затем выдаст команду процессору, что он должен делать. Микропроцессор выполняет три следующих действия:

Он выполняет такие операции, как сложение, вычитание, умножение, деление и логические операции с помощью арифметико-логического блока (АЛУ).

Данные в нем могут перемещаться из одного места в другое.

Регистр счетчика программ хранит ссылку на следующую инструкцию. Микропроцессор будет перепрыгивать из одного места в другое и таким образом принимать решение после каждого прыжка.

Он имеет память, используемую микроконтроллером для хранения программ, относящихся к одной единственной задаче, которой он посвящен. Наиболее важным компонентом в микроконтроллере являются часы, так как они определяют, насколько быстро будет работать микроконтроллер, что может повлиять на определенные аспекты ваших приложений, такие как разрешение, отклик, энергопотребление и т. Д.
Он использует архитектуру фон Неймана, в которой данные и программы присутствуют в одном и том же модуле памяти.Микроконтроллер использует архитектуру Гарварда, где данные и программы хранятся в отдельном модуле памяти.
Это чип, в который встроен только процессор / процессор. Требуется внешняя память и компоненты ввода / вывода.Микроконтроллер поставляется с внутренней памятью и периферийными устройствами или компонентами ввода-вывода и внешним процессором
Он имеет большую цепь из-за внешних компонентов ввода / вывода, прикрепленных снаружиИз-за внутренней памяти и компонентов ввода / вывода микроконтроллер имеет небольшой размер схемы.
Микропроцессоры неэффективны, когда дело доходит до их использования в компактных системахМикроконтроллер, однако, является эффективным методом, так как он может использоваться в компактных системах.
Стоимость системы высокаСтоимость системы низкая
Внешние компоненты потребляют много энергии, что увеличивает уровень энергопотребления, что приводит к высокой потребляемой мощности. Это делает его менее подходящим для устройств, работающих от аккумуляторов, которые легко разряжаются.Чем меньше количество внешних компонентов, тем меньше общая потребляемая мощность, что делает его более подходящим для устройств, потребляющих накопленную мощность, таких как батареи.
Когда дело доходит до энергосбережения, большинство микропроцессоров недостаточно эффективны, чтобы самостоятельно экономить электроэнергию, поскольку у них нет таких функцийКогда дело доходит до энергосбережения, большинство микроконтроллеров достаточно эффективны для экономии энергии, поскольку они имеют множество функций или режимов энергосбережения, таких как режим ожидания или режим энергосбережения. Результатом является снижение потребления большей мощности, чем обычно.
Каждая инструкция в микропроцессоре требует внешней операции из-за внешней памяти и компонентов ввода / вывода. Это делает его относительно медленнее, чем микропроцессорКаждая инструкция в микроконтроллере требует внутренней операции из-за внутренней памяти и компонентов ввода / вывода. Это делает это сравнительно быстрее.
Большинство операций в микропроцессоре основаны на памяти, так как число регистров в микропроцессоре меньшеБольшинство программ в микроконтроллере легче писать и кодировать, так как количество регистров в микроконтроллере намного больше, чем в микропроцессоре
Микропроцессор содержит много инструкций, состоящих из нескольких шагов, таких как декодирование, выборка, выполнение, сохранение и т. Д.Микроконтроллеры имеют ЦП с ПЗУ фиксированного размера и ОЗУ и все другие необходимые периферийные компоненты, благодаря которым он также называется миникомпьютером.
Многие производители оборудования выпускают микропроцессоры, такие как – микросхемы, Motorola, Philips и др.Микропроцессор, такой как процессор серии Intel Pentium, Core 2 Duo, двухъядерный, Intel i3, i5, i7 и т. Д.
Примерами использования могут быть персональные компьютеры.Пример использования может быть во встроенной системе, такой как стиральная машина, телевизор и т. Д.

Чем контроллер отличается от микроконтроллера. Разница между микроконтроллером и микропроцессором

Удивительно, как небольшая часть технологии изменила лицо персональных компьютеров. С первого коммерческого микропроцессора (4-бит 4004), который был разработан Intel в 1971 году для более продвинутого и универсального 64-битного Itanium 2, микропроцессорная технология перешла в совершенно новую сферу архитектуры следующего поколения. Достижения в области микропроцессорной техники сделали персональные вычисления более быстрыми и надежными, чем когда-либо прежде. Если микропроцессор является сердцем компьютерной системы, микроконтроллер – это мозг. Как микропроцессор, так и микроконтроллер часто используются в синонимах друг друга из-за того, что они имеют общие функции и специально разработаны для приложений реального времени. Однако у них есть и их доля различий.

Что такое микропроцессор?

Микропроцессор – это интегрированный чип на основе кремния, имеющий только центральный процессор. Это сердце компьютерной системы, которая предназначена для выполнения множества задач, связанных с данными. Микропроцессоры не имеют RAM, ROM, IO контактов, таймеров и других периферийных устройств на чипе. Они должны быть добавлены извне, чтобы сделать их функциональными. Он состоит из ALU, который обрабатывает все арифметические и логические операции; блок управления, который управляет и управляет потоком инструкций по всей системе; и Register Array, который хранит данные из памяти для быстрого доступа. Они предназначены для приложений общего назначения, таких как логические операции в компьютерной системе. Проще говоря, это полностью функциональный процессор на единой интегральной схеме, который используется компьютерной системой для выполнения своей работы.

Что такое микроконтроллер?

Микроконтроллер похож на мини-компьютер с процессором, а также RAM, ROM, последовательные порты, таймеры и периферийные устройства ввода-вывода, встроенные в один чип. Он предназначен для выполнения конкретных задач, требующих определенной степени контроля, таких как пульт телевизора, светодиодная панель дисплея, интеллектуальные часы, транспортные средства, управление светофором, контроль температуры и т. Д. Это высококачественное устройство с микропроцессор, память и порты ввода / вывода на одном чипе. Это мозги компьютерной системы, которые содержат достаточно схем для выполнения определенных функций без внешней памяти. Поскольку в нем отсутствуют внешние компоненты, потребляемая мощность меньше, что делает его идеальным для устройств, работающих на батареях. Простой разговор, микроконтроллер – это полная компьютерная система с меньшим внешним оборудованием.

Разница между микропроцессором и микроконтроллером

1) Технология, используемая в микропроцессоре и микроконтроллере

Микропроцессор – это программируемый многоцелевой кремниевый чип, который является наиболее важным компонентом в компьютерной системе. Это, как сердце компьютерной системы, состоящее из ALU (Арифметической логической единицы), блока управления, декодеров команд и массива регистров. Микроконтроллер, с другой стороны, является сердцем встроенной системы, которая является побочным продуктом микропроцессорной технологии.

2) Архитектура микропроцессора и микроконтроллера

Микропроцессор – это просто интегральная схема без ОЗУ, ПЗУ или контактов ввода / вывода. В основном это относится к центральному процессору компьютерной системы, который извлекает, интерпретирует и выполняет команды, переданные ему. Он включает функции ЦП в единую интегральную схему. Микроконтроллеры, с другой стороны, являются более мощными устройствами, которые содержат схему микропроцессора и имеют ОЗУ, IO и процессор в одном чипе.

3) Работа микропроцессора и микроконтроллера

Для микропроцессора требуется внешняя шина для подключения к периферийным устройствам, таким как RAM, ROM, Analog и Digital IO, а также последовательные порты. ALU выполняет все арифметические и логические операции, поступающие с устройств памяти или ввода, и выполняет результаты на выходных устройствах. Микроконтроллер представляет собой небольшое устройство со всеми периферийными устройствами, встроенными в один чип, и предназначен для выполнения определенных задач, таких как выполнение программ для управления другими устройствами.

4) Память данных в микропроцессоре и микроконтроллере

Память данных является частью ПОС, которая содержит регистры специальных функций и регистры общего назначения. Он временно хранит данные и сохраняет промежуточные результаты. Микропроцессоры выполняют несколько инструкций, которые хранятся в памяти и отправляют результаты на выход. Микроконтроллеры содержат один или несколько процессоров вместе с ОЗУ и другими периферийными устройствами. CPU извлекает инструкции из памяти и выполняет результаты.

5) Хранение в микропроцессоре и микроконтроллере

Микропроцессоры основаны на архитектуре фон Неймана (также известной как модель фон Неймана и архитектура Принстона), в которой блок управления получает команды, назначая управляющие сигналы аппаратным средствам и декодирует их. Идея состоит в том, чтобы хранить инструкции в памяти вместе с данными, на которых действуют инструкции. Микроконтроллеры, с другой стороны, основаны на архитектуре Гарварда, где инструкции и данные программы хранятся отдельно.

6) Приложения микропроцессора и микроконтроллера

Микропроцессоры представляют собой устройство массовой памяти с одним чипом и встроены в несколько приложений, таких как контроль спецификации, управление светофором, контроль температуры, тестовые инструменты, система мониторинга в реальном времени и многое другое.Микроконтроллеры в основном используются в электрических и электронных схемах и устройствах с автоматическим управлением, таких как высококачественные медицинские инструменты, системы управления автомобильным двигателем, солнечные зарядные устройства, игровой автомат, управление светофором, промышленные устройства управления и т. Д.

Микропроцессор против микроконтроллера: сравнительная таблица

Резюме микропроцессора и микроконтроллера

Ключевое различие между этими терминами заключается в наличии периферийных устройств. В отличие от микроконтроллеров, микропроцессоры не имеют встроенной памяти, ПЗУ, последовательных портов, таймеров и других периферийных устройств, которые составляют систему. Для взаимодействия с периферийными устройствами требуется внешняя шина. С другой стороны, микроконтроллер имеет все периферийные устройства, такие как процессор, оперативная память, ПЗУ и IO, встроенные в один чип. Он имеет внутреннюю управляющую шину, которая недоступна дизайнеру. Поскольку все компоненты упакованы в один чип, он компактный, что делает его идеальным для крупномасштабных промышленных применений. Микропроцессор – это сердце компьютерной системы, а микроконтроллер – это мозг.

Стремительное развитие электроники быстро меняет нашу жизнь, и мы замечаем это, прежде всего, в социальной сфере, сферах коммуникации (общения) и связи. Первое, что приходит на ум в этой связи, – это компьютеры, Интернет и сотовые телефоны. Мы свободны в поисках необходимой информации, имеем возможность выйти на связь с желаемым абонентом, невзирая на наше местоположение. Мы можем получать дистанционное образование и объединяться в группы по профессиональным, социальным или культурным интересам. Все это стало возможным в значительной мере благодаря появлению микропроцессора и созданию микропроцессорных систем.

А существуют ли другие проявления прогресса микроэлектроники, не такие заметные на первый взгляд, но играющие значительную роль в нашей жизни?

Да! микропроцессоры и микроконтроллеры широко применяются в бытовой технике, автомобильной электронике, аэрокосмической и военной отраслях и, конечно же, в промышленном производстве.

Эта статья раскрывает некоторые аспекты применения микропроцессорных систем в технике и промышленности. Если дальнейший текст покажется вам слишком тяжелым и непонятным, рекомендуем предварительно ознакомиться со статьей «Основы информатики. Компоненты микропроцессорных систем ».

  • Что такое микропроцессор?
  • Что такое микроконтроллер? Каковы его особенности?
  • Где используются микроконтроллеры?
  • Чем микроконтроллер отличается от микропроцессора?
  • Что такое сигнальный процессор?
  • Что такое программируемый логический контроллер (ПЛК)? Как он построен?
  • Как программируют ПЛК?

Вы уже наверняка знаете, что любой компьютер – это машина для обработки информации, не взирая на то, какую конкретно задачу он выполняет. Центральным элементом компьютера является микропроцессор. Если спросить у ученика средней школы: – Что такое микропроцессор?, – то, скорее всего, получите ответ «Микропроцессор – это сердце компьютера».

Микропроцессор – это микроэлектронное программируемое устройство, предназначенное для обработки информации и управления процессами обмена этой информацией в составе микропроцессорной системы (компьютера).

Почему «микроэлектронное»? Потому что микропроцессоры производятся с помощью технологий современной микроэлектроники на основе полупроводникового кристалла. Информация в микропроцессорной системе передается электрическими импульсами. Конструктивно микропроцессор исполняется в виде одной микросхемы (иногда – нескольких). Микросхема состоит из пластикового или керамического корпуса, внутри которого размещается миниатюрная полупроводниковая подкладка (рис. 1). На этой подкладке лазером «начерчены» все электронные схемы микропроцессора. Входы и выходы схемы на подкладке соединены с металлическими выводами, расположенными по бокам или снизу корпуса микросхемы.



а) б)

Рис. 1. Интегральная микросхема (а) и ее внутреннее строение (б)

Почему микропроцессор – это «программируемое устройство»? Потому что микропроцессорные системы в общем случае универсальны, т. е. способны выполнять широкий круг задач по обработке информации. А на выполнение конкретной задачи микропроцессор «настраивают» с помощью программы – последовательного перечня машинных команд.

Обязательными компонентами микропроцессора являются регистры, арифметико-логическое устройство (АЛУ) и блок управления. Регистры предназначены для временного хранения данных, арифметико-логическое устройство – для выполнения арифметических и логических операций (т. е. для обработки данных). Блок управления отвечает за последовательное выполнение команд программы и правильное перенаправление потоков данных.

Микропроцессор не может работать сам по себе. Он является центральным звеном микропроцессорной системы, в которую также входят устройства постоянной и оперативной памяти, устройства ввода и вывода информации, накопители на жестких магнитных дисках (так называемые «винчестеры»), и т. д. Такие микропроцессорные системы собственно и называют компьютерами.

Персональный компьютер может иметь множество применений, однако это достаточно дорогое и громоздкое устройство. А как же наделить элементами интеллекта бытовую технику, автомобили, медицинские приборы? Как сделать их «умными»? Понятно, что в бытовой кондиционер нельзя вмонтировать системный блок обычного компьютера. Это повысит его стоимость в два-три раза. И в составе так называемого смарт-телевизора мы не найдем отдельного персонального компьютера в его обычном виде. Для автоматизации такого рода техники разработаны и изготавливаются специальные процессорные устройства – однокристальные микроконтроллеры (англ.: «Microcontroller»). Английское слово «control» обозначает «контролировать», «управлять». Таким образом, микроконтроллер – это специальный микропроцессор, предназначенный для автоматизации разнообразных устройств и управления их работой.

Итак, микроконтроллер – это специализированное микроэлектронное программируемое устройство, предназначенное для использования в управляющих узлах всевозможных технических изделий, системах передачи данных и системах управления технологическими процессами.

Микроконтроллеры применяют в бытовой технике, медицинских приборах, системах управления лифтами, телефонах, рациях и прочих средствах связи, электронных музыкальных инструментах и автомагнитолах, компьютерной периферии (клавиатурах, джойстиках, принтерах и т. п.), светофорах, автоматических воротах и шлагбаумах, интерактивных детских игрушках, автомобилях, локомотивах и самолетах, роботах и промышленных станках.

Рис. 2. Сферы применения микроконтроллеров.

Микроконтроллеры также широко используются в автомобильной электронике. Например, автомобиль «Peugeot 206» имеет на борту 27 микроконтроллеров, а в автомобилях высокого класса, таких как, например, «BMW» седьмой серии, используется более 60 микроконтроллеров. Они регулируют жесткость адаптивной подвески, управляют впрыском топлива, светотехникой, двигателями дворников, стеклоподъемников и зеркал заднего вида и т. п. (рис. 3).


Рис. 3. Использование микроконтроллеров в автомобильной электронике
(по материалам Microchip Technology).

Микроконтроллер, в отличие от микропроцессора, обычно имеет небольшую разрядность (8 – 16 бит) и богатый набор команд манипулирования отдельными битами. Битовые команды дают возможность управлять дискретным оборудованием (поднять/опустить шлагбаум, включить/выключить лампу, нагреватель, запустить/остановить двигатель, открыть/закрыть клапан, и проч.) Средства, обеспечивающие возможность оперировать отдельными битами, вводить и выводить дискретные сигналы называют «битовым процессором».

Еще одно из основных отличий микроконтроллера от микропроцессора заключается в том, что в составе микросхемы контроллера наличествуют все необходимые элементы для построения простой (а иногда – и достаточно сложной) системы управления. Так, внутри микроконтроллера есть память данных (оперативная память), память программ (постоянная память), генератор тактовых импульсов, таймеры, счетчики, параллельные и последовательные порты. Поэтому система минимальной конфигурации на основе микроконтроллера может состоять из блока питания, непосредственно микросхемы контроллера и нескольких пассивных элементов (резисторов, конденсаторов и кварцевого резонатора). И это фактически есть ничто иное, как одноплатный мини-компьютер на основе одной микросхемы, подходящий для встраивания в объект управления. Средняя стоимость системы минимальной конфигурации составляет несколько десятков долларов (сравните со средней стоимостью персонального компьютера).

Типовая архитектура микроконтроллера (рис. 4) содержит систем систему синхронизации и управления (1), арифметико-логическое устройство (2), регистры общего назначения (3), память данных (4) и память программ (5), порты (6), функциональные устройства (таймеры, счетчики, широтно-импульсные модуляторы, интерфейсы) и регистры для их настройки (7), рис. 4.


Рис. 4. Архитектура типичного микроконтроллера.

Программы для микроконтролеров создают в специальных интегрованных инструментальных средах (англ .: I ntegrated D evelopment E nvironment, IDE) языками Асемблера (машинных команд) или C++.

Остается добавить, что ежегодно в мире продаются миллиарды микроконтроллеров, а обычный житель развитой страны в течение дня десятки раз соприкасается с микроконтроллерами, являющимися неотъемлемой частью современной технологичной окружающей среды.

Кроме микропроцессоров общего назначения и микроконтроллеров на рынке предлагаются так называемые сигнальные процессоры, специально предназначенные для обработки сигналов в режиме реального времени. Они используются в измерительных приборах, средствах связи, передачи и воспроизведения аудио- и видеопотоков, системах локации, космической и военной технике.

Сигнальные процессоры (англ .: D igital S ignal P rocessor, DSP) характеризуются высокой разрядностью и быстродействием, имеют в системе команд специальные инструкции для реализации типовых алгоритмов цифровой обработки сигналов (ЦОС). Также на одном кристалле, кроме собственно процессорной части, реализуются аналогово-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. А налого-Ц ифровой П реобразователь (АЦП) заменяет непрерывный входной сигнал соответствующим потоком цифровых данных (отсчетов). Далее эти данные обрабатываются процессорной частью, после чего с помощью Ц ифро-А налогового П реобразователя (ЦАП) обработанные цифровые данные снова воспроизводятся в аналоговый сигнал. Таким способом сигнальный процессор может углублять четкость изображения, или, наоборот, размывать его, шифровать и дешифровать аудио- и видеопотоки, воспроизводить на экране виртуальную или дополненную реальность, отслеживать движущиеся объекты даже в условиях значительных помех и неполной входной информации.


Микропроцессоры общего назначения Микроконтроллеры Сигнальные процессоры Другие
(нейрочипы, секционные и гибридные процессоры)
Применяются:
для построения персональных компьютеров, серверов и многопроцессорных систем.
Применяются:
для реализации несложных функций управления и автоматизации.
Применяются:
для реализации сложных алгоритмов потоковой обработки данных в режиме реального времени.
Применяются:
для построения уникальных экспериментальных или специфических систем.
Особенности:

высокая разрядность,
универсальная архитектура.

Особенности:
встроенная память программ и память данных,
битовый процессор,
таймеры, счетчики, порты, интерфейсы.
Особенности:
высокая вычислительная производительность,
команды для реализации типовых алгоритмов обработки сигналов,
встроенные АЦП, ЦАП или медиа-интерфейсы.
Особенности:
построение одного процессора на нескольких микросхемах,
комбинация нескольких видов процессоров в одном изделии,
специфическая архитектура

Еще один тип микропроцессорных устройств, которые за последние 30 – 40 лет заняли свою рыночную нишу – так называемые программируемые логические контроллеры.

П рограммируемый Л огический К онтроллер (ПЛК; англ .: P rogrammable L ogic C ontroller или PLC) – это специализированная микропроцессорная система, которая используется для автоматизации технологических процессов и общепромышленных установок и комплексов (конвейеров, рольгангов, подъемных кранов, дробилок, мельниц, классификаторов, смесителей, прессов, упаковочных машин, робототехнических и гибких производственных комплексов, и т. п.)

Т. е. основная сфера применения ПЛК – это сфера промышленного производства. Однако они также используются для автоматизации зданий (контроль доступа в помещение, управление освещением, обогревом, вентиляцией и кондиционированием воздуха, управление лифтами, эскалаторами и т. п.) Также ПЛК могут применяться для создания микроклимата в тепличном хозяйстве, на птицефабриках, животноводческих фермах.

В общем случае ПЛК – это одноплатный мини-компьютер, построенный на основе однокристального микроконтроллера и расположенный в типовом корпусе размерами с кирпич. Также существуют модульные контроллеры (рис. 5). Ко входам ПЛК можно подсоединить кнопки, контакты джойстика, переключатели (т. е. органы управления), датчики и исполнительные механизмы (двигатели, лампы, нагревательные элементы, клапаны, вентили, актуаторы и т. п.) ПЛК циклически опрашивает входные сигналы (органы управления и датчики), выполняет программу пользователя (пересчитывает значения переменных) и выдает полученные выходные значения на исполнительные механизмы. Т. е. ПЛК циклически, раз за разом выполняет одну и ту же программу (программу пользователя).

Рис. 5. Программируемые логические контроллеры.

Кроме аппаратной унификации (использования стандартных размеров, уровней напряжений, видов сигналов), прорывному распространению ПЛК поспособстваволо то, что для них были разработаны интуитивные «общеинженерные» языки программирования. Теперь для разработки программы пользователя не обязательно приглашать программиста высокого класса. С этим может справиться (иногда – и лучше) и технолог, и электрик, и химик, и, конечно, специалист по автоматизации. А в случае сложных задач эти языки программирования стирают грань недопонимания между программистом и инженером. Они одинаково понятны и заказчику (инженеру) и исполнителю (программисту).

Таких языков программирования – 6 (5 стандартизированных), причем 4 из них – визуальные (т. е. программа вводится не в виде текста, а как набор соединенных друг с другом графических элементов (блоков), (рис. 6).


Обычно один и тот же контроллер можно программировать на нескольких языках на выбор пользователя. Для этого используют инструментальные программные комплексы, позволяющие не только разработать программу, но и отладить ее с помощью программной модели контроллера (на «симуляторе») или в режиме мониторинга (когда программу пользователя исполняет реальный контроллер, а на дисплее компьютера можно следить за его работой).

Аппаратная и программная унификация ПЛК дает возможность легко переходить на контроллеры другого производителя, переносить программы с одной платформы на другую. Это повышает гибкость систем автоматизации, способствует конкурентному инновационному развитию рынка.

Подробно изучить работу микропроцессорных систем, научиться разрабатывать и программировать прикладные мини-компьютеры и программируемые логические контроллеры для задач автоматизации можно на Национального горного университета.

В составе разных электронных устройств часто встречаются как микроконтроллеры, так и микропроцессоры. Оба этих компонента берут из памяти команды и по ним выполняют логические и арифметические операции, работая при этом с устройствами ввода/вывода и прочей периферией. Так в чём тогда разница?

Микроконтроллер

Микроконтроллер – (далее МК) это микросхема, предназначенная для программного управления электронными схемами. МК выполняется на одном кристалле. На нём расположено как вычислительное устройство, так и ПЗУ и ОЗУ. Кроме этого, в составе МК чаще всего находятся порты ввода/вывода, таймеры, АЦП , последовательные и параллельные интерфейсы. В некоторых даже можно заметить Wi-Fi-/Bluetooth-модуль и даже поддержку NFC.

Первый патент на микроконтроллер был выдан в 1971 году компании Texas Instruments . Инженеры этой компании предложили размещать на кристалле не только процессор, но и память с устройствами ввода/вывода.

Несмотря на то, что всё необходимое для работы микроконтроллера в нём уже есть, иногда они используются в паре с внешними периферийными устройствами. К примеру, когда внутренней ПЗУ не хватает (или она попросту отсутствует), подключают внешнюю. Именно так сделали с микроконтроллерами серии ESP. У ESP8266 встроенной памяти нет вообще, а у ESP32 есть незначительные 448 КБ. Поэтому к ним в корпус (точнее под радиатор) помещается flash-память ёмкостью 1–16 МБ.

Тогда почему бы не сделать какой-нибудь портативный компьютер на основе микроконтроллера? Дело в том, что вычислительной мощности у МК чаще всего достаточно мало. Её хватает на управление например, системой полива, микроволновкой или же каким-нибудь станком.

Например, одна из мощных плат платформы Arduino – Due. Она находится под управлением 32-битного AVR-микроконтроллера AT91SAM3X8E. Его тактовая частота 84 МГц. Постоянной памяти тут 512 КБ, а оперативной – 96 КБ. МК имеет 54 цифровых GPIO (12 из которых с поддержкой ШИМ), 12 аналоговых входов и 2 аналоговых выхода (ЦАП). Тут так же присутствуют различные интерфейсы, такие как UART, SPI, I2C.

Не смотря на такие незначительные характеристики, микроконтроллеры очень популярны. Они используются там, где не требуется большой вычислительной мощности – робототехника, контроллеры теплиц, бытовая техника.

Микропроцессор

С микропроцессором (далее МП) дела обстоят немного иначе. Он содержит в себе арифметико-логическое устройство, блок синхронизации и управления, запоминающие устройство, регистры и шину. То есть МП содержит в себе только то, что непосредственно понадобится для выполнения арифметический и логических операций. Все остальные комплектующие (ОЗУ, ПЗУ, устройства ввода/вывода, интерфейсы) нужно подключать извне.

Первые микропроцессоры появились тоже в начале 70-х. Самым популярным на тот момент считался . Это микропроцессор, разработанный компанией Intel и представленный 15 ноября 1971 года. Он имел внушающие на тот период характеристики:

  • 2300 транзисторов;
  • тактовая частота – 740 кГц;
  • разрядность регистров и шины – 4 бита;
  • техпроцесс – 10 мкм;
  • площадь кристалла: – 12 мм².

К слову, 4004 был выполнен в обычном DIP-16 корпусе. Этот МП является самой популярной микросхемой для коллекционирования. Некоторые экземпляры продаются по 400 $ за штуку. Менее раритетные стоят около 250 $.

Уже через пару лет 8-битные МП позволили создавать первые бытовые микрокомпьютеры.

Естественно, тут преимуществом является то, что к МП можно на выбор подключать разную периферию с разными характеристиками (что не во всех случаях можно на МК). Второе основное отличие микропроцессора от микроконтроллера в том, что МП имеют больше вычислительной мощности. Их не имеет смысла ставить в микроволновки и «умные» лампочки. Микропроцессоры применяют там, где вычислительная мощность МК уже не справляется – игровые приставки, сложные вычислительные устройства и приборы, гаджеты.

Получается, чтобы обеспечить работоспособность микропроцессора, нужно подключить ему хотя бы минимальный набор периферии. Минусы:

  1. Размер – если в случае МК всё уже находится в одном корпусе, то минимальный набор элементов для работы МП занимает больше места.
  2. Цена – обычно, вся «сборка» комплектующих для МП выходит гораздо дороже «голых» микроконтроллеров.
  1. Производительность – микропроцессоры обладают большей производительностью, чем микроконтроллеры.
  2. Выбор – в случае МП у вас есть возможность подобрать комплектующие. Это позволит поставить более подходящую под ваши цели периферию.

Применение

Микроконтроллер обладает явной простотой: требуется меньше аппаратного обеспечения, с ним легче работать на программном уровне, да и стоимость начинается с копеек. Но эта простота касается и производительности. Как говорилось выше, микроконтроллер не способен обеспечить высокую производительность наравне с микропроцессорами. Микропроцессоры хоть и требуют внешней коммутации «железа» и относительно МК сложны в работе, но они уже спокойно могут применяться в более сложных устройствах.

Однако иногда в сети появляются умельцы, которые впихивают в микроконтроллер ESP32

Микропроцессор – устройство, осуществляющее обработку цифровой информации или управляющее этим процессом, выполненное в виде одной или нескольких интегральных микросхем. Процессор состоит из арифметико-логического устройства (АЛУ) и устройства управления (УУ), управляющего действиями над числами, которые реализует АЛУ. Все современные микропроцессоры используют двоичную арифметику, в которой число представляется как сумма степеней цифры 2, умноженных на соответствующую цифру:

где каждый разряд двоичного числа a v …, а п+[ может принимать только два значения: 0 или 1. Цифра 0 воспроизводится низким уровнем напряжения, а 1 – высоким.

Упрощенная структурная схема микропроцессорного устройства (М11У) приведена на рис. 2.16. Оно содержит микропроцессор, запоминающее устройство (ЗУ) или намять и устройство ввода-вывода (УВВ). Па процессор возлагается задача выполнения всех программных действий в соответствии с алгоритмом работы. В ЗУ хранятся команды программы функционирования процессора, а также значения констант и переменных величин, участвующих в вычислениях. Команды программы, воспринимаемые УУ, дают информацию о том, какие операции нужно выполнить, где в памяти хранить данные, куда следует записать результат и где расположена следующая команда. УВВ содержит в себе интерфейс – связующее звено, служащее для преобразования сигналов от микропроцессора в сигналы, доступные периферийным (внешним) устройствам, и наоборот. Интерфейс обеспечивает необходимое согласование (сопряжение) устройств но входным и выходным сигналам по форме представления сигналов (аналоговое, цифровое) и последовательности их прохождения.

Рис. 2.16.

Компоненты МПУ связаны между собой внутренними магистралями (шинами) – «-проводными линиями, по которым передаются «-разрядные двоичные числа. УУ координирует работу всех устройств системы с помощью шины управления. Передача данных из выбранной ячейки памяти или портов УВВ осуществляется посредством шины данных. Вся память МПУ пронумерована побайтно, единицей памяти является один байт. Для обращения процессора к памяти или к УВВ необходимо запросить адрес нужных данных по адресной шине. Запоминающие устройства подразделяются на постоянные (ПЗУ) и оперативные (ОЗУ). ПЗУ применяют в основном для хранения фиксированных программ, постоянных коэффициентов, таблиц и т.п. ОЗУ предназначены для записи и хранения переменной информации, используемой непосредственно при выполнении арифметических и логических операций в ходе исполнения программы. Оперативная память является энергозависимой, т.е. при отсутствии напряжения питания информация не сохраняется. В качестве единиц измерения памяти используют байты, килобайты (1 Кбайт = 2 10 Б = 1024 Б). Важнейшая характеристика МПУ – разрядность, т.с. максимальная длина двоичного кода, который может передаваться и обрабатываться целиком. Скорость работы определяется тактовой частотой процессора, т.е. минимальное время выполнения любой операции (время переключения элементов в МПУ) соответствует одному периоду следования импульсов, вырабатываемых тактовым генератором.

Микропроцессорный контроллер {микроконтроллер) – вычислительное устройство, предназначенное для выполнения функций логического контроля и управления различными техническими объектами и сочетающее в себе микропроцессорное ядро и набор встроенных устройств ввода-вывода. В зависимости от конкретных условий применения микроконтроллер может иметь различное конструктивное исполнение. С развитием схемотехники получили распространение микроконтроллеры, в которых микросхемы процессора, памяти, преобразователей сигналов и их интерфейсы размещены на одной плате. Преимущественно используются однокристальные микроконтроллеры, выполненные в виде одной интегральной микросхемы. Они имеют малые габаритные размеры и высокую надежность.

Структура и характеристики микроконтроллеров определяют их функциональные возможности. Используются 4-, 8-, 16-, 32- и 64-разрядпые процессоры, способные выполнять операции с данными в формате с фиксированной точкой (в большинстве случаев) или плавающей точкой, что обеспечивает более высокую точность. Микроконтроллеры различаются наличием специализированных устройств ввода-вывода, таких как таймеры (счетчики импульсов), блоки захвата и сравнения, ШИМ-модули с разным количеством каналов, аналого-цифровые преобразователи (АЦП), интерфейсы различного типа. Производителями выпускаются семейства микроконтроллеров, насчитывающие десятки представителей (серий) с разнообразными конфигурациями интерфейсов и составом встроенных периферийных устройств. Для решения задач, требующих большого объема и скорости вычислений, применяются специализированные микроконтроллеры, адаптированные к решению задач цифрового управления в реальном времени, – процессоры для цифровой обработки сигналов (англ. DSP – Digital Signal Processor). Существуют микроконтроллеры, специально предназначенные для управления полупроводниковыми преобразовательными устройствами, имеющие вычислительное ядро на базе DSP с объектно-ориентированной системой команд. Одним из лидеров в области производства микроконтроллеров является фирма Texas Instruments, выпускающая широкую номенклатуру устройств для управления силовыми электронными преобразователями. Одно из популярных семейств – микроконтроллеры С2000 |3].

Давайте разберемся, чем же на самом деле отличаются и в чем сходство этих двух типов цифровых радиоэлектронных устройств.

И микропроцессор и микроконтроллер предназначены для выполнения некоторых операций — они извлекают команды из памяти и выполняют эти инструкции (представляющие собой арифметические или логические операции) и результат используется для обслуживания выходных устройств. И микроконтроллер и микропроцессор способны непрерывно производить выборку команд из памяти и выполнять эти инструкции, пока на устройство подается питание. Инструкции представляют из себя наборы битов. Эти инструкции всегда извлекаются из места их хранения, которое называется памятью.

Что такое микропроцессор

Микропроцессор (в ангоязычной литературе MPU — Micro Processor Unit) содержит функционал компьютерного центрального процессора, или ЦП (CPU — Central Processing Unit) на одном полупроводниковом кристалле (ИМС — интегральная микросхема или на западный манер — Integrated Circuit).

По своей сути — это микрокомпьютер, который используется для выполнения арифметических и логических операций, управления системами, хранения данных и прочих.

Микропроцессор обрабатывает данные, поступающие с входных периферийных устройств и передает обработанные данные на выходные периферийные устройства.

Существует четыре основных типа процессоров, различающихся своей архитектурой.

Микропроцессоры с полным набором команд (Complex Instruction Set Computer, CISC -архитектура). Характеризуются нефиксированным значением длины команды, кодированием арифметических действий одной командой, небольшим числом регистров, выполняющих строго определённые функции. Примером такого типа процессоров служит семейство x86.

Микропроцессоры с сокращенным набором команд (Reduced Instruction Set Computer, RISC -архитектура). Обладают, как правило, повышенным быстродействием за счёт упрощения инструкций, что позволяет упростить процесс декодирования и, соответственно, сократить время их выполнения. Большинство графических процессоров разрабатываются, используя этот тип архитектуры.

Микропроцессоры с минимальным набором команд (Minimal Instruction Set Computer, MISC -архитектура). В отличие от RISC-архитектуры, в них используются длинные командные слова, что позволяет выполнять достаточно сложные действия за один цикл работы устройства. Формирование длинных «командных слов» стало возможным благодаря увеличению разрядности микропроцессорных устройств.

В суперскалярных процессорах (Superscalar Processors ) используются несколько декодеров команд , которые загружают работой множество исполнительных блоков . Планирование исполнения потока команд происходит динамически и осуществляется самим вычислительным ядром. Примером процессора с таким типом архитектуры является, например Cortex A8.

Отдельно хочу выделить микропроцессоры специального назначения (ASIC — Application S pecific I ntegrated C ircuit). Как следует из названия, предназначены для решения конкретной задачи. В отличие от микропроцессоров общего назначения, применяются в конкретном устройстве и выполняют определенные функции, характерные только для данного устройства. Специализация на выполнении узкого класса функций приводит к увеличению скорости работы устройства и, как правило, позволяет снизить стоимость такой интегральной схемы. Примерами таких микропроцессоров может быть микросхема, разработанная исключительно для управления мобильным телефоном , микросхемы аппаратного кодирования и декодирования аудио- и видеосигналов – так называемые цифровые сигнальные процессоры (Digital Signal Processing, DSP multiprocessors). Могут быть реализованы в виде ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема). При разработке таких процессоров для описания их функциональности используют языки описания аппаратных устройств (HDL — Hardware D escription L anguage) , такие как Verilog и VHDL .

Системы на основе микропроцессоров строят примерно следующим образом.

Как видно, микропроцессор в этой системе имеет множество вспомогательных устройств, таких как постоянное запоминающее устройство, оперативная память, последовательный интерфейс, таймер, порты ввода/вывода и т.д. Все эти устройства обмениваются командами и данными с микропроцессором через системную шину. Все вспомогательные устройства в микропроцессорной системе являются внешними . Системная шина, в свою очередь, состоит из адресной шины, шины данных и шины управления.

Теперь, давайте, рассмотрим микроконтроллер.

Что такое микроконтроллер

Ниже представлена блок-схема микроконтроллера. Какого же его основное отличие от микропроцессора? Все опорные устройства, такие как постоянное запоминающее устройство, оперативная память, таймер, последовательный интерфейс, порты ввода/вывода являются встроенными. Поэтому не возникает необходимости создавать интерфейсы с этими вспомогательными устройствами, и это экономит много времени для разработчика системы.

Микроконтроллер не что иное, как микропроцессорная система со всеми опорными устройствами, интегрированными в одном чипе. Если вы хотите создать устройство, взаимодействующее с внешней памятью или блоком ЦАП/АЦП, вам нужно только подключить соответствующий источник питания постоянного напряжения, цепь сброса и кристалл кварца (источник тактовой частоты). Их просто проблематично интегрировать в полупроводниковый кристалл.

Ядро микроконтроллера (центральный процессор), как правило строится на основе RISC-архитектуры.

Программа, записанная в память микроконтроллера может быть защищена от возможности ее последующего чтения/записи, что обеспечивает защиту от ее несанкционированного использования.

Сравниваем микроконтроллер и микропроцессор

Микропроцессор Микроконтроллер
Использование Компьютерные системы Встраиваемые системы
Устройство Содержит центральный процессор, регистры общего назначения, указатели стека, счетчики программы, таймер и цепи прерываний Cодержит схему микропроцессора и имеет встроенные ПЗУ, ОЗУ, устройства ввода/вывода, таймеры и счетчики.
Память данных Имеет много инструкций для перемещения данных между памятью и процессором. Имеет одну-две инструкции для перемещения данных между памятью и процессором.
Электрические цепи Высокая сложность Достаточно простые
Затраты Стоимость всей системы увеличивается Низкая стоимость системы
Число регистров Имеет меньшее количество регистров, операции в основном производятся в памяти. Имеет большее число регистров, поэтому проще писать программы
Запоминающее устройство Основано на архитектуре фон Неймана. Программа и данные хранятся в том же модуле памяти. Основано на Гарвардской архитектуре. Программы и данные хранятся в разных модулях памяти.
Время доступа Время доступа к памяти и устройствам ввода/вывода больше. Меньшее время доступа для встроенной памяти и устройств ввода/вывода.
Железо Требует большее количество аппаратного обеспечения. Требует меньшее количество аппаратного обеспечения.

Разница между микропроцессором и микроконтроллером – Технология

Содержание:

Микропроцессор и микроконтроллер являются типичными программируемыми электронными чипами, используемыми для различных целей. Существенное различие между ними заключается в том, что микропроцессор представляет собой программируемый вычислительный механизм, состоящий из ALU, CU и регистров, обычно используемых в качестве блока обработки (например, ЦП в компьютерах), который может выполнять вычисления и принимать решения. С другой стороны, микроконтроллер – это специализированный микропроцессор, который рассматривается как «компьютер на кристалле», поскольку он объединяет такие компоненты, как микропроцессор, память и параллельный цифровой ввод / вывод.

Микроконтроллер в первую очередь предназначен для управления задачами в реальном времени, в отличие от микропроцессора.

    1. Сравнительная таблица
    2. Определение
    3. Ключевые отличия
    4. Вывод

Сравнительная таблица

Основа для сравненияМикропроцессормикроконтроллер
основнойСостоит из одного кремниевого чипа, содержащего ALU, CU и регистры.Состоит из микропроцессора, памяти, порта ввода / вывода, блока управления прерываниями и т. Д.
Характерная чертаЗависимая единицаАвтономный блок
Порты ввода / выводаНе содержит встроенного порта ввода / выводаВстроенные порты ввода / вывода присутствуют
Тип выполненной операцииОбщее назначение при проектировании и эксплуатации.Ориентирован на приложение или предметную область.
Целевая дляРынок высшего классаВстроенный рынок
Потребляемая мощностьОбеспечивает меньше вариантов энергосбереженияВключает больше вариантов энергосбережения

Определение микропроцессора

микропроцессор Этот кремниевый чип работает как центральный процессор (CPU). Он может выполнять функции, в том числе логические и арифметические, согласно заранее определенным инструкциям, указанным изготовителем. ЦП состоит из АЛУ (арифметического и логического блока), регистра и блока управления. Микропроцессор может быть сконструирован разными способами в зависимости от набора команд и архитектуры системы.

Для проектирования микропроцессора предусмотрены две системные архитектуры – Гарвард и Фон-Нейман. Процессор гарвардского типа, встроенный в изолирующие шины для программ и памяти данных. Напротив, процессор на основе архитектуры фон-Неймана совместно использует одну шину для памяти программ и данных.

Микропроцессор не является независимым блоком, он зависит от других аппаратных блоков, таких как память, таймер, контроллер прерываний и т. Д. Первый микропроцессор был разработан Intel в 1971 году и назван Intel 4004.

Определение микроконтроллера

микроконтроллер это технология, разработанная после микропроцессора и преодоления недостатков микропроцессора. Микросхема микроконтроллера обладает высокой степенью интеграции с процессором, памятью (RAM и ROM), регистрами, блоками управления прерываниями и выделенными портами ввода / вывода. Кажется, это надстройка микропроцессора. В отличие от микропроцессора микроконтроллер не зависит от других аппаратных блоков, он содержит все необходимые блоки для правильного функционирования.

Микроконтроллер более ценен, чем микропроцессор в области встроенных систем, потому что он более экономичен и легко доступен. Первый микроконтроллер TMS 1000 был разработан компанией Texas Instruments в 1974 году. Базовая конструкция микроконтроллера TI напоминает процессор Intel 4004/4040 (4-разрядный), в который разработчики добавили поддержку ОЗУ, ПЗУ, ввода-вывода. Еще одним преимуществом микроконтроллера является то, что мы можем записывать пользовательские инструкции в процессор.

  1. Микропроцессор состоит из кремниевого чипа, имеющего арифметически-логический блок (АЛУ), блок управления (БУ) и регистров. И наоборот, микроконтроллер включает в себя свойства микропроцессора, а также ОЗУ, ПЗУ, счетчики, порты ввода / вывода и так далее.
  2. Микропроцессор требует группы других микросхем, таких как таймеры, контроллеры прерываний и память программ и данных, что делает его зависимым. В отличие от этого, микроконтроллер не требует других аппаратных блоков, поскольку он уже включен с ним.
  3. В микроконтроллере предусмотрены неявные порты ввода / вывода, в то время как микропроцессор не использует встроенные порты ввода / вывода.
  4. Микропроцессор выполняет операции общего назначения. Напротив, микроконтроллер выполняет прикладные операции.
  5. В микропроцессоре основной упор делается на производительность, поэтому он нацелен на рынок высокого класса. С другой стороны, микроконтроллер ориентирован на рынок встраиваемых систем.
  6. Использование энергии в микроконтроллере лучше, чем в микропроцессоре.

Вывод

Микропроцессор может выполнять операции общего назначения для нескольких различных задач. Напротив, микроконтроллер может выполнять определенные пользователем задачи, где он выполняет одну и ту же задачу в течение всего жизненного цикла.

Микросхема, микроконтроллер и микропроцессор.В чем же разница? | Электроника и многое другое.

Слова”микросхема”,”микроконтроллер” и “микропроцессор” постоянно слышит в жизни даже обычный человек,но как показывает практика иногда даже сами элелектронщики, программисты и радиолюбители путаются в значение этих слов.

Фото взято из Яндекс картинок.

Фото взято из Яндекс картинок.

И начнем мы пожалуй с микросхем. Под микросхемами я имею ввиду “обычные” микросхемы(то,что не является ни микроконтроллером ни микропроцессором, ибо микроконтроллеры и микропроцессоры тоже можно отнести к микросхемам ). И так вот, микросхемой называется электронная схема произвольной сложности , изготовленная на полупроводниковой подложке и помещённая в неразборный корпус.

Микросхема lm358p.

Микросхема lm358p.

2. Микропроцессор.

Микропроцессор -это устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде, реализованный в виде одной микросхемы. В этом его отличие от простого процессора (устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде ).

Микропроцессор intel Xeon E5-2600 v2.

Микропроцессор intel Xeon E5-2600 v2.

3. Микроконтроллер.

В отличие от обычного микропроцессора, микроконтроллер включает в себя гораздо больше элементов,ибо это процессор, порты ввода-вывода, контроллеры прерываний, таймеры, генераторы различных импульсов, аналоговые преобразователи,и ещё ряд элементов в одной схеме,и является по факту готовым компьютером, пусть и небольшой мощности.

Отличаются от контроллеров тем же,чем и микропроцессоры от процессоров.

Микроконтроллер Atmega328p.

Микроконтроллер Atmega328p.

Смотри,не перепутай!

На этом моя статья заканчивается, подписывайтесь на мой канал и читайте другие мои статьи.

Разница между микроконтроллером и системой на чипе?

Определение микроконтроллера, в лучшем случае, плохо сформулировано. Различие между SoC и микроконтоллером может быть немного нечетким, но не таким размытым. Микроконтроллер может быть включен как один элемент SoC, но это не SoC.

SoC означает (приблизительно) «одночиповое решение». SoC на сотовом телефоне может иметь 32-битный ARM-процессор под управлением Linux (Android) и любые приложения, которые пользователь установил. Кроме того, у него будет GPU, беспроводной приемопередатчик и модем, видео и аудио декодеры для потокового видео, GPS, контроллеры для акселерометра, контроллеры для управления батареями и кто знает, что еще. В SoC может быть много микроконтроллеров.

«Периферийные устройства», включенные в сам микроконтроллер, будут намного менее конкретными. Они действительно являются регистрами для связи с устройствами off-chip (или, по крайней мере, вне модуля, если микроконтроллер встроен в SoC), который вы контролируете с помощью микроконтроллера. Периферия может включать в себя некоторые аналого-цифровые или цифро-аналоговые преобразователи и/или контроллер USB и/или I 2 C контроллер шины.

Чаще всего микроконтроллер будет запускать одну программу (без операционной системы, приложений), и эта программа будет храниться в памяти только для чтения (Flash). (Обычно флэш-память включена в тот же чип, что и микропроцессор.)

В качестве примера. Вот спецификации для Microchip PIC16F77 :

This powerful (200 nanosecond instruction execution) yet easy-to-program (only 35 single word instructions) CMOS FLASH-based 8-bit microcontroller packs Microchip’s powerful PIC® architecture into an 40- or 44-pin package and is upwards compatible with the PIC16C5X, PIC12CXXX and PIC16C7X devices. The PIC16F77 features 8 channels of 8-bit Analog-to-Digital (A/D) converter with 2 additional timers, 2 capture/compare/PWM functions and the synchronous serial port can be configured as either 3-wire Serial Peripheral Interface (SPI™) or the 2-wire Inter-Integrated Circuit (I²C™) bus and a Universal Asynchronous Receiver Transmitter (USART). All of these features make it ideal for more advanced level A/D applications in automotive, industrial, appliances and consumer applications.

Он также имеет 14 КБ флэш-памяти для хранения программы и 368 байтов ОЗУ. (Да, вы правильно это понимаете, bytes ).

Последнее различие между микропроцессором и микроконтроллером

Микроконтроллер, микропроцессор… уффф !!! Когда я учился в колледже, эти два слова буквально взорвали меня в голове, надеюсь, то же самое происходит и с вами. Но не волнуйтесь, прочитав несколько блогов и посмотрев несколько видеороликов на YouTube, я пришел к такому выводу. Так что будьте готовы к более обширным знаниям.

Мы все всегда не понимаем, в чем разница между микропроцессором и микроконтроллером? Неужели это так сложно понять? Давайте разберемся.

В этом блоге мы собираемся подробно обсудить микроконтроллер и микропроцессор. Также, напоследок, я дам вам несколько интересных советов, как выбрать микропроцессор или микроконтроллер для вашего DIY-проекта. Уверяю вас, этот блог вас не разочарует, вы получите всю необходимую информацию.

В этом блоге мы узнаем:

  • Что такое микропроцессор?
  • Что такое микроконтроллер?
  • Разница между микроконтроллером и микропроцессором.
  • Краткий обзор.

1) Что такое микропроцессор?

Проще говоря, микропроцессор полезен в очень интенсивных процессах. Он содержит только ЦП (центральный процессор), но есть много других частей, необходимых для работы с ЦП для завершения процесса. Все остальные части соединены внешне.

Микропроцессоры

не предназначены для конкретной задачи, но они полезны там, где задачи являются сложными и запутанными, такими как разработка программного обеспечения, игр и других приложений, требующих большого объема памяти, и где ввод и вывод не определены.

Вы поняли? Немного думаю, но это нормально, давайте разберемся на примерах из повседневной жизни

A) Бытовые устройства: комплексная домашняя безопасность, домашние компьютеры, игровые системы и многое другое.

В) Транспортные и промышленные устройства: автомобили, поезда, самолеты, компьютеры. серверы, высокотехнологичное медицинское оборудование и др.

Вы обратили внимание! Все вышеперечисленные приложения сложны и должны обрабатывать все сложные данные.

Расскажите о микроконтроллере.

2) Что такое микроконтроллер?

Микроконтроллер предназначен для решения конкретной задачи или для многократного выполнения поставленной задачи. После того, как программа встроена в микросхему микроконтроллера, ее будет нелегко изменить, и вам могут потребоваться специальные инструменты для ее перезаписи. Согласно приложению, процесс фиксируется в микроконтроллере. Следовательно, вывод зависит от ввода, данного пользователем, датчиками или предопределенными вводами.

Приложения легко связываются с концепциями, поэтому давайте рассмотрим примеры из повседневной жизни

e.г. Калькулятор, стиральная машина, банкомат, роботизированная рука, камера, микроволновая печь, осциллограф, цифровой мультиметр, ЭКГ-машина, принтер и так далее.

Думаю, этого достаточно для ознакомления. Настоящая история о различиях микропроцессора и микроконтроллера здесь !!!

3) Разница между микропроцессором и микроконтроллером:

Попробуем понять по этой диаграмме,

рис.1 Блок-схема микроконтроллера

Мы видим, что микропроцессор является частью микроконтроллера с дополнительной памятью, портами ввода-вывода и периферийными устройствами, такими как таймер и счетчики.

Это дает большую ясность между ними, но давайте углубимся в некоторые технические различия.

Микроконтроллер против микропроцессора:
Старший № Микропроцессор Микроконтроллер
1. Нам необходимо подключить периферийные устройства извне. Это делает схему громоздкой. Наличие встроенных периферийных устройств, таких как RAM, ROM, ввод-вывод и таймеры.Так что он доступен на одном чипе.
2. Это увеличивает общую стоимость системы. Общая стоимость системы меньше.
3. Мы можем подключить внешнюю память в диапазоне мегабайт и даже гигабайт. Но скорость меньше. Встроенная конечная память помогает повысить скорость работы.
4. Вы не можете использовать его в компактной системе. Можно использовать в компактных системах.
5. Из-за внешних компонентов общее энергопотребление велико. Следовательно, он не идеален для устройств, работающих от аккумуляторов, таких как батареи. Поскольку внешние компоненты невелики, общее энергопотребление меньше. Таким образом, его можно использовать с устройствами, работающими от накопленной энергии, например, с батареями.
6. Большинство микропроцессоров не имеют функций энергосбережения. Большинство микроконтроллеров поддерживают режим энергосбережения.
7. Микропроцессор имеет меньшее количество регистров, поэтому больше операций выполняется в памяти. Микроконтроллер имеет больший регистр. Следовательно, программы легче писать.
8. Они основаны на модели фон Неймана, в которой программа и данные хранятся в одном и том же модуле памяти. Они основаны на архитектуре Гарварда, где память программ и память данных разделены.
9. Это центральный процессор на единой кремниевой интегрированной микросхеме. Это побочный продукт разработки микропроцессоров с центральным процессором и другими периферийными устройствами.
10 Он использует внешнюю шину для взаимодействия с RAM, ROM и другими периферийными устройствами. Использует внутреннюю шину управления.
11 Микропроцессорные системы могут работать с очень высокой скоростью из-за задействованной технологии. Системы на основе микроконтроллеров работают на частоте до 200 МГц или более в зависимости от архитектуры.
12 Это полезно для приложений общего назначения, которые позволяют обрабатывать большое количество данных. Это полезно для специализированных систем.
13 Это сложно и дорого, с большим количеством инструкций для обработки. Это просто и недорого с меньшим количеством инструкций для обработки.

Думаю, мы рассмотрели все основные аспекты.Перейдем к нашей бонусной подсказке.

Чтобы узнать, как правильно выбрать контроллер для вашего проекта нажмите здесь!

Краткий обзор:
  • Микропроцессор состоит только из центрального процессора, тогда как микроконтроллер содержит центральный процессор, память и ввод / вывод, все интегрированные в одну микросхему.
  • Микропроцессор используется в персональных компьютерах, тогда как микроконтроллер используется во встроенной системе.
  • Микропроцессор использует внешнюю шину для взаимодействия с RAM, ROM и другими периферийными устройствами, с другой стороны, микроконтроллер использует внутреннюю шину управления.
  • Микропроцессоры основаны на модели фон Неймана Микроконтроллеры основаны на архитектуре Гарварда
  • Микропроцессор сложный и дорогой, с большим количеством инструкций для обработки, но микроконтроллер недорогой и простой с меньшим количеством инструкций для обработки.

У нас есть множество микроконтроллеров / плат для разработки, чтобы получить их Нажмите здесь!

Разница между микропроцессором и микроконтроллером

Подпишитесь на обновления Отписаться от обновлений Выбор правильного устройства, на котором будет основан ваш новый дизайн, может быть сложной задачей.Необходимость найти правильный баланс цены, производительности и энергопотребления имеет множество последствий. Во-первых, необходимо сразу же рассмотреть технологические аспекты дизайна, к которому вы можете приступить. Однако, если микроконтроллер (MCU) или микропроцессор (MPU) станет основой платформенного подхода, решение может иметь долгосрочные последствия. Разница между микропроцессором и микроконтроллером становится важной дискуссией на этом этапе.

Микроконтроллер против микропроцессора: основные отличия

Обычно микроконтроллер использует встроенную флэш-память для хранения и выполнения своей программы.Сохранение программы таким образом означает, что у MCU более короткий период запуска и быстрое выполнение кода. Единственное практическое ограничение использования встроенной памяти – конечный объем доступной общей памяти. Большинство доступных на рынке устройств Flash MCU имеют максимум 2 Мбайт памяти для программ. Это может оказаться ограничивающим фактором в зависимости от приложения.

MPU

не имеют таких же ограничений памяти. Они используют внешнюю память для хранения программ и данных.Программа обычно хранится в энергонезависимой памяти, такой как NAND или последовательная флэш-память. При запуске он загружается во внешнюю память DRAM и начинается выполнение. Это означает, что MPU не будет запускаться и работать так быстро, как MCU, но объем DRAM и NVM, который вы можете подключить к процессору, находится в диапазоне сотен мегабайт и даже гигабайт для NAND.

Еще одно отличие – мощность. За счет встраивания собственного источника питания микроконтроллеру требуется только одна шина питания с одним напряжением. Для сравнения, MPU требует нескольких шин для разности напряжений для ядра, DDR и т. Д.Разработчик должен учесть это с помощью дополнительных интегральных схем / преобразователей питания на борту.

Разница между микропроцессором и микроконтроллером: перспективы применения

С точки зрения приложения, некоторые аспекты проектной спецификации могут определенным образом влиять на выбор устройства. Например, требуется ли количество каналов периферийного интерфейса больше, чем может обслуживать MCU? Или маркетинговая спецификация предусматривает возможность пользовательского интерфейса, которая будет невозможна с MCU, потому что он не содержит достаточно памяти на кристалле или имеет требуемую производительность?

Когда вы приступаете к первому дизайну и зная это, весьма вероятно, что будет много вариантов продукта.В этом случае вполне возможно, что предпочтительным будет подход к проектированию, основанный на платформе. Это потребует большего «запаса» с точки зрения вычислительной мощности и возможностей интерфейса, чтобы приспособиться к будущим обновлениям функций.

Некоторые параметры измерения

Атрибут, который сложно определить, – это требуемая производительность обработки, которая может потребоваться для любого конкретного проекта. Вычислительная мощность, измеренная в Dhrystone MIPS (DMIPS), помогает количественно оценить эти критерии.

Ниже приводится таблица различий между микропроцессором и микроконтроллером.

Разница между микропроцессором и микроконтроллером

Например, микроконтроллер на базе ARM Cortex-M4, такой как микроконтроллер Atmel SAM4, рассчитан на 150 DMIPS. В то время как процессор приложений ARM Cortex-A5 (MPU), такой как SAMA5D3 от Atmel, может обеспечивать до 850 DMIPS. Один из способов оценки требуемого DMIPS – это посмотреть на требовательные к производительности части приложения.

Запуск полной операционной системы (ОС), такой как Linux, Android или Windows CE, для вашего приложения потребует не менее 300–400 DMIPS.Для многих приложений может быть достаточно простой RTOS, и допуска в 50 DMIPS будет более чем достаточно. Использование RTOS также имеет то преимущество, что требует небольшого объема памяти; типичное ядро ​​составляет всего несколько килобайт. К сожалению, полная ОС требует для работы блок управления памятью (MMU); это, в свою очередь, определяет тип используемого ядра процессора и требует большей мощности процессора.

Разница между микропроцессором и микроконтроллером: приложения

Для запуска приложений, которые требуют более интенсивной обработки чисел, разрешение DMIPS должно быть зарезервировано поверх любой ОС и других задач связи и управления.Чем больше число приложений основано на числах, тем больше вероятность, что потребуется MPU.

Пользовательский интерфейс (UI) может стать предметом серьезного рассмотрения независимо от цели приложения. Как потребители, мы привыкли к использованию красочных и интуитивно понятных графических интерфейсов и привыкли к ним. Промышленные приложения все чаще используют этот метод взаимодействия с операторами. Однако операционная среда может ограничивать использование этого. Для пользовательского интерфейса существует ряд факторов.

Зачем нужны различия?

Во-первых, требуются ли накладные расходы на обработку? Накладные расходы в 80–100 DMIPS могут быть достаточными для библиотеки пользовательского интерфейса, такой как Qt, поскольку она широко используется поверх Linux.Второй фактор связан со сложностью пользовательского интерфейса. Более высокая вычислительная мощность и память необходимы для большего количества анимаций, эффектов, мультимедийного контента и большего количества изменений, применяемых к изображению, которое будет отображаться. И эти требования увеличиваются с увеличением разрешения, поэтому для приложений, ориентированных на UI, более вероятно, что MPU подойдет.

С другой стороны, MCU может адресовать более простой пользовательский интерфейс с псевдостатическими изображениями на экране с более низким разрешением. Еще один аргумент в пользу MPU заключается в том, что они обычно оснащены встроенным контроллером TFT LCD.Очень немногие микроконтроллеры имеют такую ​​возможность. Контроллер TFT LCD и некоторые другие компоненты внешнего драйвера должны быть добавлены извне. Таким образом, хотя это возможно с помощью MCU, разработчик должен смотреть на общую спецификацию.

Выборка микроконтроллера

Некоторые микроконтроллеры Flash теперь выходят на рынок со встроенными контроллерами TFT LCD. Однако для управления дисплеем все еще должно быть достаточно встроенной памяти SRAM. Например, 16-цветному формату QVGA 320 x 240 требуется 150 КБ SRAM для подачи и обновления изображения.

Это довольно большой объем SRAM для выделения. Может потребоваться некоторая дополнительная память, которая добавит к спецификации и восполнит пробел с решением MPU. Более сложные и продвинутые графические интерфейсы пользователя, особенно с использованием экранов размером более 4,3 дюйма, требуют наличия MPU. Если считается, что MPU доминируют, когда дело доходит до запуска пользовательского интерфейса на цветном TFT-экране, то MCU являются королем для управления сегментными или матричными ЖК-дисплеями и другими экранами с последовательными интерфейсами.

Разница между микропроцессором и микроконтроллером: точка зрения на возможности подключения

С точки зрения возможности подключения доступно большинство устройств MCU и MPU со всеми распространенными популярными периферийными интерфейсами.Периферийные устройства для высокоскоростной связи, такие как HS USB 2.0, несколько портов 10/100 Ethernet или порт Gigabit Ethernet, обычно находятся только на MPU. Они лучше способны обрабатывать большие объемы данных. Ключевой вопрос – достаточно ли подходящих каналов и пропускной способности для обработки трафика данных.

В зависимости от используемых протоколов связи следует проверять влияние на пространство кода при использовании сторонних стеков. Приложения, требующие высокоскоростного подключения, особенно в сочетании с использованием стеков на основе ОС, потребуют разработки на основе MPU.

Другой ключевой аспект, определяющий разницу между выбором микропроцессора и микроконтроллера, – это необходимость детерминированного поведения приложения в реальном времени. Из-за ядра процессора, используемого в MCU, а также встроенной флэш-памяти и с учетом используемого программного обеспечения, которое представляет собой либо RTOS, либо C, MCU определенно возьмет на себя инициативу в этом аспекте и будет идеально решать самые критичные по времени и детерминированные приложения.

Разница между микропроцессором и микроконтроллером: потребляемая мощность

Последний момент, который следует рассмотреть, – это энергопотребление.Хотя у MPU есть режимы с низким энергопотреблением, их не так много и не так низко, как в типичных MCU. Поскольку внешнее оборудование, поддерживающее MPU, имеет дополнительный фактор, перевод MPU в режим низкого энергопотребления также может быть немного более сложным.

Кроме того, фактическое потребление MCU намного ниже, чем MPU. В режиме низкого энергопотребления, например, с сохранением SRAM и регистров, вы можете рассмотреть коэффициент от 10 до 100. Это напрямую связано с объемом оперативной памяти и мощностью, необходимой операционной системе для мгновенного возобновления работы.При выборе подхода на основе микроконтроллера или микропроцессора необходимо принять множество решений, включая производительность, возможности и бюджет спецификации.

Выбираете?

Вообще говоря, микроконтроллеры обычно используются в решениях с оптимизацией затрат, которые требуют жесткого контроля спецификации и энергосбережения. В многофункциональных и высокопроизводительных приложениях используется большее количество MPU. Приложения со сверхнизким энергопотреблением, такие как пульты дистанционного управления, бытовая электроника и интеллектуальные счетчики, в которых особое внимание уделяется долговечности батареи, а отсутствие или незначительное взаимодействие с пользовательским интерфейсом находят более широкое применение в микроконтроллерах.

Они также используются там, где требуется строго детерминированное поведение. MPU идеальны для промышленных и бытовых приложений на базе ОС. Они могут интенсивно вычисляться и требовать нескольких высокоскоростных подключений или богатого пользовательского интерфейса.

Выбор поставщика, предлагающего продукты MCU и MPU с высокой степенью совместимости, которые можно легко перенести вверх и вниз и максимально увеличить повторное использование программного обеспечения, обеспечивает наилучшую окупаемость инвестиций с течением времени.

Источник Atmel .

История материнской платы компьютера
Эта статья была впервые опубликована 28 мая 2016 г. и обновлена ​​4 апреля 2019 г.

Разница между встроенным процессором и микроконтроллером | Малый бизнес

По мере того, как компьютерные системы становятся все более и более повсеместными в производстве предметов повседневного обихода, их работа потребует некоторого рода цифрового контроля. Контроллеры, которые раньше работали с большими механическими системами, теперь работают внутри небольших цифровых и механических устройств. Однако эти микроконтроллеры не то же самое, что встроенные компьютерные процессоры. Обладая схожими функциями, оба по-разному интегрируются в свои роли на компьютере и по разным причинам.

Контроллеры

Контроллеры – это особые части цифрового оборудования, которые управляют некоторыми аспектами своей среды в соответствии с ответами этой среды. Типичные типы контроллеров включают контроллеры для домашних систем регулирования температуры или систем безопасности. Контроллер можно рассматривать как автономный компьютер, который управляет другой системой. Часто старые контроллеры представляли собой большие части оборудования, находящиеся вне системы, которой они управляли.

Микроконтроллеры

По мере того, как миниатюризация компьютеров продолжалась с середины до конца 1900-х годов, контроллеры становились все меньше и меньше.Все части контроллера, включая память и устройства ввода-вывода, стали стандартно интегрированы с контроллером. В конце концов, когда все устройства контроллера смогли уместиться на отдельных микросхемах, они стали известны как «микроконтроллеры». Микроконтроллер содержит все необходимое для управления внешней системой и ничего больше. Такое ограничение функциональности микроконтроллера базовыми требованиями к блоку управления делает внедрение микроконтроллеров дешевым и простым.

Встроенные процессоры

«Встроенный» процессор – это просто вычислительное устройство, помещенное в систему, которой он управляет.Встроенный в систему процессор выполняет все вычисления и логические операции компьютера. Встроенный процессор также выполняет такие задачи, как хранение и извлечение данных из памяти, а также обработка данных с любых входов или выходов. Встроенные процессоры часто работают как часть компьютерной системы вместе с памятью и устройствами ввода-вывода.

Различия

Основное различие между микронтроллерами и встроенными процессорами заключается в компоновке и интеграции. Встроенные процессоры, хотя в некотором смысле «управляют» системой, частью которой они являются, для этого требуются внешние ресурсы, такие как ОЗУ и регистры.Процессор – это не управляющая «система». С другой стороны, микроконтроллеры содержат все необходимое для управления системой в одном кристалле. Микроконтроллер может содержать встроенный процессор как часть своей структуры, но также может объединять другие части компьютера, такие как память и регистры сигналов, в одном кристалле.

Ссылки

Writer Bio

Джексон Джексон специализируется на литературе, компьютерах и технологиях. Он имеет степень бакалавра искусств по английскому языку и информатике в Университете Южного Иллинойса в Эдвардсвилле.

Разница между микропроцессором и микроконтроллером

Ключевое отличие : Разница между микропроцессором и микроконтроллером заключается в наличии ОЗУ, ПЗУ и других периферийных устройств в микроконтроллере. Микропроцессор содержит только ЦП и не имеет других компонентов.

Микропроцессор и микроконтроллер, оба являются важными процессорами, предназначенными для работы компьютеров. Функции обоих процессоров одинаковы. Основное различие между ними состоит в том, что микропроцессорам поручено выполнять множество функций, тогда как микроконтроллеры являются небольшими компьютерами для решения конкретных задач.Эта статья поможет найти больше различий между двумя процессорами.

Микропроцессоры

обычно называют центральным процессором или центральным процессором микрокомпьютера. Также говорят, что это сердце и мозг компьютеризированной машины.

Микропроцессор необходим для выполнения множества задач. Это небольшой компьютер, который используется для выполнения арифметических и логических операций, таких как управление системой и хранение данных и т. Д. Микропроцессор обрабатывает периферийные устройства ввода или вывода данных и дает функцию для получения результатов.Первый коммерческий микропроцессор был выпущен Intel в ноябре 1971 года и получил название 4004; это был 4-битный микропроцессор.

Операции, выполняемые микропроцессором, являются общими по своему назначению. Поэтому считается важным выполнение любых логических операций на компьютеризированной машине. Микропроцессоры сконфигурированы в микрочипы; он изготовлен из миниатюрных транзисторов и некоторых других схемных элементов на одиночной полупроводниковой ИС, чтобы служить своей цели в компьютере.Он обозначается как «µP» или «uP». Существует пять основных типов процессоров:

  • Комплексный набор команд Микропроцессоры
  • Микропроцессоры с сокращенным набором команд
  • Суперскалярные процессоры
  • Интегральная схема специального назначения
  • Цифровые сигнальные мультипроцессоры

Микроконтроллер – это компьютер на кристалле, который оптимизирован для управления электрическими устройствами. Это устройство, которое включает в себя микропроцессор, память и устройства ввода / вывода на одном кристалле.Считается, что это сердце встраиваемой системы.

Микроконтроллеры

по своей природе предназначены для решения задач, которые им необходимо выполнить. На его плате есть микропроцессор, который выполняет все логические операции гаджета. После того, как микроконтроллер запрограммирован, он может работать самостоятельно с сохраненным набором инструкций и может выполнять операции или задачи по мере необходимости. Он предназначен для самоудовлетворения и прибыльности. Кроме того, микроконтроллер – это набор фракций в системе, который является основополагающим для сборки печатной платы.«Встроенная компьютерная система» предназначена для выполнения одной или нескольких функций снова и снова с ограничениями тренировок в реальном времени. Эта система встроена как элемент в аппаратные и моторизованные элементы компьютеризированной машины.

Микроконтроллеры

предназначены для выполнения определенных операций, которые помогают управлять определенными системами. Он сокращенно обозначается как «uC», «µC» или «MCU».

Микроконтроллеры

похожи на небольшой компьютер, в котором ЦП, блок памяти, такой как RAM и ROM, периферийные устройства ввода / вывода, таймеры, счетчики встроены в одну интегральную схему i.е. IC. Они легко подключаются к внешним периферийным устройствам, таким как последовательные порты, АЦП, ЦАП, Bluetooth, Wi-Fi и т. Д. Здесь процесс взаимодействия происходит быстрее, чем интерфейс микропроцессора. В большинстве случаев микроконтроллеры используют архитектуру RISC или CISM для выполнения задачи на разных машинах. Различные типы микроконтроллеров:

  • 8-битный микроконтроллер
  • 16-битный микроконтроллер
  • 32-битный микроконтроллер
  • Встроенный микроконтроллер
  • Встроенный микроконтроллер

Сравнение микропроцессора и микроконтроллера:

Микропроцессор

Микроконтроллер

Система

Это сердце компьютерной системы.

Это сердце встраиваемой системы.

Содержит

Он содержит ЦП, регистры общего назначения, указатели стека, счетчики программ, тактовые импульсы и схемы прерывания.

Он содержит схему микропроцессора и имеет встроенное ПЗУ, ОЗУ, устройства ввода / вывода, таймеры и счетчики.

Память данных

Он содержит множество инструкций для перемещения данных между памятью и ЦП.

Он имеет одну или две инструкции для перемещения данных между памятью и ЦП.

Схема

Он большой.

Он маленький.

Стоимость

Стоимость всей системы увеличивается.

Стоимость всей системы невысока.

Битовые инструкции

Он имеет одну или две инструкции обработки битов.

Имеет множество инструкций по обработке битов.

Регистрационный номер

Имеет меньшее количество регистров; следовательно, операции основаны на памяти.

Имеет большее количество регистров; следовательно, программы легче писать.

Хранилище

Он основан на архитектуре фон Неймана, где программа и данные хранятся в одном и том же модуле памяти.

Он основан на архитектуре Гарварда, где память программ и память данных хранятся в отдельном модуле.

Время

Время доступа к памяти и устройствам ввода / вывода больше.

Меньше времени доступа к встроенной памяти и устройствам ввода-вывода.

Оборудование

Требуется больше оборудования.

Требуется меньше оборудования.

Поставщики средств беспроводной связи и ресурсы

О мире беспроводной связи RF

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи. На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, волоконная оптика, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д.Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. В нем также есть академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

статей о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей. В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Читать дальше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета. • Система измерения столкновений • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Интеллектуальная система парковки на базе Zigbee. • Система умной парковки на основе LoRaWAN


RF Статьи о беспроводной связи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЬИ ДЛЯ ССЫЛКИ >>.


Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤


Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤


Основы и типы замирания : В этой статье рассматриваются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Используемые в беспроводной связи. Читать дальше➤


Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается структурная схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤


Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в одном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤


5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP


Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ >>


Учебное пособие по 5G – В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G. Частотные диапазоны руководство по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF


Этот учебник GSM охватывает основы GSM, архитектуру сети, элементы сети, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура кадра GSM или иерархия кадров, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном, Планирование RF, нисходящая линия связи PS-вызова и восходящая линия связи PS.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.


RF Technology Stuff

На этой странице мира беспроводной радиосвязи описывается пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP от 70 МГц до диапазона C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF-фильтра ➤VSAT Система ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤Основы работы с волноводом


Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования DUT на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест устройства на соответствие WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA


Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебник по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Каркасная конструкция ➤SONET против SDH


Поставщики беспроводных радиочастотных устройств, производители

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, чип-резистор, чип-конденсатор, чип-индуктор, ответвитель, оборудование EMC, программное обеспечение для проектирования RF, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители RF компонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор


MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды


* Общая информация о здоровье населения *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: часто мойте их
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь
3. ЛИЦО: Не трогай его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.


RF Беспроводные калькуляторы и преобразователи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц. Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤Калькулятор антенн Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR


IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB



СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ


RF Wireless Учебники



Датчики разных типов


Поделиться страницей

Перевести страницу

Разница между микропроцессором и микроконтроллером

Для большинства людей обычное дело, когда им приходится различать микропроцессоры и микроконтроллеры.В самом начале они могут казаться одинаковыми, но это определенно не так. Эта статья направлена ​​на то, чтобы пролить свет на основные различия между микропроцессором и микроконтроллером самым простым способом. Читайте дальше.

Сравнительная таблица микропроцессоров и микроконтроллеров

Теперь, когда вы получили базовые знания о том, что такое микроконтроллер и микропроцессор, вам будет удобно различать их:

Микропроцессор

Микроконтроллер

Он составляет ядро ​​вычислительной системы компьютера.

Это сердце конкретной встроенной системы в электронное устройство, такое как стиральная машина, микроволновая печь и т. Д.

Это просто процессор. Устройства ввода / вывода и память должны быть подключены извне.

Компоненты ввода / вывода, внутренняя память и внешний процессор находятся внутри микроконтроллера.

Из-за своего размера не может использоваться в компактных системах, следовательно, не так эффективен.

Эффективно спроектированный и компактный микроконтроллер может использоваться как в малых, так и в больших устройствах.

Общая стоимость системы увеличивается, поскольку для функционирования микропроцессора необходимо добавлять другие компоненты.

Экономичный и доступный микроконтроллер имеет все необходимые компоненты, размещенные внутри.

Из-за наличия внешних компонентов общее энергопотребление велико. Микропроцессоры нельзя использовать с батареями и другими хранимыми источниками энергии, такими как батареи.

Общее энергопотребление низкое, поскольку не подключены внешние периферийные устройства, потребляющие дополнительную мощность. Микроконтроллеры также могут работать от накопленных источников питания, таких как батареи.

Большинство микропроцессоров лишены режимов энергосбережения и функций.

Энергопотребление микроконтроллеров можно дополнительно снизить с помощью режимов энергосбережения, таких как режим ожидания.

Поскольку компоненты ввода / вывода и память размещены извне, инструкции выполняются извне, и поэтому их обработка выполняется медленно.

Скорость обработки инструкций высока, поскольку большинство компонентов размещены внутри микроконтроллера.

Количество регистров в микропроцессорах меньше; при этом почти все операции основаны на памяти устройства

Программы, используемые для управления микроконтроллерами, легче разрабатывать из-за наличия большего количества регистров

Архитектура / модель фон Неймана составляет основу микропроцессоров.Один и тот же модуль памяти используется для хранения данных и программ.

Гарвардская архитектура составляет основу микроконтроллеров, в которых данные и программы хранятся отдельно

В основном используется в качестве процессоров для персональных компьютеров

Используется для стиральных машин, MP3-плееров и других электронных устройств

Разработан на кремниевом интегрированном чипе / микросхемах, поэтому дорогостоящий

Изготовлен с использованием дополнительной «металлооксидной полупроводниковой технологии», которая делает стоимость доступной

Общая скорость обработки микропроцессоров составляет 1 ГГц или выше.Они работают быстрее микроконтроллеров.

Скорость обработки микроконтроллера обычно находится в диапазоне от до 50 МГц.

Выполняемые задачи: разработка программного обеспечения, разработка веб-сайтов, создание документов, разработка игр и т. Д. Эти задачи довольно сложные и требуют большей скорости и памяти.

Выполняемые задачи обычно менее сложные и ограниченные.

Что такое микропроцессор?

Микропроцессор определяется как блок , который управляет микрокомпьютером. Микропроцессор часто называют центральным процессором, но он намного усовершенствован в архитектурном плане. Он выполнен на кремниевом микрочипе. Микропроцессор способен обрабатывать, выполнять, сохранять и передавать результаты логических инструкций, переданных ему на двоичном языке.Оснащенный для выполнения задач, связанных с ALU (Arithmetic Logical Unit) , он обменивается данными с подключенными устройствами и различными частями компьютера для эффективного управления потоком данных.

Кто изобрел микропроцессор?

Тед Хофф , который был связан с Intel в качестве молодого ученого, признан изобретателем микропроцессоров. Hoff получил подходящую платформу для разработки микропроцессоров, когда Intel получила заказ от японской компании под названием BUSICOM .Хоффа попросили разработать микросхему в виде целого мини-компьютера для новой серии калькуляторов BUSICOM. Хотя микросхема и сложна, она была успешно разработана Хоффом. Фредерико Фаггин, инженер Intel, отвечал за разработку микросхемы в работоспособный продукт. Первый микропроцессорный чип был назван 4004 и имел размеры 1/8 дюйма на 1/16 дюйма . В нем было 2300 транзисторов, прочно встроенных в кремний, и он был столь же мощным (если не больше!), Что и ENIAC, который был построен в 1946 году. ENIAC был колоссальным компьютером весом 30 тонн!

Что такое микропроцессор 8085?

Intel 8085 был представлен в 1976 году как 8-битный микропроцессор . Микропроцессор программно-двоично совместим с Intel 8080. Он имеет две дополнительные второстепенные инструкции для поддержки его функций последовательного ввода / вывода и прерывания. По сравнению с Intel 8080, Intel 8085 требует меньше схем поддержки. Это открыло путь для разработки менее дорогих и простых микрокомпьютерных систем.

Что такое микроконтроллер?

Микроконтроллер – это недорогой маленький микрокомпьютер. Это небольшой компьютер, созданный на единственной интегральной схеме.Микроконтроллер, предназначенный для выполнения определенных задач, таких как прием удаленных сигналов, управление встроенными системами, отображение информации на микроволнах и т. Д., Может выполнять только одно приложение. Как правило, он состоит из памяти (EPROM, RAM, ROM) , процессора, программируемых периферийных устройств ввода / вывода (таймеров, счетчиков), последовательных портов и т. Д. Микроконтроллеры в основном используются в автоматически управляемых устройствах, таких как мобильные телефоны, стиральные машины, фотоаппараты, микроволновые печи и прочая электроника.

Кто изобрел микроконтроллер?

Гэри Бун, который был связан с Texas Instruments, изобрел микроконтроллер в период 1970-71 годов. Он успешно спроектировал единственную интегральную микросхему, которая была способна удерживать все основные схемы, содержащиеся в калькуляторе, за исключением клавиатуры и дисплея. Этот революционный прорыв взял штурмом мир электроники и связи и получил название TMS1802NC . В изобретении Буна было 5000 транзисторов с 128 битами доступа и 3000 бит программной памяти.

Разница между микропроцессором и микроконтроллером

В этом руководстве мы увидим сравнение микропроцессора и микроконтроллера. Во-первых, мы начнем с вводных понятий. После этого мы рассмотрим наиболее существенные отличия микропроцессоров от микроконтроллеров. В двух словах, микропроцессор – это просто комбинация блока арифметической логики и блока управления. Кроме того, для этого требуются другие периферийные устройства, такие как память. Напротив, микроконтроллер – это законченная вычислительная система.В него встроены все периферийные устройства, такие как контакты GPIO, память, таймеры, микропроцессор и т. Д.

Основное различие между микропроцессором и микроконтроллером

Хотя мы можем различать их по многим характеристикам и аспектам. Но главное различие между ними – задачи, которые они могут выполнять. Микропроцессор может выполнять различные задачи в зависимости от требований пользователя. Некоторые из примеров – просмотр веб-страниц, видеоигры, отправка электронной почты, редактирование документов и т. Д. С другой стороны, микроконтроллер может выполнять только определенные заранее определенные задачи.Хотя пользователь может запрограммировать его на выполнение любой задачи. Но после того, как он запрограммирован, он может выполнять только определенные задачи, такие как управление скоростью двигателя постоянного тока, системы удаленного мониторинга и т. Д.

Основы микропроцессора

Микропроцессор – это универсальный процессор, к которому не подключаются внешние компоненты. Доступно множество микропроцессоров, которые мы используем в современных компьютерах и встраиваемых системных приложениях. Ниже приведены названия наиболее распространенных семейств микропроцессоров:

  • Микропроцессоры Intel: x86, семейство (8086, 80286, 80386, 80486 и другие процессоры Pentium)
  • Motorola серии 680 × 0 (68000, 68020, 68030, 68040 и многие другие). )

Микропроцессор – это центральный процессор общего назначения компьютеров и встроенных систем.У него нет ОЗУ, ПЗУ, портов ввода / вывода, портов последовательной связи и таймеров внутри микросхем. Следовательно, нам необходимо соединять эти периферийные устройства с микропроцессорами в соответствии с требованиями пользователя. Поэтому микропроцессоры еще называют процессорами общего назначения. Это общая блок-схема каждого современного процессора. Мы подключаем периферийные устройства, такие как порты ввода / вывода, ОЗУ, порты связи, через шину данных и шину адреса.

Как показано на рисунке выше, вам просто нужно добавить порты ввода-вывода, порты последовательной связи, RAM, ROM и таймеры к универсальному процессору, чтобы он работал.Добавление этих компонентов делает системы более дорогими и громоздкими, но делает выбор системы более универсальным. Потому что пользователь может выбрать RAM, ROM, порты ввода / вывода и другие функции в соответствии со своими требованиями.

Основы микроконтроллеров

В отличие от микропроцессоров, микроконтроллеры имеют встроенный ЦП, фиксированный объем флэш-памяти, ПЗУ, порты ввода-вывода, аналого-цифровые преобразователи, таймеры и счетчики. Этот фиксированный объем ОЗУ, ПЗУ и портов ввода / вывода на микросхеме делает микроконтроллеры подходящими для недорогих и компактных приложений.Общая блок-схема микроконтроллера представлена ​​ниже:

Где использовать микроконтроллеры?

Есть много ситуаций, когда нам нужно использовать недорогую интеллектуальную систему, такую ​​как ЦП. Следовательно, он больше подходит для разработки продуктов низкого уровня. Микроконтроллер – лучший выбор для такой ситуации. Существует множество применений микроконтроллеров, например, в пульте дистанционного управления телевизором, где нет необходимости в универсальном или высокоскоростном микропроцессоре. Потому что пульт от телевизора просто отправляет ИК-сигналы на телевизор.Поэтому наиболее подходящим микроконтроллером является простая заранее определенная задача.

Микроконтроллеры занимают меньше места и требуют меньшей мощности. Во многих приложениях потребление энергии, цена за единицу и площадь являются наиболее важными факторами при разработке любого реального продукта. Микроконтроллеры – лучший выбор для таких продуктов.

Основные аспекты сравнения

Ниже приведены основные характеристики, описывающие разницу между микропроцессором и микроконтроллером.Основываясь на этих аспектах, мы можем четко резюмировать сравнение обеих цифровых интегральных схем.

Разница в внутренней структуре

Первое различие между ними – это разница во внутренней структуре. Микропроцессоры состоят только из ЦП. Центральный процессор состоит из двух компонентов: ALU и блока управления. Они несут ответственность за обработку и выполнение данных. Но мы должны подключить все остальные периферийные устройства, такие как память, устройства ввода-вывода, извне.

И наоборот, микроконтроллер имеет все встроенные функции внутри микросхемы.Как они используются для конкретных задач. Следовательно, им требуется меньше памяти и портов GPIO. В результате все компоненты легко интегрировать в одну микросхему.

Скорость обработки

Процессоры работают на гораздо более высокой тактовой частоте. В наши дни это порядка Гега герц. Современные процессоры даже имеют более одного ядра в одном процессоре. Это помогает ускорить выполнение инструкции. Но дальнейшее повышение тактовой частоты становится затруднительным. Это ограничение связано с большей рассеиваемой мощностью на единицу площади.Но все же они поддерживают скорость обработки от 1 до 4 ГГц.

Напротив, контроллер поддерживает только тактовую частоту в диапазоне от кГц до МГц. Обычно это 1-300 МГц. Микроконтроллеры низкого уровня работают максимум на 20 МГц. Но высокопроизводительные и специальные устройства могут работать до 300 МГц.

Сравнение памяти

В случае микропроцессора операционная система является неотъемлемой частью современных вычислительных систем. Операционной системе требуется большой объем памяти для запуска и хранения исходного кода.Кроме того, процессоры обеспечивают высокую скорость и скорость обработки приложений. Следовательно, им требуется больше памяти для хранения и обработки данных. RAM и ROM являются основными элементами памяти. Оперативная память доступна в диапазоне от 512 МБ до 32 ГБ и даже 64 ГБ. В наши дни используются два типа оперативной памяти, такие как DRAM и SRAM. Вы можете прочитать разницу между ними здесь:

С другой стороны, микроконтроллерам требуется лишь небольшой объем оперативной или флэш-памяти. Потому что они выполняют только конкретные и мелкие задачи.Этим меньшим задачам или программам требуется лишь небольшой объем памяти для хранения и обработки программы. Но используются и другие типы памяти. Вы можете узнать больше о памяти контроллеров в этом руководстве:

Разница в энергопотреблении

Из-за требований к высокой скорости обработки микропроцессор потребляет мощность. Кроме того, они выполняют более одной операции одновременно, а приложения, работающие на ЦП, являются более сложными. И наоборот, контроллер выполняет определенные и ограниченные задачи.Следовательно, энергопотребление меньше.

Разница в стоимости

При сравнении стоимости микропроцессора и микроконтроллера микроконтроллеры намного дешевле и дешевле микропроцессора. Однако микроконтроллер может заменить микропроцессор. Микроконтроллер используется в маломощных и низкоскоростных приложениях. Не рекомендуется использовать микропроцессор вместо микроконтроллера. Потому что это сделает вашу систему более дорогой. Микроконтроллеры используются в определенных приложениях, таких как телефон, мышь, клавиатура и т. Д.

Приложения

Микропроцессоры и микроконтроллеры находят огромное применение во встроенных системах. Принтер является примером встроенной системы. Внутренний микропроцессор принтера выполняет только одну задачу, например, получение данных с компьютера и их печать. С другой стороны, универсальные процессоры, используемые в компьютерах, выполняют различные задачи. Как обычный компьютер или ПК реагирует на клавиатуру, мышь, принтер, ЖК-дисплей, серверы и т. Д.

Преимущество микроконтроллера

  • Стоимость системы меньше для микроконтроллеров, поскольку все периферийные устройства интегрированы в один чип.
  • Он имеет встроенное ПЗУ, которое обеспечивает безопасность кода.
  • Хотя все микроконтроллеры имеют на кристалле RAM, ROM. Порты ввода / вывода. Но мы также можем подключить дополнительную RAM, ROM и порты ввода / вывода извне с помощью микроконтроллера.
  • Микронтроллеры требовали меньше места для установки.

Недостатки микропроцессора

  • Общая стоимость микропроцессора высока.
  • Для установки требуется больше места, чем для микроконтроллеров.
  • Требуется больше времени для использования, потому что нам нужно подключить к нему внешние периферийные устройства.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.