NUC975DK61Y – Qarqe të integruara, të integruara, mikrokontrollues – NUVOTON Technology Corporation

1 Përkufizimi i mikrokontrolluesit

Duke qenë se mikrokontrolluesi është njësia logjike aritmetike, memoria, kohëmatësi/kalkulatori dhe qarqet e ndryshme / O, etj. të integruara në një çip, duke përbërë një sistem bazë kompjuterik të plotë, ai njihet edhe si një mikrokompjuter me një çip.

Programi në memorien e mikrokontrolluesit që përdoret ngushtë me harduerin e mikrokontrolluesit dhe qarqet harduerike periferike, dallohet nga softveri i PC-së dhe quhet programi i mikrokontrolluesit si firmware.Në përgjithësi, një mikroprocesor është një CPU në një qark të vetëm të integruar, ndërsa një mikrokontrollues është një CPU, ROM, RAM, VO, kohëmatës, etj. të gjitha në një qark të vetëm të integruar.Krahasuar me CPU-në, mikrokontrolluesi nuk ka fuqi llogaritëse kaq të fuqishme, as nuk ka MemoryManaaement Unit, gjë që bën që mikrokontrolluesi mund të trajtojë vetëm disa kontrolle, logjike dhe detyra të tjera relativisht të vetme dhe të thjeshta, dhe përdoret gjerësisht në kontrollin e pajisjeve, përpunimin e sinjalit të sensorëve. dhe fusha të tjera, si disa pajisje shtëpiake, pajisje industriale, vegla elektrike etj.

2 Përbërja e mikrokontrolluesit

Mikrokontrolluesi përbëhet nga disa pjesë: procesori qendror, memoria dhe hyrje/dalja:

- Procesori qendror:

Procesori qendror është komponenti kryesor i MCU, duke përfshirë dy pjesët kryesore të operatorit dhe kontrolluesit.

- Operatori

Operatori përbëhet nga njësia aritmetike dhe logjike (ALU), akumulatori dhe regjistrat, etj. Roli i ALU është të kryejë operacione aritmetike ose logjike në të dhënat hyrëse.ALU është i aftë të shtojë, të zbresë, të përputhet ose të krahasojë madhësinë e këtyre dy të dhënave dhe në fund të ruajë rezultatin në akumulator.

Operatori ka dy funksione:

(1) Për të kryer veprime të ndryshme aritmetike.

(2) Për të kryer operacione të ndryshme logjike dhe për të kryer teste logjike, të tilla si një test me vlerë zero ose një krahasim i dy vlerave.

Të gjitha operacionet e kryera nga operatori drejtohen nga sinjalet e kontrollit nga kontrolluesi dhe, ndërsa një operacion aritmetik prodhon një rezultat aritmetik, një operacion logjik prodhon një verdikt.

-Kontrollues

Kontrolluesi përbëhet nga numëruesi i programit, regjistri i instruksioneve, dekoderi i instruksioneve, gjeneratori i kohës dhe kontrolluesi i funksionimit, etj. Është "organi vendimmarrës" që lëshon komanda, pra koordinon dhe drejton funksionimin e të gjithë sistemit mikrokompjuterik.Funksionet e tij kryesore janë:

(1) Për të tërhequr një instruksion nga memoria dhe për të treguar vendndodhjen e instruksionit tjetër në memorie.

(2) Për të deshifruar dhe testuar instruksionin dhe për të gjeneruar sinjalin përkatës të kontrollit të funksionimit për të lehtësuar ekzekutimin e veprimit të specifikuar.

(3) Drejton dhe kontrollon drejtimin e rrjedhës së të dhënave ndërmjet CPU-së, kujtesës dhe pajisjeve hyrëse dhe dalëse.

Mikroprocesori ndërlidh seksionin ALU, numëruesit, regjistrat dhe kontrollin përmes autobusit të brendshëm dhe lidhet me memorien e jashtme dhe qarqet e ndërfaqes hyrëse/dalëse përmes autobusit të jashtëm.Autobusi i jashtëm, i quajtur edhe autobusi i sistemit, ndahet në autobusin e të dhënave DB, autobusin e adresave AB dhe autobusin e kontrollit CB, dhe lidhet me pajisje të ndryshme periferike përmes qarkut të ndërfaqes hyrëse/dalëse.

-Kujtesa

Kujtesa mund të ndahet në dy kategori: memoria e të dhënave dhe memoria e programit.

Kujtesa e të dhënave përdoret për të ruajtur të dhënat dhe ruajtja e programeve përdoret për të ruajtur programet dhe parametrat.

-Input/Output -Lidhja ose drejtimi i pajisjeve të ndryshme

Portet serike të komunikimit - shkëmbejnë të dhëna midis MCU dhe pajisjeve të ndryshme periferike, si UART, SPI, 12C, etj.

3 Klasifikimi i mikrokontrolluesve

Për nga numri i biteve, mikrokontrolluesit mund të klasifikohen në: 4-bit, 8-bit, 16-bit dhe 32-bit.Në aplikimet praktike, llogaritë 32-bit për 55%, llogaritë 8-bit për 43%, llogaritë 4-bit për 2%, dhe llogaritë 16-bit për 1%

Mund të shihet se mikrokontrolluesit 32-bit dhe 8-bit janë mikrokontrolluesit më të përdorur sot.
Diferenca në numrin e biteve nuk përfaqëson mikroprocesorët e mirë apo të këqij, jo sa më i madh të jetë numri i biteve aq më i mirë është mikroprocesori dhe jo sa më i vogël numri i biteve aq më i keq është mikroprocesori

MCU 8-bit janë të gjithanshëm;ato ofrojnë programim të thjeshtë, efikasitet të energjisë dhe madhësi të vogël paketimi (disa kanë vetëm gjashtë kunja).Por këta mikrokontrollues nuk përdoren zakonisht për funksionet e rrjetit dhe komunikimit.

Protokollet më të zakonshme të rrjetit dhe grupet e softuerit të komunikimit janë 16- ose 32-bit.Pajisjet periferike të komunikimit janë të disponueshme për disa pajisje 8-bitësh, por MCU-të 16- dhe 32-bit janë shpesh zgjidhja më efikase.Sidoqoftë, MCU 8-bit përdoren zakonisht për një sërë aplikacionesh kontrolli, sensori dhe ndërfaqesh.

Nga pikëpamja arkitekturore, mikrokontrolluesit mund të ndahen në dy kategori: RISC (Kompjuterë me grup instruksionesh të reduktuara) dhe CISC (kompjuterë kompleks instruksionesh).

RISC është një mikroprocesor që ekzekuton më pak lloje të instruksioneve kompjuterike dhe e ka origjinën në vitet 1980 me mainframe MIPS (dmth., makinat RISC), dhe mikroprocesorët e përdorur në makinat RISC quhen kolektivisht procesorë RISC.Në këtë mënyrë, ai është në gjendje të ekzekutojë operacione me një ritëm më të shpejtë (miliona më shumë udhëzime për sekondë, ose MIPS).Për shkak se kompjuterët kërkojnë transistorë shtesë dhe elementë qarku për të ekzekutuar çdo lloj instruksioni, sa më i madh grupi i instruksioneve të kompjuterit e bën mikroprocesorin më kompleks dhe i ekzekuton operacionet më ngadalë.

CISC përfshin një grup të pasur mikroinstruksionesh që thjeshtojnë krijimin e programeve që funksionojnë në procesor.Udhëzimet përbëhen nga gjuha e asamblesë dhe disa funksione të zakonshme të implementuara fillimisht nga softueri zbatohen në vend të kësaj nga sistemi i udhëzimeve të harduerit.Kështu, puna e programuesit zvogëlohet shumë, dhe disa operacione ose operacione të rendit më të ulët përpunohen njëkohësisht në çdo periudhë instruksioni për të rritur shpejtësinë e ekzekutimit të kompjuterit, dhe ky sistem quhet sistem kompleks instruksionesh.

4 Përmbledhje

Një sfidë serioze për inxhinierët elektronikë të automobilave të sotëm është të ndërtojnë një sistem me kosto të ulët, pa probleme, dhe madje edhe në rast të një dështimi mund të funksionojnë sistemet e automobilave, performanca e makinës përmirësohet gradualisht për momentin, mikrokontrolluesit pritet të rrisin performancën. të njësive të kontrollit elektronik të automobilave.