Микропроцессорный контроллер это: 1.2. Структура микропроцессорного контроллера

1.2. Структура микропроцессорного контроллера

1.1 Структура микропроцессорных систем управления
1.2 Структура микропроцессорного контроллера
1.3 Структура микропроцессорных систем управления
1.4.1 Микропроцессорная система контроля параметров телевизора
1.4.2 Микропроцессорный стенд для проверки бытовых магнитофонов
1.4.3 Микропроцессорный влагомер текстильных материалов
1.4.4 Микропроцессорные системы в обслуживании автомобилей
1.5.1 Микропроцессорное управление цветным телевизором
1.5.2 Микропроцессорные средства управления бытовыми магнитофонами
1.5.3 Микропроцессорное управление бытовыми радиоприемными устройствами
1.5.4 Микропроцессорная система управления сушильным барабаном
1.5.2 Система управления электроприводом шлифовальной машины
1.5.6 Система управления сушкой древесины
3.5.1 Архитектура однокристального микропроцессора К580ВМ80А
3.

5.2 Структура ядра микроконтроллера
3.6 Отличительные особенности однокристальных 16-разрядных микропроцессоров
4.1Типовые интерфейсы микропроцессорных систем

Важнейшим звеном рассмотренных в разделе 1.1 структур микропроцессорных систем является микроконтроллер, который является сложным техническим устройством, предназначенным для обработки цифровой информации.

Рис. 1.3

Рис. 1.4

Обычно микропроцессорного контроллера строится на базе выбранного типа микропроцессора, лучшим образом обеспечивающего требуемые функции микропроцессорной системы в целом. Типовая структура микропроцессорного контроллера изображена на рис. 1.4.

Контроллер состоит из двух основных частей: ядра и модуля ввода-вывода. Ядро микропроцессорного контроллера составляют микропроцессор, системный контроллер (СК) и устройства памяти. В структуре МК микропроцессор играет главную роль: осуществляет арифметическую и логическую обработку данных, поступающих от внешних устройств (ВУ) системы, и совместно с системным контроллером управляет потоками информации между всеми устройствами МС.

Связь микропроцессора с объектом управления осуществляется через УСО и шины системы: шину данных (ШД), шину адреса (ША) и шину управления (ШУ). Подключение УСО к шине данных системы осуществляется через порты ввода-вывода системы, которые обычно входят в состав интерфейса системы. Интерфейс – совокупность программных и аппаратных средств, обеспечивающих обмен информацией между МП и ВУ.

Информация о состоянии объекта управления передается к МП через УСО и шину данных. По этому же направлению передаются управляющие сигналы от МП к объекту управления. Поэтому шина данных МК двунаправленная. Ее разрядность обычно соответствует разрядности арифметико-логического устройства (АЛУ) микропроцессора и определяет диапазон представляемых двоичных цифровых чисел.

Обращение к ВУ системы осуществляется через адрес, присвоенный каждому ВУ. Адрес ВУ представляет собой цифровой двоичный код, который передается в направлении МП->ВУ. Передача адреса системы осуществляется через однонаправленную шину адреса. Разрядность ША адреса в системах с различными микропроцессорами может составлять 8, 16, 32 двоичных разряда. Чем больше разрядность ША, тем больше количество адресов можно закодировать: для n-разрядной ША объем адресного пространства системы V=2n. Для 16-разрядной ША объем адресного пространства V=216=210*26=64*1024=64K. Шина управления системы служит для передачи системных управляющих сигналов от МП к ВУ и в обратном направлении. Причем ШУ устроено так, что по каждому ее проводу передается управляющий сигнал только в одном направлении. Формирование системных управляющих сигналов, обеспечивающих необходимые операции между МП и ВУ, осуществляется в системном контроллере за счет использования некоторых сигналов управления МП. Поэтому СК можно считать первичным управляющим устройством системы или первичным автоматом. Важнейшей задачей первичного автомата является обеспечение правильного взаимодействия между всеми устройствами МК.

Для хранения программ и данных ядро микроконтроллера содержит ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), ПЗУ (постоянное ЗУ) и РПЗУ (репрограммируемое ЗУ). ПЗУ используется только для хранения программ управления. Эти программы, разработанные и отлаженные на специальных средствах отладки, заносятся в ПЗУ в заводских условиях, и пользователь изменять их не может. РПЗУ отличается тем, что пользователь может изменять его содержание, т.е. позволяет производить

программирование микроконтроллеров. ОЗУ используется для хранения данных, необходимых для выполнения основной программы управления. Обращение к ячейкам памяти адресное. Адреса (n – разрядные двоичные числа) выставляются на шину адреса счетчиком команд (PC) микропроцессора. Часть разрядов ША поступает непосредственно к микросхемам памяти, а остальные,(старшие) разряды используются в схеме дешифрации ДШ для выборки микросхем памяти. Таким образом, каждый адрес на ША определяет позицию микросхемы и конкретную ячейку внутри нее.

Любой алгоритм управления микроконтроллерной системой реализуется управляющей программой, которая представляет собой цифровые двоичные коды, размещенные в ячейках ПЗУ. Для того чтобы определить, что должен делать МП в определенный момент времени, он должен извлечь код операции из ячейки памяти, где этот код хранится. Процедура чтения кода операции реализуется следующим образом: МП выставляет на ША адрес ячейки памяти, на ШУ формируется системный управляющий сигнал ЧТ.ЗУ (чтение памяти) и данные (содержимое ЗУ) через ШД поступают в МП. После определения кода операции происходит выполнение самой операции: либо пересылка данных между МП и ячейками памяти, либо пересылка данных между МП и ОУ. В последнем случае данные будут передаваться в направлении МП -> ШД -> модуль ввода-вывода -> УСО -> ОУ или в обратном направлении.

Особенностью управляющих контроллеров является то, что в его состав не входят средства отладки программ, так как основной набор программных модулей, составляющих библиотеку программ МК, заносится в его память в заводских условиях и изменению не подлежит.

Пользователь имеет только возможность из имеющегося набора программных модулей составить конфигурацию контура Направления. Для этой цели МК снабжается пультом управления, с помощью которого оператор, используя специальные команды на панели пульта управления, осуществляет выбор требуемого алгоритма управления.

По оценкам специалистов [8], существует ограниченное число программных модулей, комбинация которых позволяет синтезировать алгоритм управления любой степени сложности.
Возрастающая степень интеграции цифровых микросхем определила появление в настоящее время промышленных микроконтроллеров, реализованных на одном кристалле. На кристалле такого контроллера, кроме микропроцессора, находятся модуль памяти, интерфейсные схемы и даже таймер. По сути такие контроллеры – это однокристальныме ЭВМ малой производительности. Примерами перепрограммируемых однокристальных МК являются контроллеры серии К1816, К145.

Разработка микропроцессорных систем на базе однокристальных МК сводится к разработке устройства сопряжения с объектом и программного обеспечения. Система команд однокристальных микроконтроллеров(ОМК) позволяет организовать сложную управляющую систему с большим количеством внутрипрограммных ветвлений в соответствии с целью управления и состоянием первичных преобразователей. Существующая возможность перепрограммирования ОМК и их малые габариты создают предпосылки для создания компактных встраиваемых в оборудование цифровых управляющих систем.

Микропроцессорный контроллер – Энциклопедия по машиностроению XXL

Первые два модуля разработаны на основе микропроцессорных контроллеров единой серии технических средств локальных ин-формационно-управляющих систем. Остальные модули реализованы в виде управляющих програ.мм для бортовой микроЭВМ Электроника-60 >. Система управления робота МП-12Т рассчитана  [c. 214]

Микропроцессорный контроллер, функционирующий на основе заложенной в его памяти программы, может заменить 10—30 аналоговых регуляторов. Программируемый регулирующий контроллер позволяет реализовать такие функции, которые невозможно выполнить при использовании обычных аналоговых регуляторов.  [c.291]

Микропроцессорный контроллер 291 Мировые энергетические ресурсы 5, 6 Мокрый золоуловитель 254  

[c.322]

Микропроцессорные контроллеры, серверы  [c.511]

Гибридные ПТС — такие ПТС, в которых фирма-изготовитель наряду с собственными компонентами использует элементы (микропроцессорные контроллеры, ПО) открытых систем.  [c.513]

Специализированные микропроцессорные контроллеры ориентированы на комплексную автоматизацию конкретных ТОУ.  [c.559]

Управление заменой режущих инструментов на автоматических линиях. Широкое применение микропроцессорной техники, программируемых контроллеров, мини-ЭВМ позволяет управлять эксплуатацией автоматических линий, выбирая оптимальные решения применительно к изменяющимся условиям. Рассмотрим методы замены инструментов, позволяющие обеспечить наибольшую эффективность работы станочной линии. В основу выбора метода положен вероятностный подход, т. е. стойкость инструмента рассматривается как величина случайная, распределенная по закону, определяемому эксперименталь-  

[c.389]

Таким образом, в системах первой группы все контроллеры, индикаторное оборудование, переключатели, клавиатура и т. д. (для воздействия оператора на процесс) расположены в центральном зале. Контроллеры могут быть как аналоговыми, так и цифровыми, индикаторное оборудование — самое разнообразное, в том числе и микропроцессорные графические дисплеи.  [c.87]

В качестве средств оконечной обработки данных в настоящее время наиболее целесообразно использовать микропроцессорные ЭВМ, персональные компьютеры и специализированные контроллеры. В случае недостаточной вычислительной мощности перечисленных средств следует использовать мини-ЭВМ. Однако в этом случае затрудняется создание автономных и мобильных ИИС. Подробнее эти вопросы изложены в [21, 44]. Рассмотренные выше возможности создания ИИС определяют их технико-эксплуатационные характеристики и сложность решаемых задач испытаний, контроля и диагностирования ТО и ПР.  [c.170]

Рис, 5.2. Микропроцессорный модуль, Контроллер — устройство сопряжения и управления обменом информации  [c.142]

В случае преобразования алгоритма управления системой зажи гания (например, число искр за один оборот вала двигателя, ввод программы управления углом опережения по сигналу датчика детонации, ввод программы ограничения максимальной п двигателя из-за пропусков зажигания через одни цилиндр двигателя и т. п.) отсутствует необходимость изменять всю структуру системы. Достаточно разработать программу управления микропроцессором и записать ее в ПЗУ контроллера. Процесс программирования микропроцессорного комплекта проводится в несколько этапов  [c.244]

Несмотря на уменьшение габаритных размеров коммутатора, мощность, рассеиваемая в его выходной части остается такой же, как и в коммутаторе прежнего исполнения. Поэтому керамические подложки устанавливают на металлическое основание корпуса коммутатора (медное или алюминиевое), через которое теплота отводится к дополнительному радиатору. В качестве радиатора могут использоваться и другие элементы системы зажигания, например распределитель зажигания или корпус контроллера микропроцессорной системы зажигания.  [c.260]

Контроллеры микропроцессорных и цифровых систем зажигания.  [c.260]

В работе по диагностированию микропроцессорной системы управления двигателем необходимо руководствоваться следующими материалами технические условия на контроллеры типа Электроника МС-2713-01 БКО. 305.077 ТУ  [c.212]

Работы, связанные с созданием АСУ ТП теплоснабжения, выполняются у нас в стране впервые. Они по-существу относятся к техническому перевооружению объектов топливно-энергетичес-кого комплекса и системы жилищно-коммунального хозяйства и связаны с большим объемом научно-технических, опытно-кон-структорских разработок по созданию и освоению новых видов регулируюшей трубопроводной арматуры, принципиально новых средств управления на базе микропроцессорных контроллеров и производством pa6ot в условиях непрерывно работающего оборудования.  [c.8]

В системе управления энергетической ГТУ Спидроник Mark V использованы 16-битные микропроцессорные контроллеры с тройным резервированием и резервированием двух из трех каналов критического управления и зашиты. Применена также программа по обеспечению устойчивости к отказам (SIFT). Датчики контроля и защиты с тройным резервированием поддерживаются всеми тремя управляющими процессорами. Выходные сигналы системы сначала проверяются на выводах соленоида, а далее на логическом уровне. Это повышает не только качество защиты, но и надежность эксплуатации.  [c.214]

Логические микропроцессорные контроллеры (ломиконты) (ОАО Электроприбор , г Чебоксары) являются многоцелевыми контроллерами общего назначения. Они предназначены для решения задач управления технологическими процессами в энергетической, металлургической, химической, нефте- и газоперерабатывающей, стекольной, цементной, пищевой и других отраслях промышленности.  [c.557]

Совместно с регулирующими блоками АКЭСР, Каскад-2 , Контур-2 , приборами ПРОТАР, микропроцессорными контроллерами могут применяться исполнительные механизмы постоянной скорости однооборотные типа МЭО (ОАО Завод электроники и механики , г, Чебоксары).  [c.565]

Фирмы Siemens , ABB, Allen Bradley наряду с ПТК производят широкий спектр микропроцессорных контроллеров. Семейства микропроцессорных контроллеров от малых компактных модулей до мощных систем предназначены для решения различных задач управления.  [c.566]

Существуют и такие производства, на которых число возможных автоматических режимов работы и их характер известны заранее. Это энергетика (в частности, АЭС), металлургия, нефтеперерабатывающая промышленность и некоторые другие. ГПС тут будут излишеством. С учетом общей тенденции перехода от аналоговых методов измерения и управления к цифровым, для таких производств в Чебоксарах налажен серийный выпуск ремиконтов. Это приборы управления, название которых состоит из первых слогов фразы регулирующий микропроцессорный контроллер”. В полном комплекте ремиконт способен заменить 100 систем авторегулирования, хотя размерами он не превышает телевизор. Как и все современные приборы, ремиконт начинен печатными платами. Пара плат — это его микропроцессор, остальные платы — картотека режимов автоматического регулирования. Необходимый режим включается нажатием клавиши на пульте реми-конта. Это делает оператор, а управляет технологией контроллер (буквально — управитель) автоматически. Опытный образец ремиконта два года проработал на участке отжига и закалки металла на металлургическом заводе. Стальную ленту он прогонял за полминуты сквозь 60-метровую печь, контролируя прочность и пластичность металла. В XII пятилетке ремиконты примерно в 5 раз сократят число приборов управления. Вот какая не требующая программистов управляющая техника применяется в нашем производстве.  [c.98]

Для инженера сказанное должно означать, что решающее значение приобретает его способность выбрать, оценить и умело использовать готовую прикладную программу. Проведение расчетов по уникальным алгоритмам требует освоения языков программирования, однако и здесь залогом эффективной работы является применение сборочных методов проектирования программ, опирающихся на широкое использование программных модулей 12, 23, 28]. Сборо>шые методы существенно повышают надежность программ. Освоение этих методов необходимо, поскольку важной областью применения ПЭВМ становится разрабожа уникальных управляющих программ для встраиваемых в промышленное оборудование микропроцессорных контроллеров. Читатель, интересующийся этими вопросами, может найти необходимые сведения в [8, 45].  [c.49]

Основой АСУ ТП “Космотроника” является набор микропроцессорных контроллеров, обеспечивающих обмен информацией между измерительными приборами, управляющими ЭВМ и исполнительными механизмами. Контроллеры имеют выход в специализированную сеть пакетной радиосвязи, что обеспечивает возможность функционирования системы в радиусе до 50 км. Для систем, распределенных в радиусе до километра, используется локальная сеть на основе интерфейса К8-485.  [c.216]

Базовый микропроцессорный комплект — минимальный состав микропроцег-сорного комплекта, необходимый для построения основных узлов микропро цессора или контроллера.  [c.83]

На базе микропроцессоров создаются специализированные микропроцессорные модули (МПМ), представляющие собой функционально законченные и конструктивно оформленные на одной плате устройства, состоящие из микропроцессора и вспомогательных микросхем (интерфейсные схемы, обеспечивающие связь микропроцессора с внешними устройствами, цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи, БИСы постоянной и перепрограммируемой памяти, контроллеры прерываний и прямого доступа в память и т. д.).  [c.96]

В настоящее время отечественной промышленностью разработана и внедряется микропроцессорная система зажигания (МПСЗ), предназначенная для совместной работы с 4-и 8 – циливдровыми двигателями (рис.2.11). В автомобильной терминологии микропроцессор и его периферийные устройства называют контроллерами.  [c.38]

Широкая перспектива для совершенствования дисплеев появилась с применением микропроцессоров, а также контроллеров для устройств ввода-вывода информации, клавиатур и формирователей видеосигнала, выполненных в виде БИС. К отечественным микропроцессорным дисплеям, разработанным для СМ ЭВМ, относятся ВТА-2000-15, АЦВ СМ, СВТУ СМ, ИВТ СМ.  [c.10]

Среди многочисленных диалектов Бейсика особое положение занимают проблемно-ориентированные диалекты для использования в различных микропроцессорных устройствах и комплексах. Поскольку мобильность программ в специализированных применениях не является практически важной целью, эти диалекты обычно строятся по рецепту объединения минимального диалекта Бейсика с широким набором специальных операторов и функций. Примеры таких диалектов легко найти среди “Программных средств сложных измерительных приборов (в физике, химии, медицине), промышленных контроллеров и управляющих комплексов самого различного назначения. Пользователь, имеющий опыт работы на ПЭВМ, безо всякого труда осваивает специализированные диалекты Бейсика, а в ряде случаев имеет возможность пополнить библиотеку проблемноориентированных программ. Последняя возможность имеется не всегда, поскольку в микропроцессорных устройствах часто отсутствуют устройства внейшней памяти.  [c.64]

На рис. 4.6 приведена схема микропроцессорной системы управления автомобильным двигателем (МСУАД) со статическим низковольтным распределением энергии по цилиндрам. Сигналы, подаваемые от датчиков в аналоговой форме в контроллере 7 с помощью аналого-цифрового преобразователя, переводятся в цифровую форму. Полученная информация о двигателе в цифровом коде обрабатывается процессором, и с помощью карты углов опережения зажигания, хранящейся в памяти процессора, в зависимости от разрежения, частоты вращения и температуры двигателя вычисляется угол опережения зажигания и соответственно ему формируется сигнал на выходе контроллера для электронного двухканального коммутатора 8.  [c.68]

ФИЗ вырабатывает импульсы управления электронным коммутатором первичных цепей катушек зажигания с постоянной скважностью и импульсы, используемые в резервном режиме работы контроллера микропроцессорной сист емы зажигания с постоянным углом опережения зажигания.  [c.87]

В микропроцессорной системе управления зажиганием и ЭПХХ автомобиля ЗИЛ-431410 на вход контроллера 8 (рис. 5.6) поступают сигналы от датчиков частоты вращения коленчатого вала двигателя, температуры (ТМ100-В) и положения дроссельной заслонки, а также от датчика нагрузки контроллера, к которому из смесительной камеры карбюратора подается разрежение. Контроллер на выходе формирует сигнал управления клапанами ЭПХХ.  [c.96]

Микропроцессорная система зажигания (МПСЗ) характеризуется тем, что управление процессом зажигания, а именно определение необходимого момента искрообразования и корректировку угла опережения зажигания выполняется электронным способом с помощью датчиков, контроллера и специальных катушек зажигания. МПСЗ выполняет также функцию управления экономайзером принудительного холостого хода (ЭПХХ).  [c.94]

В зависимости от объема и сложности задач на нижнем уровне могут использоваться микроЭВМ, микропроцессорные унифицированные управляющие комплекты, программируемые контроллеры. ЭВМ] первого уровня управляют работой стендов, решают уравнения моделирования, формируют входные воздействия на ОИ, ЭВМ] осуществляют обработку результатов, документирование, вычисление общих и частных оценок качества, оперативное управление процессором испытаний (выбор и задание режимов испытаний). В задачи ЭВМщ входит диагностирование и установление места неисправностей в ОИ, перераспределение допусков на отклонение параметров ОИ и оценка качества, прогнозирование показателей надежности, подготовка исходных данных для принятия решений по результатам испытаний. На верхнем уровне хранится и вьщается по запросу информация  [c.532]

---

Микропроцессорные контроллеры и устройства — АО “СКБ ВТ” — Специальное конструкторское бюро вычислительной техники

Промышленный контроллер МПСУ (микропроцессорная система управления) различных модификаций применяется для решения задач промышленной автоматизации в энергетике, различных отраслях промышленности, на железнодорожном транспорте и так далее. МПСУ по условиям эксплуатации удовлетворяет требованиям группы 2 по ГОСТ 21552-84.

Каркасы модулей (КМ)

ПК МПСУ имеет конструкцию, включающую каркас модулей (КМ) с источником питания и установленными в КМ модулем процессора (контроллера МПСУ) и модулями УСО. В основе МПСУ заложен магистрально-модульный принцип, позволяющий легко осуществить конфигурирование системы под конкретную задачу, выбирая состав аппаратных модулей из обширной существующей номенклатуры. Взаимодействие модулей системы в каркасе осуществляется по межмодульному параллельному интерфейсу QBUS (МПИ ГОСТ 26 765.51-86). Модули имеют фронтальное расположение внешних разъемов типа РП15-32, РП15-15, РП15-9, DB9, DB25. Подробные сведения о конструкции, назначении и технических характеристиках конкретных модулей приведены в документе «Аппаратные средства МПСУ», а также в паспортах и ТУ на модули. Каждый модуль УСО имеет свой набор адресов внешнего устройства, рекомендации по применению модулей приводятся в паспортах. Каркас модулей КМ8 имеет встроенный «охранный таймер».

Сергей 2018-08-29T12:43:50+00:00

Каркасы модулей (КМ)

Наиболее часто применяемым каркасом модулей в системах на базе МПСУ является КМ8. В то же время МПСУ может выпускаться с каркасами КМ19 (19 модулей) и КМ13 (13 модулей).

Контроллеры (CPU)

ПК МПСУ предназначен для построения различных комплексов аппаратно-программных средств при создании АСК, АСУТП и прочих систем. На базе МПСУ также создаются различные устройства и приборы. Могут быть использованы различные схемы включения МПСУ в структуру комплекса наряду с оборудованием различных производителей, а также разный состав модулей внутри МПСУ (с применением, возможно, внешних преобразователей измеряемых или управляющих сигналов). Использование МПСУ как средства для создания ПТК (программно-технических комплексов) подробно рассмотрено на соответствующей странице.

Программное обеспечение МПСУ включает различные системы программирования, тестовое обеспечение, программы связи с верхним уровнем по последовательным и параллельным каналам связи, а также фирменный протокол обмена МПСУ (для контроллеров М251…М255).

Сергей 2018-05-11T08:43:49+00:00

Контроллеры (CPU)

Данные контроллеры открывают линейку контроллеров МПСУ, совместимых с IBM PC. Контроллер МПСУ М260 представляет собой плату-адаптер, в которую устанавливается плата (модуль микроконтроллера) CPU188-5 фирмы Fastwel (используется версия CPU не ниже V3).

Сергей 2018-07-11T06:32:24+00:00

Контроллеры (CPU)

Одноплатный контроллер МПСУ, выпускается в трёх модификациях, отличающихся набором внешних интерфейсов. Является развитием линейки контроллеров на микропроцессоре 1806 ВМ2/ По сравнению с М251, М252 имеет более высокое быстродействие (на 25%), а также другие типы внешних интерфейсов.

Сергей 2018-05-11T08:44:27+00:00

Контроллеры (CPU)

Одноплатный контроллер, предназначенный для установки в каркас МПСУ. Выпускается в двух модификациях: модификация М252 отличается наличием параллельного интерфейса

микропроцессорный контроллер – это.

.. Что такое микропроцессорный контроллер?

микропроцессорный контроллер

microprocessor(-based) controller

Большой англо-русский и русско-английский словарь. 2001.

• микропроцессорный комплект
• микропроцессорный одноплатный модуль

Смотреть что такое “микропроцессорный контроллер” в других словарях:

• микропроцессорный контроллер — [Интент] Тематики автоматизация, основные понятия EN DDC control unitDirect Digital Control unitmicroprocessor based controlmicroprocessor controllermicroprocessor sequencer …   Справочник технического переводчика

• Микропроцессорный комплект серии К1810 — Микропроцессорный комплект cерии К1810  набор микросхем, аналогичных набору микросхем для процессора Intel 8086, дальнейшее развитие микропроцессорного комплекта К580. Использовался в отечественных IBM PC совместимых компьютерах, таких как… …   Википедия

• Микропроцессорный комплект серии КР580 — Микропроцессорный комплект cерии КР580  набор микросхем, аналогичных набору микросхем Intel 82xx. Использовался в советских компьютерах, таких как Радио 86РК, ЮТ 88, Микроша, Орион 128 и т. д. Представляет собой 8 разрядный… …   Википедия

• Автоматический ввод резерва — (Автоматическое включение резерва, АВР)  способ обеспечения резервным электроснабжением нагрузок, подключенных к системе электроснабжения, имеющей не менее двух питающих вводов и направленный на повышение надежности системы электроснабжения …   Википедия

• МПК — Международная патентная классификация Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С. Пб.: Политехника, 1997. 527 с. МПК медико педагогическая комиссия образование и наука МПК Международный паралимпийский комитет спорт …   Словарь сокращений и аббревиатур

• ремиконт — регулирующий микропроцессорный контроллер Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С. Пб.: Политехника, 1997. 527 с …   Словарь сокращений и аббревиатур

• КР580 — Микропроцессорный комплект cерии КР580 набор микросхем, аналогичных набору микросхем Радио 86РК, ЮТ 88, Микроша, и т. д. Представляет собой 8 разрядный комплект на основе n МОП технологии. Система команд СМ1800, ГОСТ 11305.910 80. Большинство… …   Википедия

• Микропроцессорная секция — Эта статья или раздел описывает ситуацию применительно лишь к одному региону. Вы можете помочь Википедии, добавив информацию для других стран и регионов …   Википедия

• Список микропроцессоров AMD — Ниже приведён список микропроцессоров, выпущенных или запланированных к выпуску компанией AMD. Список отсортирован по поколениям в хронологическом порядке. Содержание 1 Процессоры 8080 и AMD Am9080 2 Процессоры собственной архитектуры AMD …   Википедия

• Микропроцессоры AMD — Ниже приведён список микропроцессоров, выпущенных или запланированных к выпуску компанией AMD. Список отсортирован по поколениям в хронологическом порядке. Содержание 1 Процессоры 8080 и Am9080 2 Процессоры собственной архитектуры AMD …   Википедия

• Электроника МК-85 — «Электроника» МК 85 Электроника МК 85  советский программируемый калькулятор (микрокомпьютер) со встроенным интерпретатором языка Бейсик. Разрабатывался в НИИТТ, главный конструктор  Л. Минкин, зам …   Википедия

Отличие микроконтроллера от микропроцессора. Разница между микропроцессором и микроконтроллером. Что такое микропроцессор, микроконтроллер и программируемый логический контроллер

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].

Altera-Cyclone and Arduino

Каждый начинающий микропрогер на определенном этапе своего развития задается вопросом в чем же разница между ПЛИС (фирм Altera или Xilinx) и микроконтроллером (микропроцессором)?

Читаешь форумы — знатоки дела пишут, что это совершенно разные вещи, которые нельзя сравнить, аргументируя это тем, что у них разная архитектура . Читаешь мануал по Verilog или C++ — и тот и другой используют похожие операторы со схожим функционалом, даже синтаксис похож, а почему разные? Заходишь на марсоход — там светодиодами (или даже просто лампочками) с помощью FPGA моргают, смотришь проекты на Arduino — там роботами управляют. СтОп!

А вот теперь остановимся и спросим себя: почему с ПЛИС — тупо лампочка, а Ардуино — умно робот? Ведь и первый и второй вроде как программируемое устройство, неужели у ПЛИС возможностей для робота не хватает?

В какой-то степени суть вопроса «В чем разница между ПЛИС и микроконтроллером ?» раскрывается именно на таком примере.

Отметим сразу. Функционал ПЛИС изначально не уступает микроконтроллеру (и микропроцессору, кстати, тоже), точнее — основные функции у одного и второго по сути идентичны — выдавать логические 0 или 1 при определенных условиях, а если говорить о быстродействии, количестве выводов(ножек) и возможностях конвейерной обработки, то микроконтроллеру до ПЛИС а вообще далеко. Но есть одно «но». Время на разработку одного и того же программного алгоритма на двух разных устройствах (ПЛИС и микроконтроллер ) различается в разы, а то и в десятки раз. Именно ПЛИС здесь в 99% случаев сильно уступает МК. И дело вовсе не в замороченности языков Verilog , VHDL или AHDL , а в устройстве самой ПЛИС .

FPGA : в ПЛИС и нет сложных автоматизированных цепочек(делающих часть работы за вас). Есть только железные проводные трассы и магистрали, входы, выходы, логические блоки и блоки памяти. Среди трасс есть особый класс — трасса для тактирования(привязанная к определенным ножкам, через которые рекомендуется проводить тактовую частоту).

Основной состав:

Трасса — металл, напаянный на слои микросхемы, является проводником электричества между блоками.

Блоки — отдельные места в плате, состоящие из ячеек. Блоки служат для запоминания информации, умножения, сложения и логических операций над сигналами вообще.

Ячейки — группы от нескольких единиц до нескольких десятков транзисторов.

Транзистор — основной элемент ТТЛ логики.

Выводы (ножки микросхемы) — через них происходит обмен ПЛИС с окружающим миром. Есть ножки специального назначения, предназначенные для прошивки, приема тактовой частоты, питания, а так же ножки, назначение которых устанавливаются пользователем в программе. И их, как правило, гораздо больше, чем у микроконтроллера .

Тактовый генератор — внешняя микросхема, вырабатывающая тактовые импульсы, на которых основывается большая часть работы ПЛИС .

Трассы подключаются к блокам с помощью специальных КМОП-транзисторов. Эти транзисторы способны сохранять свое состояние(открытое или закрытое) на протяжении длительного периода времени. Изменяется состояние транзистора при подаче сигнала по определенной трассе, которая используется только при программировании ПЛИС . Т.е., в момент прошивки осуществляется именно подача напряжения на некоторый набор КМОП-транзисторов. Этот набор определяется прошивочной программой. Таким образом происходит сложное построение огромной сети трасс и магистралей внутри ПЛИС , связывающей сложным образом между собой огромное количество логических блоков. В программе вы описываете какой именно алгоритм нужно выполнять, а прошивка соединяет между собой элементы, выполняющие функции, которые вы описываете в программе. Сигналы бегают по трассе от блока к блоку. А сложный маршрут задается программой.

Архитектура ПЛИС (FPGA)

В этом элементе ТТЛ логики все операции по обработкам отдельных сигнальчиков проводятся независимо от вас. Вы лишь указываете что делать с тем или иным набором принятых сигналов и куда выдавать те сигналы, которые нужно передать. Архитектура микроконтроллера состоит совсем из других блоков, нежели ПЛИС . И связи между блоками осуществляются по постоянным магистралям(а не перепрошиваемым). Среди блоков МК можно выделить основные:

Постоянная память (ПЗУ) — память, в которой хранится ваша программа. В нее входят алгоритмы действий и константы. А так же библиотеки(наборы) команд и алгоритмов.

Оперативная память (ОЗУ) — память, используемая микроконтроллером для временного хранения данных(как триггеры в ПЛИС ). Например, при вычислении в несколько действий. Допустим, нужно умножить первое пришедшее число на второе(1-е действие), затем третье на четвертое(2 действие) и сложить результат(3 действие). В оперативную память при этом занесется результат 1 действия на время выполнения второго, затем внесется результат 2 действия. А затем оба этих результата пойдут из оперативной памяти на вычисление 3 действия.

Процессор — это калькулятор микроконтроллера . Он общается с оперативной памятью, а так же с постоянной. С оперативной происходит обмен вычислениями. Из постоянной процессор получает команды, которые заставляют процессор выполнять определенные алгоритмы и действия с сигналами на входах.

Средства (порты) ввода-вывода и последовательные порты ввода-вывода — ножки микроконтроллера , предназначенные для взаимодействия с внешним миром.

Таймеры — блоки, предназначенные для подсчета количества циклов при выполнении алгоритмов.

Контроллер шины — блок, контролирующий обмен между всем блоками в микроконтроллере . Он обрабатывает запросы, посылает управляющие команды, организовывает и упорядочивает общение внутри кристалла.

Контроллер прерываний — блок, принимающий запросы на прерывание от внешних устройств. Запрос на прерывание — сигнал от внешнего устройства, информирующий о том, что ему необходимо совершить обмен какой-либо информацией с микроконтроллером .

Внутренние магистрали — трассы, проложенные внутри микроконтроллера для информационного обмена между блоками.

Тактовый генератор — внешняя микросхема, вырабатывающая тактовые импульсы, на которых основывается вся работа микроконтроллера .

В микроконтроллере , в отличии от ПЛИС , работа происходит между вышеперечисленными блоками, имеющими сложную архитектуру , облегчающую процесс разработки программ. При прошивке вы изменяете только постоянную память, на которую опирается вся работа МК.

ПЛИС прошивается на уровне железа, практически по всей площади кристалла. Сигналы проходят через сложные цепочки транзисторов. Микропроцессор же прошивается на уровне программы для железа, сигналы проходят группами, от блока к блоку — от памяти к процессору, к оперативной памяти, от оперативной к процессору, от процессору к портам ввода-вывода, от портов ввода-вывода к оперативной памяти, от оперативной памяти… и так далее. Вывод: за счет архитектуры ПЛИС выигрывает в быстродействии и более широких возможностях конвеерной обработки, МК выигрывает в простоте написания алгоритмов. За счет более простого способа описания программ, фантазия разработчика Микроконтроллера менее скованна временем на отладку и разработку, и, таким образом, время на программирование того же робота на МК и ПЛИС будет отличаться во многие и многие разы. Однако робот, работающий на ПЛИС будет гораздо шустрее, точнее и проворнее.

В ПЛИС всю работу нужно делать самому, вручную: для того, чтобы реализовать какую-либо программу на ПЛИС , нужно отследить каждый сигнальчик по каждому проводку, приходящему в ПЛИС , расположить какие-то сигнальчики в ячейки памяти, позаботиться о том, чтобы в нужный момент именно к этим ячейкам памяти обратился другой сигнальчик, который вы так же отслеживаете или даже генерируете, и в итоге набор сигнальчиков, задержанный в памяти задействовал нужный вам сигнальчик, который, например, пойдет на определенную выходную ножку и включит светодиодик, который к ней подключен. Часть сигнальчиков идет не в память, а например на запуск определенной части алгоритма(программы). То есть, говоря языком микропрогера, эти ножки являются адресными. Например, имеем на нашей плате в нашей программе три адресные ножки для включения неких не связанных(или связанных) друг с другом алгоритмов, которые мы реализовали на языке Verilog в ПЛИС . Также в программе, кроме трех адресных ножек, у нас есть еще например 20 информационных ножек, по которым приходит набор входных сигнальчиков(например с разных датчиков) с какой-либо информацией (например температура воды в аквариуме с датчика температуры воды в аквариуме). 20 ножек = 20 бит. 3 ножки -3 бита. Когда приходит адресный сигнал 001(с трех ножек адреса) — запускаем первый алгоритм, который записывает 20 информационных сигнальчиков в 20 ячеек памяти(20 триггеров), затем следующие 20 сигнальчиков умножаем на полученные ранее 20, а результат умножения записываем в память, а потом отсылаем по другим ножкам например в терморегулятор воды в аквариуме. Но Отошлем мы этот результат только тогда, когда на наши адресные ножки придет код например 011 и запустит алгоритм считывания и передачи. Ну, естественно «отсылаем», «считываем» и еще что-то прописываем в ручную. Ведем каждый сигнальчик в каждый такт работы ПЛИС по определенному пути, не теряем. Обрабатываем или записываем. Складываем или умножаем. Не забываем записать. Не забываем принять следующий сигнал и записать в другие триггеры. Еще добавьте сюда работу, привязанную к тактовой частоте, синхронизацию (которая так же реализуется вручную), неизбежные ошибки на этапах разработки и отладки и кучу других проблем, которые в данной статье рассматривать просто бессмысленно. Трудно. Долго. Но зато на выходе работает супер оперативно, без глюков и тормозов. Железно!

Теперь микроконтроллер . 20 ножек на прием информации — для большинства микроконтроллеров физически невозможная задача. А вот 8 или 16 — да пожалуйста! 3 информационных — в легкую! Программа? По адресу 001 умножить первое пришедшее число на второе, по адресу 011 отсылай результат в терморегулятор. Все! Быстро. Легко. Не супер, но оперативно. Если очень грамотно написать программу- без глюков и тормозов. Программно!

Железо и Программа! Вот главное отличие между ПЛИС и Микроконтроллером .

В микроконтроллере большинство замороченных, но часто используемых алгоритмов уже вшиты железо(в кристалл). Нужно лишь вызвать программным способом нужную библиотеку, в которой этот алгоритм хранится, назвать его по имени и он будет делать всю грязную работу за вас. С одной стороны это удобно, требует меньшего количества знаний о внутреннем устройстве микросхемы. Микрик берет на себя заботу об отслеживании принятых, генерируемых и результирующих сигналов, об их складировании, обработке, задержке. Все делает сам. В большинстве микропрогерских задач это то, что нужно. Но если безграмотно использовать все эти удобства, то возникает вероятность некорректной работы. Железо и Программа!

Заключение

Современные разработчики процессоров и микропроцессоров изначально разрабатывают свои устройства на ПЛИС . Да-да, вы правильно догадываетесь: сначала они имитируют создаваемую архитектуру микроконтроллера с помощью разработки и прошивки программы на ПЛИС , а затем измеряют скорость выполнения алгоритмов при том или ином расположении имитируемых блоков МК и том или ином наборе функционала каждого блока отдельно.

По характеристикам выдаваемого сигнала, ПЛИС чаще всего рассчитана на 3,3В, 20мА, Микроконтроллер на 5В, 20мА.

Под микроконтроллер AVR, успешно внедренный в платформу Arduino, написано множество открытых программ, разработано великое множество примочек в виде датчиков, двигателей, мониторчиков, да всего, чего только душе угодно! Arduino в настоящее время больше похож на игровой конструктор для детей и взрослых. Однако не стоит забывать, что ядро этого конструктора управляет «умными домами», современной бытовой электроникой, техникой, автомобилями, самолетами, оружием и даже космическими аппаратами. Несомненно, такой конструктор будет являться одним из лучших подарков для любого представителя сильной половины человечества.

В принципе, все просто!

Остались вопросы? Напишите комментарий. Мы ответим и поможем разобраться =)

Когда вы приступаете к изучению микропроцессоров и микроконтроллеров, то первый вопрос, который может у вас возникнуть это «эй…а в чем же между ними разница?». В этой статье будут приведены основные сходства и различия между микроконтроллерами и микропроцессорами. По сути, это будет простое сравнение обоих микровычислительных устройств.

Основное назначение микропроцессоров и микроконтроллеров заключается в выполнении определенных операций — выборки инструкций (или команд) из памяти, выполнении этих инструкций (выполнение арифметических, логических операций) и выдачи результата на устройства вывода. Оба устройства способны непрерывно выбирать команды из памяти и продолжать выполнение этих команд тех пор, пока не будет отключено питание. Команды представляют собой набор битов. Эти команды всегда извлекаются из области хранения, называемой памятью. Теперь давайте взглянем на блок-схемы микропроцессорной системы и микроконтроллерной системы.

При внимательном рассмотрении этой блок-схемы можно увидеть, что микропроцессор имеет много вспомогательных устройств, вроде постоянно запоминающего устройства (ПЗУ), оперативно запоминающего устройства (ОЗУ), интерфейсов последовательной передачи данных, таймеров, портов ввода/вывода и т.п. Все эти устройства взаимодействуют с микропроцессором посредством системной шины. То есть, все вспомогательные устройствав микропроцессорной системе являются внешними. Системная шина состоит из шины адреса, шины данных и шины управления.

На этой блок-схеме представлена микроконтроллерная система. Итак, какое основное отличие мы видим? Все вспомогательные устройства, такие как ПЗУ, ОЗУ, последовательный интерфейс, порты ввода/вывода, являются внутренними. В данном случае нет необходимости сопряжения этих устройств, такой подход может сэкономить много времени для разработчиков систем. То есть, микроконтроллер ни что иное, как микропроцессорная система со всеми вспомогательными устройствами внутри одной микросхемы. Здесь не требуется какого-либо обязательного внешнего взаимодействия, если только не нужно работать с внешней памятью, модулями АЦП/ЦАП и прочими подобными устройствами. Для обеспечения работы микроконтроллера нужно только подвести к нему питающее напряжение постоянного тока, подключить цепь сброса и при необходимости кварцевый генератор для тактирования.

Итак, теперь нам ясны базовые различия между микроконтроллерами и микропроцессорами. Сейчас давайте сравним некоторые особенности обеих систем.

Сравнение

Как вы уже знаете, вспомогательные устройства в микропроцессорной системе являются внешними, а в микроконтроллерной — внутренними. В микроконтроллерах обеспечивается защита программного кода, в то время как в микропроцессорной системе не предлагается системы защиты. То есть, в микроконтроллерах можно «заблокировать» внутреннюю память программ для предотвращения ее считывания с помощью внешней схемы. Хорошо, но это только основные различия, в процессе работы с этими устройствами вы обнаружите больше. Так, например, поскольку в микропроцессорной системе требуется внешнее взаимодействие с вспомогательными устройствами, то время на создание схемы будет затрачено больше, размер устройства будет больше, а также возрастет энергопотребление по сравнению с микроконтроллерной системой.

Отличие микропроцессоров от микроконтроллеров. и получил лучший ответ

Ответ от Releboy[гуру]
МИКРОПРОЦЕССОР – самостоятельное или входящее в состав микро-ЭВМ устройство обработки информации, выполненное в виде одной или нескольких больших интегральных схем (по сути – это мозг микроконтроллера) . С появлением однокристальных микро-ЭВМ связывают начало эры массового применения компьютерной автоматизации в области управления. По-видимому, это обстоятельство и определило термин «контроллер» (англ. controller – регулятор, управляющее устройство) . В связи со спадом отечественного производства и возросшим импортом техники, в том числе вычислительной, термин «микроконтроллер» (МК) вытеснил из употребления ранее использовавшийся термин «однокристальная микро-ЭВМ» . Первый патент на однокристальную микро-ЭВМ был выдан в 1971 году инженерам М. Кочрену и Г. Буну, сотрудникам американской Texas Instruments. Именно они предложили на одном кристалле разместить не только процессор, но и память с устройствами ввода-вывода. При проектировании микроконтроллеров приходится соблюдать баланс между размерами и стоимостью с одной стороны и гибкостью и производительностью с другой. Для разных приложений оптимальное соотношение этих и других параметров может различаться очень сильно. Поэтому существует огромное количество типов микроконтроллеров, отличающихся архитектурой процессорного модуля, размером и типом встроенной памяти, набором периферийных устройств, типом корпуса и т. д. В то время как 16-разрядные процессоры общего назначения давно и полностью вытеснены более производительными моделями, 8-разрядные микроконтроллеры продолжают широко использоваться. Это объясняется тем, что существует большое количество применений, в которых не требуется высокая производительность, но важна низкая стоимость. В то же время, есть микроконтроллеры, обладающие больши́ми вычислительными возможностями, например цифровые сигнальные процессоры. Сегодня термин микроконтроллер – это компьютер, управляющий периферийными устройствами в автоматическом режиме без участия оператора. Обычно работают на низших уровнях автоматизации. Современные же персональные компьютеры – это мощные и скоростные микроконтроллеры, направленные на выполнение огромного числа операций и функций с участием оператора. Собирают и обрабатывают информацию от контроллеров. Используются на высоких уровнях автоматизации.

Ответ от Ёеренький [гуру]
как я знаю микропроцессор уже запрограмирован. а микрокантроллер можно запрограмировать как захочеш в зависимости от задач один и тотже контролер может управлять и работой допустим индикатора многоразрядного с различным счеслением генерировать частоту управлять комутацией различных устройств даже на ВЧ управлять работой интерфейса (например модема) обычно их используют в относительно не дорогих многофункциональных устройствах в зависимости от времени выпуска устройство функциональный сервес может различатся задается прграмой

Ответ от Владимир Николаев [гуру]
Микроконтроллер – компьютер на одной микросхеме. Предназначен для управления различными электронными устройствами и осуществления взаимодействия между ними в соответствии с заложенной в микроконтроллер программой. В отличие от микропроцессоров, используемых в персональных компьютерах, микроконтроллеры содержат встроенные дополнительные устройства. Эти устройства выполняют свои задачи под управлением микропроцессорного ядра микроконтроллера.

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:

Контроллер микропроцессорный МИК-51Н

МИК-51Н – это компактный малоканальный многофункциональный микропроцессорный контроллер, предназначенный для автоматического регулирования и логического управления технологическими процессами.

Область применения

Он предназначен для применения в электротехнической, энергетической, химической, металлургической, пищевой, цементной, стекольной и других отраслях промышленности.

Функциональные возможности

• Контроллер МИК-51Н – это проектно-компонуемое изделие, которое позволяет пользователю выбрать нужный комплект модулей и блоков согласно числу и виду входных-выходных сигналов
• Встроенные средства самодиагностики: сигнализация и идентификация неисправностей, о выходе сигналов за допустимые границы, о сбоях в ОЗУ, нарушении обмена по сети и т.п.

В контроллерах МИК-51Н имеется развитая система межконтроллерного обмена, с помощью которой контроллеры могут объединяться в локальную или распределенную управляющую сеть. В сети контроллеры могут обмениваться информацией, как с компьютером, так и между собой. Данная функция обеспечивает возможность организации распределенной обработки данных, а также увеличения числа каналов ввода-вывода. При использовании функции межконтроллерного обмена значительно снижается информационная нагрузка на сеть.

Программирование контроллера выполняется с помощью клавиш передней панели или по интерфейсу с помощью специального программного обеспечения – визуального редактора FBD-программ АЛЬФА. В качестве языка программирования в системе реализован язык функциональных блоковых диаграм Fnction Block Diagram (FBD), предоставляющий пользователю механизм объектного визуального программирования. Система программирования реализована в соответствии с требованиями стандарта Международной Электротехнической Комисси (МЭК) IEC 1131-3.
Редактор FBD-программ АЛЬФА имеет встроенный отладчик программ, систему логического контроля состояния программы, возможности документирования программ, печати, представления программы в виде таблицы и др.

Математическая обработка информации

Контроллер МИК-51Н содержит библиотеку функциональных блоков, достаточную для того, чтобы решать сравнительно сложные задачи автоматического регулирования и логико-программного управления.

Библиотека функциональных блоков условно разделена на разделы :

• Функциональные блоки ввода-вывода: интерфейсный ввод-вывод, аналоговый ввод-вывод, дискретный ввод-вывод, импульсный ввод
• Математические функциональные блоки: умножение, суммирование с маштабированием, деление, корень квадратный, абсолютное значение,интегрирование, дифференциирование с задержкой
• Логические функциональные блоки: Логическое И, многовходовое И, Логическое ИЛИ, многовходовое ИЛИ, исключающее ИЛИ, мажорирование, триггер, регистр, выделение фронта
• Функциональные блоки управления программой: минимум, максимум, скользящее средние, задержка, экмтремум, ограничение, ограничение скорости, переключатель по номеру, компаратор, таймер, счетчик, мультивибратор, одновибраор, импульсатор
• Функциональные блоки управления технологическим процессом: фильтр, масштабирование, кусочно-линейная функция, уставка аналоговая, уставка времени, программный задатчик,таймер сигнализатор реального времени, линейное изменение параметра, регулятор аналоговый, регулятор каскадный, регулятор импульсный, пользовательская панель
• Функциональные блоки дельта-регуляторов: регуляторы аналоговые и импульсные с расширенными функциями, дельта-регулятор.

Рис.1. Габаритный чертеж контроллера микропроцессорного МИК-51Н

Контроллер микропроцессорный МИК-51

Параметры	Значения
Количество аналоговых входов в базовой модели контроллера	4 (2 первых входа универсальные – предназначены для подключения различных типов датчиков, 2 последующих входа – предназначены для подклю- чения датчиков, имеющих выходной унифицирован- ный сигнал постоянного тока)
Тип входного аналогового сигнала для всех входов унифицированные по ГОСТ26.011-80	0-5 мА, Rвх=400 Ом 0-20 мА, Rвх=100 Ом 4-20 мА, Rвх=100 Ом 0-10В, Rвх не менее 25 кОм
только для 1-го и 2-го входа	0-50мВ, 0-75мВ, 0-100мВ, 0-200мВ, 0-1В, 0-2В, 0-5В,
термопреобразователи сопротивления (3-х и 4-х проводная схема включения) по ДСТУ 2858-94 (ГОСТ 6651-94)	ТСМ 50М, W100=1,428, -50  +200С ТСМ 100М, W100=1,428, -50 +200С ТСМ гр.23, -50°+180°С ТСП 50П, W100=1,391, Pt50, -50°+650°С ТСП 100П, W100=1,391, Pt100, -50°+650°С ТСП гр.21, -50° +650°С Pt50, Pt100 = 0,00390, 0,00392
Термопары по ДСТУ 2837-94 (ГОСТ3044-94, DIN IEC 584-1)	ТЖК (J), 0°+1100°С ТХК (L), 0°+800°C ТХКн (E), 0°+850°С ТХА (K), 0°+1300°С ТПП10 (S), 0°+1600°С ТПР (B), 0°+1800°С ТВР-1 (А-1), 0°+2500°С
Разрешающая способность АЦП	0.0015% (16 разрядов)
Предел допускаемой основной приведенной погрешности измерения входных параметров	0.2 %
Точность индикации	0.01 %
Влияние температуры окружающей среды	0.04 %/°С
Период измерения, не более	0.1 с
Период обновления информации на дисплее, не более	0.5 с
Гальваническое разделение цепей	Аналоговые входы гальванически изолированы друг от друга, от выходных и других входных цепей и цепей питания. Напряжение гальванической развязки не менее 500 В.

Разница между микропроцессором и микроконтроллером

Подробности

Последнее обновление: 23 июня 2021 г.

Что такое микроконтроллер?

Микроконтроллер – это микросхема, оптимизированная для управления электронными устройствами. Он хранится в единой интегральной схеме, которая предназначена для выполнения конкретной задачи и выполнения одного конкретного приложения.

Это специально разработанные схемы для встроенных приложений и широко используются в электронных устройствах с автоматическим управлением.Он содержит память, процессор и программируемый ввод-вывод.

В этом микропроцессоре Vs. В руководстве по микроконтроллеру вы узнаете:

Что такое микропроцессор?

Микропроцессор – это блок управления микрокомпьютера, заключенный в небольшой чип. Он выполняет операции с логическим арифметическим устройством (ALU) и обменивается данными с другими подключенными к нему устройствами. Это единая интегральная схема, в которой объединены несколько функций.

КЛЮЧЕВЫЕ РАЗЛИЧИЯ

• Микропроцессор состоит только из центрального процессора, тогда как микроконтроллер содержит центральный процессор, память и ввод / вывод, интегрированные в один чип.
• 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 сложен и дорог, с большим количеством инструкций для обработки, но микроконтроллер недорогой и простой с меньшим количеством инструкций для обработки.

Типы микропроцессоров

Важные типы микропроцессоров:

• Микропроцессоры с комплексным набором команд
• Специализированная интегральная схема
• Микропроцессоры с сокращенным набором команд
• Мультипроцессоры цифровых сигналов (DSP)

Типы микроконтроллеров

Вот важные типы микроконтроллеров:

• 8-разрядный микроконтроллер
• 16-разрядный микроконтроллер
• 32-разрядный микроконтроллер
• Встроенный микроконтроллер
• Внешняя память Микроконтроллер

История микропроцессора

Вот важная веха из истории Микропроцессор

• Компания Fairchild Semiconductors изобрела первую ИС (интегральную схему) в 1959 году.
• В 1968 году Роберт Нойс, Гордан Мур, Эндрю Гроув основали собственную компанию Intel.
• Intel выросла из трех человек в 1968 году до промышленного гиганта к 1981 году.
• В 1971 году INTEL создала микропроцессор 4004 первого поколения, который работал с тактовой частотой 108 кГц.
• С 1973 по 1978 год – второе поколение. Были изготовлены 8-битные микропроцессоры, такие как Motorola 6800 и 6801, INTEL-8085 и Zilog’s-Z80.
• В 1978 году на рынок вышел процесс Intel 8008 третьего поколения.
• В начале 80-х Intel выпустила 32-разрядные процессоры четвертого поколения.
• В 1995 году компания Intel выпустила 64-разрядные процессоры пятого поколения.

История микроконтроллера

Вот важные вехи из истории микроконтроллера:

• Впервые использован в 1975 году (Intel 8048)
• Введение EEPROM в 1993 году
• В том же году Atmel представила первый микроконтроллер, использующий Флэш-память.

Характеристики микроконтроллера

Вот некоторые важные особенности микроконтроллера:

• Сброс процессора
• Выводы ввода-вывода программной и переменной памяти (ОЗУ)
• Центральный процессор синхронизации устройства
• Таймеры цикла команд

Микропроцессор

Вот некоторые важные особенности микропроцессора:

• Предлагает встроенную программу мониторинга / отладчика с возможностью прерывания
• Большое количество инструкций, каждая из которых выполняет разные варианты одной и той же операции
• Предлагает параллельный ввод-вывод
• Таймер цикла команд
• Интерфейс внешней памяти

Микропроцессор vs.Микроконтроллер

Вот разница между микропроцессором и микроконтроллером

Микропроцессор	Микроконтроллер
Микропроцессор – сердце компьютерной системы.	Микроконтроллер – это сердце встраиваемой системы.
Это всего лишь процессор, поэтому компоненты памяти и ввода-вывода должны быть подключены извне.	Микроконтроллер имеет процессор вместе с внутренней памятью и компонентами ввода-вывода.
Память и ввод / вывод должны быть подключены извне, поэтому схема становится большой.	Память и ввод / вывод уже присутствуют, а внутренняя схема мала.
Вы не можете использовать его в компактных системах	Вы можете использовать его в компактных системах.
Стоимость всей системы высока	Стоимость всей системы низкая
Из-за внешних компонентов общее энергопотребление велико.Следовательно, он не идеален для устройств, работающих от аккумуляторов, таких как аккумуляторы.	Благодаря низкому уровню внешних компонентов общее энергопотребление меньше. Таким образом, его можно использовать с устройствами, работающими от накопленной энергии, например, с батареями.
Большинство микропроцессоров не имеют функций энергосбережения.	Большинство микроконтроллеров поддерживают режим энергосбережения.
В основном используется в персональных компьютерах.	Используется в основном в стиральных машинах, MP3-плеерах и встроенных системах.
Микропроцессор имеет меньшее количество регистров, поэтому больше операций выполняется в памяти.	Микроконтроллер имеет дополнительный регистр. Следовательно, программы легче писать.
Микропроцессоры основаны на модели фон Неймана	Микроконтроллеры основаны на архитектуре Гарварда
Это центральный процессор на едином интегрированном кристалле на основе кремния.	Это побочный продукт разработки микропроцессоров с центральным процессором и другими периферийными устройствами.
На микросхеме нет ОЗУ, ПЗУ, устройств ввода-вывода, таймеров и других периферийных устройств.	Он имеет ЦП, ОЗУ, ПЗУ и другие периферийные устройства, встроенные в один чип.
Он использует внешнюю шину для взаимодействия с RAM, ROM и другими периферийными устройствами.	Использует внутреннюю шину управления.
Системы на основе микропроцессоров 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.
Он используется для приложений общего назначения, которые позволяют обрабатывать большое количество данных.	Используется для специализированных систем.
Это сложно и дорого, с большим количеством инструкций для обработки.	Это просто и недорого с меньшим количеством инструкций для обработки.

Приложения микропроцессора

Микропроцессоры в основном используются в таких устройствах, как:

• Калькуляторы
• Система учета
• Игровая машина
• Сложные промышленные контроллеры
• Светофор
• Управляющие данные
• Военные приложения
• Системы обороны
• Вычислительные системы

Приложения микроконтроллера

Микроконтроллеры в основном используются в таких устройствах, как:

• Мобильные телефоны
• Автомобили
• CD / DVD-плееры
• Стиральные машины
• Камеры
• Сигнализация безопасности
• Контроллеры клавиатуры
• Микроволновая печь
• Часы
• Mp3-плееры

Что такое микроконтроллер и как он работает?

Микроконтроллер – это компактная интегральная схема, предназначенная для управления определенной операцией во встроенной системе.Типичный микроконтроллер включает в себя процессор, память и периферийные устройства ввода-вывода (I / O) на одном кристалле.

Иногда называемые встроенным контроллером или микроконтроллером (MCU), микроконтроллеры используются, среди прочего, в транспортных средствах, роботах, офисной технике, медицинских устройствах, мобильных радиопередатчиках, торговых автоматах и ​​бытовой технике. По сути, это простые миниатюрные персональные компьютеры (ПК), предназначенные для управления небольшими функциями более крупного компонента без сложной интерфейсной операционной системы (ОС).

Как работают микроконтроллеры?

Микроконтроллер встроен в систему для управления особой функцией устройства. Он делает это, интерпретируя данные, которые он получает от периферийных устройств ввода-вывода, с помощью центрального процессора. Временная информация, которую получает микроконтроллер, хранится в его памяти данных, где процессор обращается к ней и использует инструкции, хранящиеся в своей программной памяти, для расшифровки и применения входящих данных. Затем он использует свои периферийные устройства ввода-вывода для связи и выполнения соответствующих действий.

Микроконтроллеры

используются в большом количестве систем и устройств. Устройства часто используют несколько микроконтроллеров, которые работают вместе в устройстве для выполнения своих соответствующих задач.

Например, в автомобиле может быть множество микроконтроллеров, которые управляют различными отдельными системами внутри, такими как антиблокировочная тормозная система, контроль тяги, впрыск топлива или управление подвеской. Все микроконтроллеры общаются друг с другом, чтобы сообщить правильные действия. Некоторые могут связываться с более сложным центральным компьютером в автомобиле, а другие могут связываться только с другими микроконтроллерами.Они отправляют и получают данные, используя свои периферийные устройства ввода-вывода, и обрабатывают эти данные для выполнения назначенных им задач.

Какие элементы микроконтроллера?

Основные элементы микроконтроллера:

• Процессор (CPU) – Процессор можно рассматривать как мозг устройства. Он обрабатывает и реагирует на различные инструкции, управляющие работой микроконтроллера. Это включает в себя выполнение основных арифметических, логических операций и операций ввода-вывода.Он также выполняет операции передачи данных, которые передают команды другим компонентам в более крупной встроенной системе.
• Память – память микроконтроллера используется для хранения данных, которые процессор получает и использует для ответа на инструкции, которые он запрограммировал выполнять. Микроконтроллер имеет два основных типа памяти:
  1. Программная память, в которой хранится долгосрочная информация об инструкциях, выполняемых ЦП. Программная память – это энергонезависимая память, что означает, что она хранит информацию с течением времени без использования источника питания.
  2. Память данных, которая требуется для временного хранения данных во время выполнения инструкций. Память данных является энергозависимой, то есть хранимые в ней данные являются временными и поддерживаются только в том случае, если устройство подключено к источнику питания.
Периферийные устройства ввода / вывода
• – устройства ввода и вывода являются интерфейсом для процессора с внешним миром. Порты ввода получают информацию и отправляют ее процессору в виде двоичных данных. Процессор получает эти данные и отправляет необходимые инструкции устройствам вывода, которые выполняют задачи, внешние по отношению к микроконтроллеру.

Хотя процессор, память и периферийные устройства ввода / вывода являются определяющими элементами микропроцессора, есть и другие элементы, которые часто используются. Термин «Периферийные устройства ввода-вывода» сам по себе просто относится к вспомогательным компонентам, которые взаимодействуют с памятью и процессором. Существует множество вспомогательных компонентов, которые можно отнести к категории периферийных устройств. Наличие некоторого проявления периферийных устройств ввода-вывода является элементарной задачей для микропроцессора, потому что они являются механизмом, через который применяется процессор.

Прочие вспомогательные элементы микроконтроллера:

• Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) – АЦП – это схема, преобразующая аналоговые сигналы в цифровые. Это позволяет процессору в центре микроконтроллера взаимодействовать с внешними аналоговыми устройствами, такими как датчики.
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)
• – ЦАП выполняет обратную функцию АЦП и позволяет процессору в центре микроконтроллера передавать свои исходящие сигналы внешним аналоговым компонентам.
• Системная шина – Системная шина – это соединительный провод, который связывает все компоненты микроконтроллера вместе.
• Последовательный порт – Последовательный порт является одним из примеров порта ввода-вывода, который позволяет микроконтроллеру подключаться к внешним компонентам. Он имеет функцию, аналогичную USB или параллельному порту, но отличается способом обмена битами.

Характеристики микроконтроллера

Процессор микроконтроллера зависит от приложения. Варианты варьируются от простых 4-битных, 8-битных или 16-битных процессоров до более сложных 32-битных или 64-битных процессоров.Микроконтроллеры могут использовать энергозависимые типы памяти, такие как оперативная память (RAM) и энергонезависимые типы памяти – сюда входят флэш-память, стираемая программируемая постоянная память (EPROM) и электрически стираемая программируемая постоянная память (EEPROM).

Как правило, микроконтроллеры проектируются таким образом, чтобы их можно было легко использовать без дополнительных вычислительных компонентов, поскольку они имеют достаточный объем встроенной памяти, а также предлагают контакты для общих операций ввода-вывода, поэтому они могут напрямую взаимодействовать с датчиками и другими компонентами.

Архитектура микроконтроллера

может быть основана на архитектуре Гарварда или архитектуре фон Неймана, обе предлагают различные методы обмена данными между процессором и памятью. В гарвардской архитектуре шина данных и инструкция разделены, что позволяет осуществлять одновременную передачу. В архитектуре фон Неймана одна шина используется как для данных, так и для инструкций.

Процессоры микроконтроллеров

могут быть основаны на вычислениях со сложным набором команд (CISC) или на вычислениях с сокращенным набором команд (RISC).CISC обычно имеет около 80 инструкций, в то время как RISC имеет около 30, а также больше режимов адресации, 12-24 по сравнению с RISC 3-5. Хотя CISC может быть проще в реализации и более эффективно использует память, он может иметь снижение производительности из-за большего количества тактовых циклов, необходимых для выполнения инструкций. RISC, который уделяет больше внимания программному обеспечению, часто обеспечивает лучшую производительность, чем процессоры CISC, которые уделяют больше внимания аппаратному обеспечению из-за упрощенного набора инструкций и, следовательно, повышенной простоты конструкции, но из-за упора на программное обеспечение, программное обеспечение может быть более сложным.Какой ISC используется, зависит от приложения.

Когда они впервые стали доступны, микроконтроллеры использовали исключительно язык ассемблера. Сегодня популярным вариантом является язык программирования C. Другие распространенные языки микропроцессоров включают Python и JavaScript.

Микроконтроллеры

оснащены входными и выходными контактами для реализации периферийных функций. К таким функциям относятся аналого-цифровые преобразователи, контроллеры жидкокристаллических дисплеев (LCD), часы реального времени (RTC), универсальный синхронный / асинхронный приемный передатчик (USART), таймеры, универсальный асинхронный приемный передатчик (UART) и универсальная последовательная шина ( USB) возможность подключения.Датчики, собирающие данные, связанные, в частности, с влажностью и температурой, также часто присоединяются к микроконтроллерам.

Типы микроконтроллеров Стандартные микроконтроллеры

включают Intel MCS-51, часто называемый микроконтроллером 8051, который был впервые разработан в 1985 году; микроконтроллер AVR, разработанный Atmel в 1996 году; контроллер программируемого интерфейса (PIC) от Microchip Technology; и различные лицензированные микроконтроллеры Advanced RISC Machines (ARM).

Ряд компаний производят и продают микроконтроллеры, включая NXP Semiconductors, Renesas Electronics, Silicon Labs и Texas Instruments.

Приложения микроконтроллера Микроконтроллеры

используются во многих отраслях и приложениях, в том числе в домашних условиях и на предприятиях, в автоматизации зданий, производстве, робототехнике, автомобилестроении, освещении, интеллектуальной энергетике, промышленной автоматизации, коммуникациях и развертываниях Интернета вещей (IoT).

Одним из очень специфических приложений микроконтроллера является его использование в качестве процессора цифровых сигналов. Часто входящие аналоговые сигналы имеют определенный уровень шума.Шум в этом контексте означает неоднозначные значения, которые нельзя легко преобразовать в стандартные цифровые значения. Микроконтроллер может использовать свои АЦП и ЦАП для преобразования входящего аналогового сигнала с шумом в ровный исходящий цифровой сигнал.

Простейшие микроконтроллеры облегчают работу электромеханических систем, используемых в предметах повседневного обихода, таких как духовки, холодильники, тостеры, мобильные устройства, брелоки, системы видеоигр, телевизоры и системы полива газонов. Они также распространены в офисной технике, такой как копировальные аппараты, сканеры, факсы и принтеры, а также в интеллектуальных счетчиках, банкоматах и ​​системах безопасности.

Более сложные микроконтроллеры выполняют важные функции в самолетах, космических кораблях, океанских судах, транспортных средствах, медицинских системах и системах жизнеобеспечения, а также в роботах. В медицинских сценариях микроконтроллеры могут регулировать работу искусственного сердца, почек или других органов. Они также могут способствовать функционированию протезов.

Сравнение микроконтроллеров и микропроцессоров

Различие между микроконтроллерами и микропроцессорами стало менее четким, поскольку плотность и сложность микросхем стали относительно дешевыми в производстве, и микроконтроллеры, таким образом, интегрировали более «общие компьютерные» типы функциональности.В целом, однако, можно сказать, что микроконтроллеры работают сами по себе, с прямым подключением к датчикам и исполнительным механизмам, где микропроцессоры предназначены для максимизации вычислительной мощности на кристалле, с подключением к внутренней шине (а не с прямым вводом / выводом). для поддержки оборудования, такого как ОЗУ и последовательные порты. Проще говоря, в кофеварках используются микроконтроллеры; настольные компьютеры используют микропроцессоры.

Микроконтроллер Microchip Technology ATtiny817. Микроконтроллеры

дешевле и потребляют меньше энергии, чем микропроцессоры.Микропроцессоры не имеют встроенного ОЗУ, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) или других периферийных устройств на микросхеме, а подключаются к ним своими контактами. Микропроцессор можно считать сердцем компьютерной системы, тогда как микроконтроллер можно считать сердцем встроенной системы.

Выбор подходящего микроконтроллера

При выборе микроконтроллера для проекта необходимо учитывать ряд технологических и бизнес-соображений.

Помимо стоимости, важно учитывать максимальную скорость, объем ОЗУ или ПЗУ, количество или типы контактов ввода-вывода на MCU, а также энергопотребление, ограничения и поддержку разработки.Обязательно задавайте такие вопросы, как:

• Какие аппаратные периферийные устройства требуются?
• Нужны ли внешние коммуникации?
• Какую архитектуру использовать?
• Какие сообщества и ресурсы доступны для микроконтроллера?
• На каком рынке представлен микроконтроллер?

Разница между микропроцессором и микроконтроллером

Микроконтроллер и микропроцессор оба термина кажутся похожими, но между этими двумя ИС существует огромная разница.Микропроцессор имеет только ЦП в микросхеме, как и большинство процессоров Intel, но микроконтроллер также имеет ОЗУ, ПЗУ и другие периферийные устройства вместе с ЦП или процессором. Обе микросхемы имеют разные применения и имеют свои преимущества и недостатки. Их можно различать по областям применения, структуре, внутренним параметрам, потребляемой мощности и стоимости. Давайте подробно рассмотрим разницу между микропроцессором и микроконтроллером .

Применения микропроцессора и микроконтроллера

Микропроцессор , , , используется в приложении, где задача не определена заранее, и назначается пользователем.Он используется в компьютерах, мобильных телефонах, видеоиграх, телевизорах и т. Д., Где задача не фиксирована и зависит от пользователя. Обычно микропроцессор используется там, где требуется интенсивная обработка . Ноутбук – лучший пример, где используется микропроцессор . Ноутбук используется для потоковой передачи мультимедиа, моделирования, редактирования изображений, просмотра веб-страниц, игр, создания документов и многого другого.

Микроконтроллер разработан для конкретной задачи , и как только программа встроена в микросхему MCU, ее нельзя легко изменить, и вам могут потребоваться специальные инструменты для ее перезаписи.Процесс микроконтроллера фиксируется в зависимости от его применения. Следовательно, он выполняет некоторую обработку на основе входных данных, поступающих в микроконтроллер, и дает заранее определенные результаты в качестве выходных данных. Входные данные могут быть предоставлены пользователем или датчиками. Он используется во многих электронных устройствах, таких как стиральная машина, микроволновая печь, таймер и т. Д. В этом оборудовании процесс предопределен, ему могут потребоваться некоторые входные данные от пользователя для получения заранее определенного вывода. Скажем, стиральная машина, как только пользователь устанавливает входные параметры, она стирает одежду в соответствии с входными параметрами.Итак, основная задача (стирка белья) для стиральной машины закреплена. Больше ничего делать в стиральной машине нельзя.

Структура микропроцессора и микроконтроллера

Микропроцессор используется 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. Микропроцессорная микросхема не содержит всех этих деталей внутри.Количество внешних частей и размер внешних частей зависит от области применения. Как правило, он связан с такими элементами памяти, как RAM и ROM, порты ввода / вывода, таймеры, последовательный интерфейс и т. Д. Преимущество микропроцессора в том, что он имеет гибкую структуру. Это означает, что вы можете выбрать размер ОЗУ, ПЗУ, количество портов ввода-вывода и можете изменить все внешние подключения в соответствии с приложением.

Микроконтроллеры используются для многократного выполнения одной и той же назначенной задачи.Следовательно, количество портов ввода-вывода и объем требуемой памяти меньше по сравнению с микропроцессором. Как было сказано ранее, в микроконтроллере внешние части интегрированы с ЦП в единую микросхему, и из-за этой интегрированной структуры общий размер микроконтроллера меньше по сравнению с микропроцессором. В микроконтроллере вы не можете изменять размер RAM, ROM и других компонентов. Как только контроллер спроектирован, его структура фиксируется. Итак, структура микроконтроллера не гибкая.

Внутренние параметры микропроцессора и микроконтроллера

Обе микросхемы отличаются по внутренним параметрам: тактовая частота, память (RAM и ROM), периферийный интерфейс и т. д. Итак, давайте проверим важную разницу между микропроцессором и микроконтроллером с точки зрения внутренних параметров.

Тактовая частота:

Микропроцессоры работают на более высоких тактовых частотах. Тактовая частота микропроцессора находится в диапазоне от 1 ГГц до 4 ГГц.В то время как в случае с микроконтроллером высокая тактовая частота не требуется. Тактовая частота микроконтроллера находится в диапазоне от 1 МГц до 300 МГц.

Память:

Микропроцессоры должны работать под управлением операционной системы, или она используется для очень сложных задач. Следовательно, для микропроцессора требуется очень большой объем памяти. Энергозависимая память (RAM) микропроцессора находится в диапазоне от 512 МБ до 32 ГБ.Объем жесткого диска (ПЗУ) микропроцессора составляет от 128 ГБ до 2 ТБ.

Микроконтроллеры предназначены для решения конкретной задачи. Объем памяти, необходимый для микроконтроллера, намного меньше по сравнению с микропроцессором. Энергозависимая память (RAM) микроконтроллера находится в диапазоне от 2 КБ до 256 КБ. Жесткий диск или флэш-память (ПЗУ) находится в диапазоне от 32 КБ до 2 МБ.

Периферийный интерфейс:

Обычным периферийным интерфейсом для микропроцессора является USB, UART и высокоскоростной Ethernet, а периферийным интерфейсом микроконтроллера – I2C, SPI и UART.

Программирование:

Программа микропроцессора может быть изменена для разных приложений. Хотя в случае с микроконтроллером, когда он спроектирован, программа является общей для этого приложения. Варианта модификации программы нет. Итак, программирование микропроцессора сложно по сравнению с микроконтроллером.

Размер бита:

Современные микроконтроллеры 32- и 64-разрядные.32-битный микропроцессор может одновременно обрабатывать 32-битные двоичные данные. Следовательно, адрес и шина данных 32-битные. Точно так же 64-битный микропроцессор может одновременно обрабатывать 64-битные двоичные данные. Микроконтроллеры бывают 8-битные, 16-битные или 32-битные. Следовательно, количество данных, которые может обрабатывать микроконтроллер за один цикл, меньше по сравнению с микропроцессором.

Потребляемая мощность:

Потребляемая мощность микропроцессора выше, чем у микроконтроллера.

Стоимость микропроцессора и микроконтроллера

Микропроцессоры

используются для выполнения сложных вычислений и используются в высокопроизводительных системах, таких как компьютеры, мобильные телефоны и т. Д. Также они обычно имеют больше контактов ввода-вывода, чем микроконтроллер, для подключения большего количества ОЗУ, ПЗУ и других устройств ввода-вывода. Так что обычно они дороже микроконтроллеров. Но это не всегда так, и вы можете найти какой-нибудь микроконтроллер с высокопроизводительным процессором, более дорогой, чем микропроцессор.

Сводка

Теперь давайте суммируем разницу между микропроцессором и микроконтроллером в табличной форме.

	Микропроцессор	Микроконтроллер
Заявка	Применяется там, где требуется интенсивная обработка.Он используется в персональных компьютерах, ноутбуках, мобильных телефонах, видеоиграх и т. Д.	Используется там, где задача фиксирована и предопределена. Применяется в стиральной машине, сигнализации и т. Д.
Структура	В микросхеме есть только ЦП. Другие устройства, такие как порт ввода / вывода, память, таймер, подключаются извне. Структура микропроцессора гибкая. Пользователи могут выбрать объем памяти, количество портов ввода-вывода и других периферийных устройств.	ЦП , память, порт ввода-вывода и все другие устройства соединены на одном кристалле. Конструкция фиксированная. После его разработки пользователь не может менять периферийные устройства.
Тактовая частота	Высокая тактовая частота микропроцессора. Это в единицах ГГц. Его диапазон составляет от 1 ГГц до 4 ГГц.	Тактовая частота микроконтроллера меньше.Это в мегагерцах. он находится в диапазоне от 1 МГц до 300 МГц.
RAM	Энергозависимая память (RAM) микропроцессора находится в диапазоне от 512 МБ до 32 ГБ.	Энергозависимая память (RAM) микроконтроллера находится в диапазоне от 2 КБ до 256 КБ.
ПЗУ	Жесткий диск (ПЗУ) для микропроцессора находится в диапазоне от 128 ГБ до 2 ТБ.	Жесткий диск или флэш-память (ПЗУ) находится в диапазоне от 32 КБ до 2 МБ.
Периферийный интерфейс	Обычным периферийным интерфейсом для микропроцессора является USB, UART и высокоскоростной Ethernet.	Обычным периферийным интерфейсом для микроконтроллера является I2C, SPI и UART.
Программирование	Программа микропроцессора может быть изменена для разных приложений.Программирование микропроцессора сложно по сравнению с микроконтроллером.	Программа для микроконтроллера фиксируется после разработки.
Размер бита	Доступен в 32-битном и 64-битном вариантах.	Доступен в 8-битном, 16-битном и 36-битном форматах.
Стоимость	Стоимость микропроцессора высока по сравнению с микроконтроллером.	Это дешевле.
Потребляемая мощность	Потребляемая мощность микропроцессора слишком высока.	Потребляемая мощность микроконтроллера меньше.
Размер	Общий размер системы большой.	Общий размер системы невелик.

[PDF] ГЛАВА 2 Введение в микропроцессор

Загрузить ГЛАВУ 2 Введение в микропроцессор …

2 ГЛАВА, посвященная микропроцессору Введение ЦЕЛИ управления на основе После изучения этой главы вы должны уметь:. Не понимаю, что такое микропроцессор. что он делает и как работает. . Понять концепции RAM и ROM компьютерной памяти, а также способы доступа к памяти через адреса и базы данных. Узнайте, как работают параллельные и последовательные интерфейсы данных.. Выполните соответствующие расчеты, относящиеся к аналого-цифровым преобразователям и цифро-аналоговым преобразователям. . Изучите принципы работы программного обеспечения цифрового контроллера. . Распознавать и описывать характеристики различных типов доступных цифровых контроллеров, то есть микроконтроллеров, одноплатных компьютеров, программируемых логических контроллеров и обычных компьютеров.

ВВЕДЕНИЕ Цифровая интегральная схема (ИС), называемая микропроцессором, положила начало совершенно новой эре для систем управления и электроники. Эта революция произошла, потому что привнесла флэрибилил) графического микропроцессора для решения любой проблемы любого компьютера.Приложения iAutomatic co rol являются основой этой технологии, а микропроцессорные системы особенно хорошо подходят для использования в качестве дополнительной конфигурации. Системы быстро заменяют многие старые системы управления, основанные на аналоговых реле с ручным управлением. Одним из первых микропроцессорных устройств или электромеханических (PLC) приложений, управляемых самим программируемым контроллером, была программируемая логика. Микропроцессор, описанный в этой главе, а также схемы, которые будут обсуждаться в этой главе, являются вводом / выводом как память и не являются компьютером; дополнительные компоненты, такие как 1 (b)], который равен 2 rcquireal, чтобы сделать его рабочим.Howevet tbe микроконтроллер l Рисунок

26

ГЛАВА 2

Рисунок 2.1

(a) Микропроцессор

Mlcfocontrollgr

CPU (микропроцессор)

(b) Микроконтроллер

doeJ содержит все необходимые микропроцессорные функции мощность и скорость микроконтроллера IC, микроконтроллеры Inosl’u callleJ io, t Urt ‘f, .rr compcclrre * i’ idedlfor mrn) controlJpp’icrtron \: такие торговые машины, действительно используют микроконтроллеры, дизайн с микроконтроллером, управляемый микропроцессором. .Некоторые специфические причины для использования цифровых микропроцессорных систем следующие:. Сигналы низкого уровня от датчиков, преобразованные в цифровые, могут передаваться на большие расстояния практически без искажений. ‘lralegie’. Микропроцесс .. или canec’il) h “ndlecomplerc” lculalion \ andconlrol. tonrr.irnt..utyi.rvcilablelokeeplmclolpardmeterqin \ lo $ nroting’y’lem. irroininn o “.onior srategy легко загружается в новую программу; никаких аппаратных изменений не требуется. Базовые контроллеры микропроцессора более легко подключаются к компьютерной сети и чтению внутри организации. Это позволяет разработчикам вносить изменения в программу. ! 891899E9998! 49E !!!Это ни в коем случае не является углубленным изучением, более значимым, аппаратным обеспечением. В первых разделах этой главы основные концепции микропроцессора (эти концепции также применимы к микроконтроллерам), которые мы представляем, должны иметь в своем составе * риск, поскольку учащийся, изучающий современные системы управления, должен иметь наименьшее количество общих знаний о микропроцессоре. Блоки (ЦП): центральная обработка данных состоит из четырех основных функциональных блоков. Компьютерный блок выполняет фактическую вычислительную мощность (VOl Thecentratprocessing memoiv.input, andoLrtput logjcunilandcontrolsections thearithmetic innoniit iotoor.a oi l \ o subparls: andlogic, (ALU) выполняет $ e aclurlnumerical, iin * “Z.:l-fli. * itrlt.tic logi; unit ol reclion control on the and so AND ИЛИ, помимо прочего, элементы, такие как добавление субэпдона. Программа, которая структурирует поток данных, например чтение и выполнение ЦП, управляет передачей данных через АЛУ для выполнения расчетов в разделе конфигурации, требований. —————– i

Адрес шины

ALU Outptjt TO To indicatorc, Регистры DataBus ConlrolBus

28

ГЛАВА 2 Цифровые данные представлены в виде битов, каждый бит имеет значение либо I, либо 0.Цифровая логика 1 и 0 В постоянного тока для представления логики 0. Восьмибитные схемы полностью используют 5 В постоянного тока для представления ручек вместе, это называется байтом. Слова цифровой базы данных микропроцессора, где слово может иметь ширину 8, 16 или 32 бита. Например, 8-битный микропроцессор имеет слово размером в байт с максимальным десятичным значением 255. (Компьютеры представляют числа в двоичных числах Jstem; например, 11111111binary = 255 десятичных). Крайний правый бит двоичного числа имеет наименьшее значение (обычно 1) и называется наименьшим значимым наивысшим значением и является наивысшим значимым. бит (LSB).Самый левый бит представляет бит косяка O4SB). Согласование между двоичным и десятичным числом может быть выполнено непосредственно с помощью большинства научных калькуляторов или вручную, используя методы, показанные в Примере 2.1. Чтобы выразить значения, большие, чем 255, два или более слов, вводятся вместе В этом тексте мы будем использовать, если не указано иное, будем предполагать, что 8-битные микропроцессоры

Найдите десятичное значение 8-битного двоичного числа

SOLUTJON

LSB

MSB

r28..64 :. 32 1 6, 0.rr I:

1

I

lxl = I 2×1 = 2 4×0 = 0 8×0 = 0 16×1 = 16 32×1 = 32 64×0 = 0.. 1 2 8x 1 = 1 2 8 + 179 decimal

Раздел памяти компьютера – это место, где хранятся цифровые данные в двоичной форме (ls и 0s). Память состоит из ячеек, организованных в S-битовые группы. Каждый байт

УПРАВЛЕНИЕ ДЛЯ МИКРОПРОЦЕССОРА. НА ОСНОВЕ ВВЕДЕНИЯ

29

дается уникальный числовой адрес, который представляет его местоположение точно так же, как адреса на улице представляют местоположение дома, Dala записываются в память и считываются из памяти исключительно на основе их адреса. адреса могут начинаться с 100 и идти последовательно до 2000.Рисунок 2.3 диаграммы раздела памяти. Обратите внимание, что первый байт данных имеет десятичное значение 2 (00000010 = 2 десятичных числа) и адрес 1000. memory. Первый – это landomCompute $, обычно имеющий два вида адресуемой Acc € ssmemory (RAJI), что позволяет компьютеру читать и записывать данные в любом месте. его адресов (это также называется чтение / запись или RWM). Альтернативные данные в этой области памяти теряются при отключении питания и называются энергозависимой памятью (за исключением случаев, когда оперативная память остается «живой» с помощью небольшой батареи).Второй тип памяти – это постоянная память (ROM), которая похожа на RAM, за исключением того, что новые данные не могут быть записаны; Алидала в ПЗУ загружается на заводе и не может быть изменена компьютером. Эта память не теряет свои данные при выключении питания и называется энергонезависимой памятью. Большинство систем miooprccessol имеют как ОЗУ, так и ПЗУ. ОЗУ используется для временной загрузки программ и в качестве временной оперативной памяти для ЦП. ПЗУ используется для хранения программ и данных, которые должны быть всегда доступны. На самом деле, многие компьютеры используют EPROM (erasablepro $ anrmableread-orilymemory) или EEPROM (электрически стираемое программируемое ПЗУ) вместо ПЗУ для длительной памяти.EPROMScan можно стереть сильным ультрафиолетовым светом и повторно запрограммировать. EEPROMScan может быть записан и перепрограммирован электрически. На диске ddvos также хранятся цифровые данные в форме, которую необходимо обработать, прежде чем они станут доступными для микропроцессора. Секция inpuuoutput (VO) вычислительного устройства позволяет ему взаимодействовать с миром на стороне Ool. Секция ввода является каналом, по которому новые программы и данные передаются в компьютер. Выдача импульсных данных (VO) compulerlo передает свои результаты. Интерфейс VO называется портом.Входной опрос – это схема, которая соединяет входные устройства с компьютером; Примерами устройств ввода являются клавиатуры, датчики и переключатели. Выходной модуль – это цепь, которая соединяет компьютер с устройствами вывода. Примерами устройств вывода являются индикаторные лампы, исполнительные механизмы и мониторы. Ввод / вывод более подробно обсуждается в следующем разделе. Снова обращаясь к рисунку 2.2, мы видим, что блоки соединены тремя линиями, обозначенными adalressbus, databus, aIId control bus. orm) от ЦП к схемам памяти и ВО.

Рис. 2.3

Адрес 1000 1001 1002 1003 1004

Данные 00000010 01100100 00000000 01011100 10011010

30

ГЛАВА 2 уже обсуждалась, но вам может потребоваться память для получения адресов. Порты VO нуждаются в дополнительных услугах. и обрабатываются центральным процессором как локатроны памяти. ЦП выводит данные во внешний мир, посылая их на адрес порта. Когда схема назначенного выходного порта обнаруживает назначенный адрес на адресной шине, он открывается и позволяет передавать данные с шины данных на все, что подключено к точке.Есть два способа сделать это. Некоторые микропроцессоры используют то, что называется отображением памяти, которое адресует itpuvoutput, где адрес VO указывается так же, как другой адрес памяти. место для размещения данных внутри компьютера. На рис. 2.2 показана шина данных, соединяющая все блоки. Поток данных в обоих направлениях на шине данных. Например, модуль ввода данных через порт ввода и переход через шину данных к процессору.Если ЦП необходимо сохранить эти данные, он отправит их обратно через шину данных в память. Выводимые данные отправляются (центральным процессором) через шину данных в порт вывода. Если шина данных подключена ко всем блокам, как данные узнают, к какому блоку перейти? Ответ – это адресная система. Например, когда t] rc CPU отправляет данные в память, он делает это в два этапа: во-первых, он помещает адрес получателя в адресную шину; во-вторых, он помещает дала в шину данных. Когда назначенная память обнаруживает свой собственный адрес, она «просыпается» и берет данные из шины данных.Остальные блоки подключились к нему, потому что они не были адресованы. Хороший автобус будет проигрывать всю последовательность операций здесь – это телефонная система, где телефонный номер, аналогичный памяти телефонов, может быть подключен к системе, когда вы обращаетесь. Даже несмотря на то, что тысячи набирают номер! только указанные телефоны. Прелесть шинной системы заключается в том, что она расширяема. Память или адресация любых модулей могут быть добавлены к системе, просто подключив их к шинам. Шина contml (см. Рис. 2.2) состоит из сигналов синхронизации и управления событиями от ЦП.Эти сигналы используются для управления потоком данных на шине данных. Например, одним из управляющих сигналов является линия r € ad vrite (RJW). Этот сигнал информирует память о том, желает ли ЦП прочитать существующие данные из памяти или записать новые данные в память. Машины без привязки к памяти имеют контрольный список ввода-вывода, передаваемый в систему, если обмен данными осуществляется через память или порт yO. В генах есть адреса и базы данных. Обычно управляющая шина не стандартизирована.

2.2 ВВЕДЕНИЕ В РАБОТУ МИКРОПРОЦЕССОРА Микропроцессор работает, выполняя программу инструкций.Создание программы программирования аналогично концепции программирования на BASIC, C или любом другом компьютерном языке высокого уровня. Каждый тип микропроцессора имеет свой собственный набор инструкций! Микропроцессор

УПРАВЛЕНИЕ НА ОСНОВЕ NIICROPROCESSOR ВВЕДЕНИЕ

31

3l

очень элементарны и специфичны, и обычно требуется больше одной, чтобы выполнить то, что может выполнить одно высокоуровневое языковое управление. Многие инструкции микропроцессора просто перемещают данные из одного места в другое внутри компьютера, а затем выполняют математические или логические операции.Еще одна группа команд управляет потоком программы, например, переход вперед или назад в программе. Каждой команде в наборе команд назначается собственный уникальный код операции € (который обычно имеет длину 8 бит и называется кодом операции). ЦП использует это 8-битное число для идентификации инструкции. Все микроприемники имеют по крайней мере один аккумулятор на рис. 2.4 (а)], который является регистром хранения данных в ЦП. Накопитель действует как «промежуточная область» для данных. Обычно данные, поступающие в ЦП, сначала идут в накопитель, где с ними можно работать.Точно так же большая часть данных, сохраняющих ЦП, выходит из аккумулятора. Математические операции обычно сохраняют результат в аккумуляторе. Большинство инструкций так или иначе задействуют аккумулятор. Программа на машинном языке – это список инструкций (в форме операционного кода), которым должен следовать микропроцессор. Прежде чем программа может быть выполнена, она сначала должна быть последовательно загружена в память. Операционный код для первой инструкции загружается в первое место, операционный код для второй инструкции загружается в следующую строку и т. Д.На рисунке 2.4 (b) показан сектор памяти с загруженной фограммой шофи. Список программ включает в себя адрес, код операции, мнемонику и краткое объяснение. (Мнемоника – это английское сокращение от слова insffuction. Список Fogram с использованием только мнемоники называется ассемблерным кодом). Я байт данных из входного порта 01, добавляю к нему I и отправляю результат в выходной порт 02. Перед выполнением может быть стат, адрес первой инструкции должен быть загружен в регистр, что счетчик программы. Счетчик программы – это специальная программа с адресом, во многом похожая на закладку.Tbe proCPU использует для отслеживания того, где il находится в граммовый счетчик, всегда содержит адрес следующей инструкции, которая должна быть выполнена. После этого

Рисунок 2.4

CPU

lnstruction

Adr

CPUuseso

tN 01

Объяснение Я получаю данные из входного порта 01.

INRA OUT02

Incrsmentaccumulaior. t Senddatato oulputport 02.

Op Code 00

o1 02 03 04 05

DB 01 3C D3 02 76

HLT

Hall.

o6

(a)

(b) Пример микропроцессорной программы

2 ГЛАВА Микропроцессор активирован, выполнение программы полностью автоматизировано. Первый процесс выполнения представляет собой серию циклов выборки-выполнения, в зависимости от микропроцессора. Ниже приведены шаги, которые микропроцессор должен выполнить, чтобы выполнить программу, показанную на рис. 2 4 (b), а затем выполняет их из памяти. Оказавшись в CPU, код операции декодируется, чтобы увидеть, какая это команда, затем активируется соответствующее оборудование для выполнения этой инструкции.В программе-примере на рис. 2.4 (b) длина инструкции 6I5t (IN 0l) составляет 2 байта. Первый байт инструкции – это код операции, сообщающий процессору о необходимости ввода данных из порта. Второй байт инструкции управляет ЦП) v / ri. / L po (для чтения. Выполнение инструкции tbis заставляет порт ввода данных 0l перемещаться по шине данных к аккумулятору). Таким образом, программа встречает 02 (адрес следующей инструкции). Выполнение первой инструкции теперь завершено 3. Следующий цикл выборки-выполнения завершается, на этот раз извлекается инструкция по адресу 02.Это значит, что аккумулятор Новая инструкция (INR A) – это «увеличить аккумулятор» (добавить l), а результат pu! обратно в ALU, который должен быть увеличен из llext инструкции. на 03, который является адресом для программы, с адреса этого dme, извлекающего стананы цикла команд, 4. Следующая выборка-выполнение 03. Выполняется инструкция (OUT 02), в результате чего накопленные данные отправляются в outputpoft 02. до 5. Окончательный Вызывается инструкция. Это “остановка”, при которой микропроцессор перестает работать и переходит в режим ожидания.

2.3 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МИКРОПРОЦЕССОРНЫМ КОНТРОЛЛЕРОМ Важным элементом любой системы управления является связь между контроллером и реальным миром. Для цифрового контроллера данные вводятся и выходят через параллельный интерфейс или через последовательный интерфейс. Оба формата данных обсуждаются ниже.

Параллельный интерфейс Параллельный интерфейс передает данные 8 бит (или более) одновременно, используя восемь отдельных проводов. По сути, это расширение шины данных во внешний мир. Параллельный интерфейс идеально подходит для ввода или вывода данных с устройств, которые включены или выключены.Например, один ограничительный переключатель использует только один входной бит, а для включения-выключения сигнала на двигатель требуется только один выходной бит. эти l-битовые сигналы называются логическими переменными, и восемь таких сигналов могут быть предоставлены из одного (8-битного) порта. Эта концепция будет расширена позже в этом разделе.

CONIBQ! TO I \, IlCROPROCESSOR-BASED TNTRODUCTTON

33

Рисунок 2.5

Цифровой вход

Yout (аналоговый выход)

‘-9.96V

-подключение к коллроллеру, возможно, параллельное] elinte В дополнительном корпусе Двигатель постоянного тока.При управлении аналоговым устройством с регулируемой скоростью, например, напряжение перед его аналоговым преобразованием, сначала необходимо преобразовать двоичный выход контроллера в цифровой, а затем задействовать специальную схему, называемую двигателем. Эта операция аналоговый преобразователь Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) представляет собой схему. Это преобразование цифрового слова во внутреннюю работу Ii не в рамках этого текста для описания аналогового напряжения. Параметры являются подходящими для понимания работы ЦАП, но в целом ЦАП.Вход представляет собой 8-битный рисунок 2.5, на котором показана блок-схема типичного 8-битного двоичного входного значения и цифрового слова. Выход представляет собой ток, пропорциональный напряжению (yrtt должен быть стабильным эталонным напряжением, которое должно быть преобразовано, для аналогового напряжения должно быть преобразовано максимальное значение. подается на ЦАП. y, “r. это 00000000, если входное значение по существу составляет%, ra digital input of 11111I11,% ,, i ot output Voltageis, то линейный процент будет равен Vdc. Все значения между ними будут (для 8-битного DAC) для любого цифрового входа выходное напряжение V , “r В частности, inpul x Ytul 256

(2.1)

= аналоговое напряжение на выходе ЦАП% ,,, вход = десятичное значение двоичного входа Yd = относительное напряжение на ЦАП

Найти 10011011.

7 34

2 ГЛАВА

Преобразование цифрового сигнала в аналоговое – это разрешение. Важным решением ЦАП является большая ошибка, которая возникает при преобразовании между цифровым и аналоговым. \ imum values, как указано значением шага s-битного числа, составляет 255 десятичных чисел, что означает: 255 возможных «шагов» выходного напряжения.Разница между шагами – это значение младшего значащего бита (LSB). Поскольку наименьшее изменение является одним шагом, решение (для 8-битных данных) равно значению, если для многих приложений это решение является адекватным I часть в 255, или 0,39Eo. необходимо. два (или более) 8-битных порта могут использоваться вместе. Два порта обеспечивают 16 бит данных. Максимальное десятичное значение 16 миллиардов – 65 535. Возможность разделить аналоговое число на 65 535 паит означает, что каждая часть будет намного меньше, поэтому мы можем более точно представить это число.

ВВЕДЕНИЕ В УПРАВЛЕНИЕ НА ОСНОВЕ МИКФОПРОЦЕССОРА

Figurc2.6показана таблица для ЦАП an8-bi! (DAC08O8). Это устройство представляет собой 16-контактный разъем DIP (двухканальный корпус), в котором используются экстемалоп_anp (например, LF 351), два резистора и конденсатор, замыкающий цепь. Он требует плюс и минус питающее напряжение. Время до завершения преобразования составляет быстрые 150 нс (на рис. 2,6 секунды). rof l0Vdc.) Рисунок 2.6 для DAC0808. 8-bitdigital-to (любезно

coa)

ZlaNahonal ItrSemlconcfuctor

Digilal’toAnalogConvertels

DAC’0808, DAO080ZDAC0808drii {ry *} ih & 6 td.t ourllr .u’6r или hn rhr a r / A F4tdd & blrkro eur..e i0 ‘IFEF> 2 nA thi po * ri rupptvtuihB ot +. DACCoI rn6 n. Ind.o.ndrnr от btr .dr rid .rhrblr u {.ri.tly dnrii d.rr … h.tr.r., hto o {, tb .nri.r ru.pryvolrrr. три!.,? ч. DAClgOg * tit risre d rc y * $! Eh, TTL oll или Cirosheicrrdr, Indn rdrcr Dtxmmi r & {,. Mc1! 03 / MC t.03.Fe htdrsrdDord onr .. DACoIOo dtr d.n

ElockandConnqcllor Dlagrarns

TypicalAppllcatlon

l1

t ..;

Foeluros io.$ r

.fd

h & imuh

r Fulrrd.curbnrnndhril rs8! Y ‘. 7 рид & бн & арув ррит.бл. toACOtOr. DACOOO6 | г Ф д р р т и р р л м. rl 5 или r y D tnoult r .. TTL и CMOS. H {0hrF.d nulirtytht i.p. js {r: g 6A / rn. Por rclpryeohrt u $: | a.svlo! L6v. [адрес электронной почты защищен] Fsd codu pl o.r !! iw e r5v

36

2 ГЛАВА Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) – это схема, которая преобразует аналоговое напряжение в цифровую схему. Типичный АЦП состоит из одной ИС. с несколькими вспомогательными компонентами Аналогово-цифровое преобразование является более сложным процессом (чем для ЦАП), и требуется некоторое время преобразования, которое обычно находится в диапазоне микросекунд.Требуемое время преобразования зависит от типа АЦП, применяемой тактовой частоты и количества преобразуемых битов. На рис. 2.7 показана блок-схема для инь – 0 – 8-битный АЦП. На входе yi “может быть любое напряжение от 0 В до yef. Когда yd (255 в десятичной системе). OuQut равно 11111111 В постоянного тока, выходное значение равно 00000000; когда Vinis Для входных напряжений между 0 и V, выходное напряжение увеличивается линейно с Vin; следовательно, мы можем разработать упрощенное соотношение для theADC:

output_ 255 v; Vnt

(для 8 бит)

Решение для вывода дает следующие l Y “x 255 outp’rt = —

(: 2.2)

output = десятичное выходное значение 8-битного АЦП 4 “= аналоговое входное напряжение на АЦП V * r = импульс опорного напряжения АЦП отправляется на АЦП. ADC Для запуска процесса преобразования slat_conversion затем выбирает аналоговый вход и преобразует его в двоичный. завершено. АЦП активирует выход готовности данных.Этот сигнал может использоваться для передачи компьютеру двоичного сигнала.

Рисунок 2.7 Соглашение Sla

Dala r € ady

Clock Vn (аналоговый вход напряжения)

Digilal ouIpul

УПРАВЛЕНИЕ НА ОСНОВЕ NIICBOPROCESSOB ВВЕДЕНИЕ Рисунок 2.8 для ADC0804,

ZNational ZSemiconductor

37

Преобразователи Analog-tGDigltal

ADC0803, ADC08048-BitpP ADCo8fi, ADC0802, CompatibleArDConverlers Corp.)

Th GengralDsscription. Aoc0301, ADmao ?, aDco003, A9 € 04.t ourps m. {L? L voka $ lcsl shichU $ ’60d1′ ‘[адрес электронной почты защищен] MrcBoBUstu nrid.d 30304 .onbl bu., Ird TarsTAr dlb bB, Th6? A / 0 ‘rNE, rikr

r wo * swrrh 2.sv i 1M336) voxan 4irro &. 0В б 5в.

ros lnpurvonas.r

! 03 “п.ndiid widrh? 0.pii olP pi.r * rhe @ mmon-dodr 4jcriod

и o n’lhgvo] bg.rt..l se inplr ai b. ldjund [адрес электронной почты защищен]. anra vohrg.rpr. ro rh4rurr3bi! ol BrcLuuon,

Fgalures

Koy Технические характеристики Sbitr! l / 4 LsB.r1l? LsB3nd1r LsB

r MTcROBUS {30404.omp * ible

5voc rop? Ot! 6liom & iJ | yo’wih или: ndrot.prn.diuft d! 01116 r.c6rc.

Типичные приложения

Схемы подключения

38

2 ГЛАВА:

.:, I ,,

l

asa 20-контактный Рисунок 2.8 показана таблица 8-битного АЦП (ADC0804) В комплекте с внешним устройством требуется питание и DIP-блок питания, это устройство может работать от одного импульса 5_В постоянного тока, приложенного резистора и конденсатора, полная цепь АЦП Начальное преобразование

i “

АЦП с вывода 5 (INT -R) Этот паникулярный fw: nj, ‘”‘ a tm a” “” iady sisnalcomes

ca;” Ji быть подключенным в автономном режиме, в котором он выполняет одно преобразование после набора половины другого, что может. 9) должен быть аналоговым диапазоном напряжения для вызова переменного напряжения V.выключен или включен сигнал тревоги (d: six bil ‘f | direcrion’ ignal.lhere \ en! hbil \ pecitre’molor io proriderte; nalogmolor-dnve и восьмой бит включает звуковую сигнализацию, если по часовой стрелке.O = против часовой стрелки) ‘Первый входной порт вводит данные самооценки’, вторая аварийная ситуация обнаружена. -bit logic r, афлона iputs ttre, nOC datafrom sensol’а третий вводит различные I как два limi! as well coulds.l В этом случае система имеет три переключателя на передней панели.

ВВЕДЕНИЕ В УПРАВЛЕНИЕ НА ОСНОВЕ I \, 4ICROPROCESSOR Рисунок 2.9 Аналоговый

‘l

Переключатели 1 входной уставки в двоичном формате. / Gnd = logic0 \

“-1

t0

Переключатели ГЛАВА 2. Концевые переключатели используются в качестве« резервных »для обнаружения выхода нагрузки за пределы заданного диапазона. Работа системы происходит следующим образом: Контроллер вводит данные из порта 03! O определяет начало ( или стоп). Если была нажата кнопка статистики, уставка считывается из порта 0 1, а оцифрованные данные считываются из порта 02.Основываясь на своей стратегии управления, контроллер передает в порт 00 двоичное слово, представляющее напряжение управления двигателем. Эти цифровые данные преобразуются в напряжение рулога с помощью ЦАП. Вся эта последовательность повторяется снова и снова, пока не будет нажата кнопка остановки.

Последовательный интерфейс Intelface В стандартном интерфейсе данные отправляются 1 бит за другим по одному проводу. Для этого есть ряд веских причин. Во-первых, кабельная разводка проще, потому что нужны только два провода (как минимум): «данные» и «возврат».Второе – это простое экранирование небольшой группы проводов, что часто бывает необходимо в электрически шумной промышленной сети. В-третьих, последовательные данные могут использовать существующие одноканальные линии передачи данных, такие как телефонная система (которая может потребовать использования модема). По этим причинам обычно рекомендуется использовать последовательные данные для передачи данных на 10–30 дистанций в качестве альтернативных путей для передачи данных на 30–30 внутренних дистанций. На компьютере он должен быть преобразован в последовательные данные, поступающие из системы, с помощью специальной ИС параллельного-последовательного преобразователя, называемой универсальным асинхронным передатчиком приемника (UART).На другом конце линии приемник должен преобразовать последовательную базу данных в параллельную, которая не используется другим UART. На рисунке 2.10 показана основная цепь последовательных данных. Serialdata.rreclassified asbeiDgeithersynchronous orrasynchronous. S] rchftrrr & r datd требует, чтобы байты данных отправлялись группой в «пакете». Он используется в сложных системах связи, которые перемещают много данных и не будут далее обсуждаться. Arytrchmtnus data tlanslbr ​​- это более простой (но более медленный) тип последовательной передачи и передачи индивидуальных сообщений, которые должны быть отправлены при необходимости.

Рисунок 2.10 Контроллер Serialdala Paralleldata

Последовательно-параллельный (UART)

ВВЕДЕНИЕ В IVICEOPROCESSOR, БАЗОВЫЙ УПРАВЛЕНИЕ

41

Рисунок 2.11

I 0 1 1 0 0 1 (0 с

“* {.! $ n * .. cuon “o” .. “;. f Время На рисунке 2. I 1 показан стандартный формат для асинхронных последовательных данных. Во-первых, stat bir rs .enl. rhenrhedatarLSB fint, Lhenc paril) _enorchecUng bit, andfinall \ rhesroD Drusr. 5ome vaflalionis alio $ ed lo! Привет. format.bur bothEar.mitrer andreceirer mu, r используют тот же формат. Другой важный Dara

u * “iii”,. “I p. ,,.”. “Jilliffi i: i ‘: 1fl’ # ffi; 1ifl ,, illiliJ: Ji: Tfl

nrcarryIncorrec (rn mostaase,) .Srrnddrdbir ​​rars: J00 6ps, бит \ в секунду, 1200

бит / с.% 00 bp .. 14.400bps28.800bps.iJ.600 bps.andj7.000 bp “.Se; iat 9l _ \ – 2a00 h rlo \ aerrh0nparalJel rransmi5 (ion. at.] oObps, ir Lalesajmosl t, ms-lo tran (mil b] le of dara.compared ro lessrt anu mi.ro, econA fo, parutiit_ rnr (r \ lhousands of “ltifie (slowfr Slill.для многих приложений. \ Контроль, более длительное время передачи данных не является проблемой, RS232 Для того, чтобы сделать последовательный интерфейс практичным, был отменен набор спецификаций, называемый RS, 232 Sandardv ase. Официальность. Например, шнаара RS-232, необходимая серия устройств и оборудование связи (DCE). Общее приложение RS2J2 – это интерфейс пользователя. модем, в этом случае компьютер является DTE anathenrodemis. DCe tseeFieu; e 2.I2 (a) lA модем – это устройство, сконфигурированное в цифровом формате, которое передается по телефонным линиям.Как показано на рис. 2.12, интерфейс RS_232 состоит из семи сигналов; эти предварительные данные отправляются по адресу Z ina Receiv “Oonpin :; ifreotfre signal, suchs” Requestto send “, и Clearto send ,,, используются для подтверждения того, что эти два не (уже прочитанных) разъема rocommunica (e. TheRS232skndards) Des.sienal name … pin num, bers. Aodvologes.In pracdce. LhenS_ZlUrtana “ra *” li’rpoL;.? Rl любой специальный интерфейс должен использоваться как один из DFE anatfreottrer asa OCil n iwo устройств DTE должны взаимодействовать друг с другом – для других “-pl”, ПК для ПК_; s ;;; i “ja cablecalleda rrullmod € mor crossover cableis use

Что подойдет для вашего нового продукта?

Узнайте, как выбрать лучший микроконтроллер или микропроцессор для вашего конкретного электронного продукта.

Практически любой новый электронный продукт требует каких-то «мозгов». Однако вопрос в том, какой тип мозга действительно нужен вашему продукту? Есть два варианта: микроконтроллер (MCU) или микропроцессор (MPU).

Как следует из названия, микроконтроллер отлично справляется с «управлением» другими аппаратными компонентами (датчиками, переключателями, двигателями и т. Д.), Тогда как микропроцессор отлично справляется с «обработкой» больших объемов данных очень быстро.

При этом микроконтроллеры также могут обрабатывать данные, а микропроцессоры могут управлять другими устройствами.Но каждый выделяется в одной области.

Выбор правильного варианта – один из самых важных первых шагов в разработке вашего нового электронного продукта.

Микроконтроллер содержит центральный процессор (ЦП), память и периферийные устройства, встроенные в один чип. Микроконтроллер – это компьютерный чип с высокой степенью интеграции, предназначенный в основном для автономной работы без необходимости использования внешних вспомогательных микросхем.

Центральный процессор внутри микроконтроллера по сути такой же, как микропроцессор.По сути, микропроцессор – это просто ЦП. С другой стороны, микроконтроллер включает в себя ЦП, память и периферийные устройства, так что:

Микропроцессор (MPU) = CPU

Микроконтроллер (MCU) = ЦП + Память + Периферийные устройства

Первое правило, которое следует запомнить: по возможности используйте микроконтроллер! Рассматривайте микропроцессор только в том случае, если он абсолютно необходим. Я считаю, что, вероятно, 90% представленных мне идей продуктов можно лучше всего реализовать с помощью микроконтроллера.

Только около 10% продуктов действительно достаточно сложны, чтобы требовать более быстрого микропроцессора.

Я рекомендую подходить к этому решению, предполагая, что ваш продукт может использовать микроконтроллер, пока вы не докажете обратное.

Хотя будут некоторые приложения, которые лучше всего обслуживаются как с микроконтроллером, так и с микропроцессором. Например, продвинутому роботу с искусственным интеллектом, распознаванием лиц, обработкой речи и сложным графическим пользовательским интерфейсом потребуется быстрый микропроцессор.

С другой стороны, робот также должен иметь датчики и двигатели. Эти функции лучше всего контролируются микроконтроллером отдельно от микропроцессора ядра. Микроконтроллер будет действовать как подсистема, которая взаимодействует с микропроцессором.

Arduino / Raspberry Pi

Если у вас уже есть прототип Proof-of-Concept (POC) на базе Arduino, то ваш выбор намного проще.

В основе Arduino лежит микроконтроллер, причем довольно простой.Если вы смогли создать прототип своего продукта с помощью Arduino, то микроконтроллер, вероятно, будет правильным выбором для производства.

Рисунок 1. Если вы уже создали прототип Proof-of-Concept на базе Arduino или Raspberry Pi, тогда ваш выбор значительно упростится.

Если, с другой стороны, вы построили свой прототип POC с помощью набора для разработки микропроцессора, такого как Raspberry Pi, то ваш выбор не так однозначен. Я видел большое количество проектов, построенных на Raspberry Pi, которые на самом деле было бы проще создать с помощью Arduino.

Итак, то, что вы использовали Raspberry Pi, не обязательно означает, что вашему производственному продукту требуется такой высокоскоростной процессор.

Элемент	Предпочтительное решение
Bluetooth	Микроконтроллер
Wi-Fi	MCU / MPU
Сотовая связь	Микроконтроллер
Датчики	Микроконтроллер
GPS	Микроконтроллер
Управление двигателем / соленоидом	Микроконтроллер
SD-камера	Микроконтроллер
Камера HD 720p	MCU / MPU
Камера HD 1080	Микропроцессор
AMOLED-дисплей	MPU или STM32F69 MCU
USB 3.0	Микропроцессор
Обработка в реальном времени	Микроконтроллер
Продолжительное время автономной работы	Микроконтроллер
Расширенная обработка данных	Микропроцессор
Графические интерфейсы пользователя	MCU или MPU
3 rd – подключение к сторонней сети	Микропроцессор

Таблица 1 – Предпочтительное решение для различных функций / характеристик

Видео

Для видео стандартного разрешения обычно подходит микроконтроллер.Фактически, быстрый микроконтроллер отлично справляется даже с видео высокой четкости 720p. Однако, как только вы превысите 720p и перейдете к 1080, становится необходимо использовать более продвинутый микропроцессор.

Когда дело доходит до видео, решение о том, использовать ли микроконтроллер или микропроцессор, часто сводится к доступным интерфейсам связи, а не обязательно к скорости обработки.

Существует множество протоколов, используемых для подключения камер и дисплеев к мозгу вашего продукта.Многие из них, но не все, поддерживаются микроконтроллерами.

Для камер с более низким разрешением приемлемым вариантом является относительно простой последовательный протокол, такой как SPI. Однако для камер с более высоким разрешением становится необходимым использовать параллельный интерфейс для обеспечения необходимой скорости передачи данных.

Параллельный интерфейс камеры отлично подходит для большинства микроконтроллеров с разрешением до 720p. Как только вы превысите разрешение камеры 720p, скорость передачи данных должна быть намного выше.

Большинство камер с разрешением выше 720p используют высокоскоростной последовательный видеоинтерфейс, известный как MIPI (на самом деле это название организации, которая курирует этот стандарт).

ПРИМЕЧАНИЕ: Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF 15 шагов для разработки нового электронного оборудования .

В частности, камеры используют интерфейс, известный как MIPI-CSI, а дисплеи используют протокол интерфейса, известный как MIPI-DSI. Эти два протокола используются практически во всех современных смартфонах для связи между дисплеем и камерами.

По этой причине существует множество дисплеев и камер, доступных только с интерфейсом MIPI.

Рис. 2. Для подключения к камере используется несколько протоколов связи. Однако интерфейс MIPI-CSI является наиболее распространенным вариантом для камер более высокого класса.

Еще пару лет назад интерфейсы MIPI использовались только в высокоскоростных микропроцессорах (иногда также называемых процессорами приложений). Если вы разрабатывали продукт, в котором используется усовершенствованный AMOLED-дисплей с высоким разрешением, вам пришлось бы использовать микропроцессор.

К счастью, ST Microelectronics изменила все это с помощью своего микроконтроллера STM32F469 (серия STM32 – в целом моя любимая линейка микроконтроллеров). STM32F469 основан на невероятно быстром 32-битном процессоре ARM Cortex-M4. STM32F469 – первый в мире микроконтроллер с интерфейсом MIPI-DSI.

Итак, если вашему продукту требуется расширенный дисплей с интерфейсом MIPI-DSI, теперь вы можете использовать микроконтроллер. К сожалению, STM32F469 не поддерживает интерфейс MIPI-CSI, поэтому выбор HD-камер по-прежнему ограничен.

Если вам, например, требуется камера 1080, вам все равно потребуется микропроцессор, а не микроконтроллер.

USB 3.0

Хотите включить в свой продукт новый безумно быстрый стандарт USB 3.0? Если это так, вам нужно будет установить его с очень быстрым микропроцессором. USB 2.0 имеет максимальную теоретическую скорость 480 Мбит / с (60 МБ / с).

Большинство более медленных микроконтроллеров имеют только полноскоростной режим USB 2.0, который рассчитан только на 12 Мбит / с.Существует множество микроконтроллеров более высокого уровня, которые могут поддерживать высокоскоростной режим USB 2.0 со скоростью до 480 Мбит / с.

Новый стандарт USB 3.0 превосходит эти характеристики с максимальной пропускной способностью примерно в 10 раз быстрее, чем USB 2.0, со скоростью 5 Гбит / с (640 МБ / с).

Нет доступных микроконтроллеров, способных обрабатывать такую ​​невероятно высокую скорость передачи данных. Если вы хотите использовать USB 3.0, вам нужно использовать гораздо более быстрый микропроцессор.

Сверхбыстрая обработка

Если вашему продукту требуется быстрая обработка сложных данных, скорее всего, потребуется микропроцессор.Один из способов обойти это требование – переложить ваши требования к обработке на смартфон.

Например, вы потенциально можете использовать микроконтроллер в своем устройстве для сбора необходимых данных. Затем перенесите эти данные в мобильное приложение для выполнения любых дополнительных требований к обработке.

MCU / MPU	Макс. тактовая частота (МГц)	Бенчмарк (DMIPS)
Arduino Uno	16	5.2
STM32F0 (Cortex M0)	48	38
STM32F4 (Cortex M4)	180	225
STM32F7 (Cortex M7)	216	462
STM32H7 (Cortex M7)	400	856
Raspberry Pi 3	1,200	2,760

Таблица 2 – Сравнение скоростей для различных микроконтроллеров

Очевидно, что процессор в вашем смартфоне работает очень быстро.Это может быть простой уловкой для некоторых приложений, которая позволит вам обойтись более простым и недорогим микроконтроллером, который не разряжает вашу батарею так быстро.

Графические интерфейсы пользователя (GUI)

Для простого графического интерфейса вполне возможно использование микроконтроллера. Однако по мере увеличения сложности и разрешения этого графического интерфейса возрастают и потребности в скорости обработки.

Рисунок 3. Расширенный графический интерфейс пользователя (GUI) может потребовать значительной скорости обработки.

Использование микроконтроллера более высокого уровня позволяет разрабатывать довольно сложные пользовательские интерфейсы. Например, микроконтроллер STM32F469 включает аппаратный графический ускоритель, позволяющий использовать его для создания очень сложных графических пользовательских интерфейсов.

Однако может наступить момент, когда возникнет необходимость использовать еще более быстрый микропроцессор для действительно продвинутых пользовательских интерфейсов с очень высоким разрешением.

Срок службы батареи

Когда дело доходит до продления срока службы батареи, микроконтроллер является явным победителем.Более низкие скорости микроконтроллера приводят к меньшему потреблению тока.

Например, Arduino Uno потребляет максимальный ток около 45 мА, тогда как Raspberry Pi 3 потребляет около 580 мА.

Рисунок 4 – Микропроцессоры потребляют значительно больше энергии, чем микроконтроллеры. Поэтому, если срок службы батареи или небольшой размер имеют решающее значение для вашего продукта, микроконтроллер, вероятно, станет лучшим выбором.

Однако большинство микроконтроллеров также реализуют различные режимы низкого энергопотребления, которые позволяют ему переходить в режим ожидания или спящий режим.Потребление тока может упасть с десятков или сотен миллиампер при работе до нескольких микроампер в режиме ожидания. Для пробуждения микроконтроллера можно использовать внешнее прерывание.

Если срок службы батареи или сверхмалый размер имеют решающее значение для вашего продукта, вы, скорее всего, захотите использовать микроконтроллер. Вот почему во многих умных часах используются микроконтроллеры.

Память

Если вам нужен доступ к большим объемам действительно быстрой памяти, то микропроцессор, вероятно, станет вашим лучшим вариантом.Микроконтроллер уже встроен в память, поэтому выбор памяти меньше, чем у микропроцессора.

Максимальный объем флэш-памяти, доступной для большинства микроконтроллеров, обычно составляет около 2 МБ. Однако в систему микроконтроллера можно включить дополнительную внешнюю флэш-память.

Эта память обычно взаимодействует с микроконтроллером через довольно быстрый последовательный интерфейс SPI (более быстрые микроконтроллеры даже поддерживают quad-SPI).

Требуется много оперативной памяти с высокой скоростью? Тогда вам, скорее всего, понадобится микропроцессор.Добавление высокоскоростной памяти DDR RAM в микроконтроллерную систему нецелесообразно, и это является областью микропроцессора.

Операционная система

Одно из основных различий между MCU и MPU заключается в том, что для микропроцессора требуется операционная система, например Windows, Android или Linux. С другой стороны, микроконтроллер может запускать прямую прошивку без использования операционной системы.

Это не означает, что микроконтроллер не может запускать операционную систему, но выбор более ограничен, обычно это какая-то операционная система реального времени (RTOS).Во-первых, операционная система требует довольно много ресурсов процессора и памяти.

Например, запуск полной операционной системы, такой как Windows, Android или Linux, потребует 300+ DMIPS накладных расходов на скорость процессора.

Принимая во внимание, что для ОСРВ может потребоваться всего около 50 DMIPS скорости обработки и несколько килобайт памяти для ядра ОС.

Заключение

Если ваш продукт должен включать HD-видео с разрешением выше 720p, вам определенно понадобится микропроцессор.

То же самое верно, если вы хотите иметь возможность использовать максимальные скорости передачи, возможные с новым стандартом USB 3.0.

Наконец, если вам нужно обработать большой объем данных или сложные данные, вам понадобится MPU.

Микроконтроллер – правильный ответ практически для любого другого типа продуктов и функций. Диапазон производительности микроконтроллеров довольно велик, и у вас под рукой огромный выбор.

Наконец, не забудьте загрузить бесплатный PDF-файл : Ultimate Guide для разработки и продажи вашего нового электронного оборудования .Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

Контроллер на базе микропроцессора Самоконтейнер Регулятор температуры

CNI-CB120SB Температура – Контроллер процесса

^PHP 40 435.00 CNI-CB120SB-K

• Простой в использовании цифровой контроллер с включением / выключением, ПИД-регулированием и линейным изменением / выдержкой
• Дополнительное управление через Ethernet со встроенным веб-сервером
• 120 В Работа
• Номинальная мощность 12 А (1440 Вт), максимальная мощность 15 А
• Вход типа K и вход гнезда M12 для RTD или процесса (от 0 до 1 В, от 0 до 10 В, от 4 до 20 мА)
• Переключатель Вкл. / Выкл.
• Основной индикатор питания
• Световые индикаторы выхода
• Два управляемых выхода на 7 А со стандартным приемным выходным напряжением 120 В
• Предохранители для контроллера, выход 1 и 2 входят в комплект
• Для использования внутри помещений

Контроллеры, счетчики и коммутационные устройства – Просмотр сопутствующих продуктов

Описание

* Чтобы узнать о нашей новейшей линейке контроллеров с возможностью подключения по протоколу Modbus, расширенными программами нарастания и выдержки, универсальными входами и простым программированием на ПК, посетите нашу серию CNPT.*
CNI-CB120SB Series – это автономная панель управления температурой / технологическим процессом, которая обеспечивает полную конструкцию системы управления, устраняя необходимость выбора, сбора и сборки отдельных компонентов. Предварительно сконфигурированные панели готовы к установке, требуются только питание, нагрузка и подключение датчиков. Они оснащены микропроцессорным контроллером iSeries с функциями включения / выключения, PID и линейного изменения / выдержки, а также трехцветным дисплеем. Эти панели управления снабжены входным разъемом для термопары и гнездовым разъемом M12 для RTD или технологических входов.Их компактная упаковка делает их портативными или простыми в установке даже в ограниченном пространстве.

Для получения дополнительной информации о микропроцессорном контроллере CNI см. «Ссылки по теме» выше.
Технические характеристики
Вес: 4,53 кг (10 фунтов)
Размеры: 203 В x 152 Ш x 152 мм Г (8 x 6 x 6 дюймов)
Рабочая температура: 0 до 55 ° C (32 до 151 ° F)

Доступны другие типы термопар. См. Конструктор номеров деталей непосредственно под таблицей заказа.

Не доступен для экспорта в Канаду и Европу.

† Все цены на сайте указаны в филиппинских песо.
Примечание: Поставляется в комплекте с контроллером CNi16D33 (стоимость 245 долларов), одним предохранителем на 1 А, одним предохранителем на выходе на 15 А и двумя предохранителями на 5 и 10 А.
Пример заказа: (1) CNI-CB120SB-K Панель контроля температуры, 120 В переменного тока, 1440 Вт, с, PHP 40 435,00

Описание опций:

(1) Входная мощность выберите из:
120 для 120 В переменного тока
240 для 240 В переменного тока

(2) Емкость выберите из:
SB для 12A (1440 Вт)
для 20A (2400 Вт)

(3) Тип термопары выберите из:
K для термопары K
J для термопары J
T для термопары T
E для термопары E
N термопары 912 912 912 912 912 для термопары N20
S для термопары S

(4) Опция Ethernet выберите из:
Ничего (оставьте поле пустым) для Нет Ethernet
-EI для Ethernet

Примечание: Все комбинации могут быть недопустимыми, проверьте спецификации на наличие действительных номеров деталей.

Itm MPS5C-AMR3P3010100007 Конфигурируемый микропроцессорный контроллер

Itm MPS5C-AMR3P3010100007 Конфигурируемый микропроцессорный контроллер

Рекомендуемые продукты для Все категории

Рекомендуемые продукты для Все категории

Создайте бесплатную учетную запись для получения льготных цен, расширенных гарантий и многого другого! Узнать больше

Создайте бесплатную учетную запись для новых преимуществ! Узнать больше

1. Дом
2. Опись
3. Электрооборудование
4. Органы управления
5. ITM MPS5C-AMR3P3010100007

Идентификатор продукта: $ {getProductId ()}

MFG #: $ {product.модель}

Идентификатор продукта: $ {getProductId ()}

MFG #: $ {product.model}

$ {_applyMoneyFormat (getPrice () / 100, ‘USD’, ‘symbol’)}

$ {_applyMoneyFormat (getPrice (false) / 100, ‘USD’, ‘symbol’)}

$ {_applyMoneyFormat (getOutOfStockPrice () / 100, ‘USD’, ‘symbol’)}

Бесплатная доставка в тот же день

Бесплатный возврат

Нужно $ {shippingArrivalDayOfWeek}, $ {shippingArrivalDate.формат (‘МММ. ДД’)}? Закажите его в следующем $ {shippingCountDown} и выберите «Авиадоставка на следующий день» при оформлении заказа.

Количество
В наличии Осталось только $ {getQuantityAvailable ()}

$ {getCartItem ()? “Обновить корзину”: “Купить сейчас”} Сделать предложение РАСПРОДАНО

$ {вариант.name}

$ {getOptionValue (опция)}

$ {_applyMoneyFormat (getPrice () / 100, ‘USD’, ‘symbol’)}

$ {_applyMoneyFormat (getPrice (false) / 100, ‘USD’, ‘symbol’)}

$ {_applyMoneyFormat (getOutOfStockPrice () / 100, ‘USD’, ‘symbol’)}

БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА В ЖЕ ДЕНЬ

БЕСПЛАТНЫЙ ВОЗВРАТ

Количество
В наличии Осталось только $ {getQuantityAvailable ()}

$ {qty} 0

Купить сейчас

Сделать предложение

РАСПРОДАНО

$ {вариант.name}

$ {option.value == null? “Н / Д”: option.value}

Подробнее о продукте

$ {getSpecToDisplayByCategoryAttributeId (attribute.id)}

$ {_getVar (комбинация, ‘custom_description’)}

$ {_getVar (комбинация, ‘additional_notes’)}

Сведения о доставке

$ {getWarehouses ().map (s => s.address + ‘,’ + s.city + ‘,’ + s.state) .join (‘/’)}

$ {комбинация.вес} фунтов

$ {комбинация.length} x $ {комбинация.ширина} x $ {комбинация.высота}

Сначала вам нужно войти в свою учетную запись

Нет учетной записи? Вы всегда можете создать его за несколько секунд.
Это бесплатно!

Авторские права © 2021 NRI Industrial Sales Inc.

6401 Rogers Road, Дельта, Огайо 43515

4901 Rockaway Blvd NE, Rio Rancho, NM 87124

2121 Argentia Road, Mississauga, ON L5N 2X4

[email protected]

1-888-995-9813

Понедельник – пятница с 8:00 до 17:00 EST

Информационный бюллетень

Хотите еще больше экономии? Подпишитесь на нашу ежемесячную рассылку по кодам купонов!

Следуйте за нами в социальных сетях

https: // www.nriparts.com/assets/js/zendeskChat.js?ff3f1f77227e703a35ac910b3380e69ba4baf72f

.