NUC975DK61Y – Integrované obvody, vstavané, mikrokontroléry – NUVOTON Technology Corporation

1 Definícia mikrokontroléra

Keďže mikrokontrolér je aritmetická logická jednotka, pamäť, časovač/kalkulačka a rôzne / O obvody atď. integrované do čipu, tvoriace základný kompletný výpočtový systém, je známy aj ako jednočipový mikropočítač.

Program v pamäti mikrokontroléra, ktorý sa úzko používa s hardvérom mikrokontroléra a periférnymi hardvérovými obvodmi, sa líši od softvéru počítača a nazýva sa program mikrokontroléra ako firmvér.Vo všeobecnosti je mikroprocesor CPU na jednom integrovanom obvode, zatiaľ čo mikrokontrolér je CPU, ROM, RAM, VO, časovač atď., všetko na jednom integrovanom obvode.V porovnaní s CPU nemá mikrokontrolér taký výkonný výpočtový výkon, ani nemá jednotku MemoryManaaement Unit, vďaka ktorej mikrokontrolér zvláda iba niektoré relatívne jednoduché a jednoduché ovládacie, logické a iné úlohy a je široko používaný pri ovládaní zariadení, spracovaní signálov senzorov. a iné oblasti, ako sú niektoré domáce spotrebiče, priemyselné zariadenia, elektrické náradie atď.

2 Zloženie mikrokontroléra

Mikrokontrolér sa skladá z niekoľkých častí: centrálny procesor, pamäť a vstup/výstup:

-Centrálny procesor:

Centrálny procesor je základnou súčasťou MCU, vrátane dvoch hlavných častí operátora a riadiacej jednotky.

-Operátor

Operátor sa skladá z aritmeticko-logickej jednotky (ALU), akumulátora a registrov atď. Úlohou ALU je vykonávať aritmetické alebo logické operácie s prichádzajúcimi dátami.ALU je schopná pridávať, odčítavať, porovnávať alebo porovnávať veľkosť týchto dvoch údajov a nakoniec uložiť výsledok do akumulátora.

Operátor má dve funkcie:

(1) Vykonávať rôzne aritmetické operácie.

(2) Vykonávať rôzne logické operácie a vykonávať logické testy, ako je test s nulovou hodnotou alebo porovnanie dvoch hodnôt.

Všetky operácie vykonávané operátorom sú riadené riadiacimi signálmi z ovládača a zatiaľ čo aritmetická operácia vytvára aritmetický výsledok, logická operácia vytvára verdikt.

- Ovládač

Riadiaca jednotka sa skladá z programového čítača, registra inštrukcií, dekodéra inštrukcií, generátora časovania a riadiacej jednotky činnosti atď. Je to „rozhodovací orgán“, ktorý vydáva príkazy, teda koordinuje a riadi činnosť celého mikropočítačového systému.Jeho hlavné funkcie sú:

(1) Na získanie inštrukcie z pamäte a označenie umiestnenia ďalšej inštrukcie v pamäti.

(2) Dekódovať a otestovať inštrukciu a vygenerovať zodpovedajúci prevádzkový riadiaci signál na uľahčenie vykonania špecifikovanej akcie.

(3) Usmerňuje a riadi smer toku údajov medzi CPU, pamäťou a vstupnými a výstupnými zariadeniami.

Mikroprocesor prepája cez internú zbernicu ALU, čítače, registre a riadiacu časť a cez externú zbernicu sa pripája k obvodom externej pamäte a vstupno/výstupného rozhrania.Externá zbernica, nazývaná aj systémová zbernica, je rozdelená na dátovú zbernicu DB, adresovú zbernicu AB a riadiacu zbernicu CB a je pripojená k rôznym periférnym zariadeniam cez obvod vstupno-výstupného rozhrania.

-Pamäť

Pamäť možno rozdeliť do dvoch kategórií: dátová pamäť a programová pamäť.

Dátová pamäť slúži na ukladanie dát a programové úložisko slúži na ukladanie programov a parametrov.

-Input/Output -Prepojenie alebo riadenie rôznych zariadení

Sériové komunikačné porty - výmena dát medzi MCU a rôznymi perifériami, ako sú UART, SPI, 12C atď.

3 Klasifikácia mikrokontrolérov

Z hľadiska počtu bitov možno mikrokontroléry rozdeliť na: 4-bitové, 8-bitové, 16-bitové a 32-bitové.V praktických aplikáciách predstavuje 32-bitový podiel 55 %, 8-bitový predstavuje 43 %, 4-bitový predstavuje 2 % a 16-bitový predstavuje 1 %

Je vidieť, že 32-bitové a 8-bitové mikrokontroléry sú dnes najpoužívanejšími mikrokontrolérmi.
Rozdiel v počte bitov nepredstavuje dobré alebo zlé mikroprocesory, nie čím vyšší počet bitov, tým lepší mikroprocesor, a nie čím nižší počet bitov, tým horší mikroprocesor

8-bitové MCU sú všestranné;ponúkajú jednoduché programovanie, energetickú účinnosť a malú veľkosť balenia (niektoré majú iba šesť pinov).Tieto mikrokontroléry sa však zvyčajne nepoužívajú na sieťové a komunikačné funkcie.

Najbežnejšie sieťové protokoly a balíky komunikačného softvéru sú 16- alebo 32-bitové.Komunikačné periférie sú dostupné pre niektoré 8-bitové zariadenia, ale 16- a 32-bitové MCU sú často efektívnejšou voľbou.Napriek tomu sa 8-bitové MCU zvyčajne používajú na rôzne aplikácie riadenia, snímania a rozhrania.

Architektonicky možno mikrokontroléry rozdeliť do dvoch kategórií: RISC (počítače s redukovanou inštrukčnou sadou) a CISC (počítače s komplexnou inštrukciou).

RISC je mikroprocesor, ktorý vykonáva menej typov počítačových inštrukcií a vznikol v 80. rokoch 20. storočia s MIPS mainframe (tj stroje RISC) a mikroprocesory používané v strojoch RISC sa súhrnne nazývajú procesory RISC.Týmto spôsobom je schopný vykonávať operácie rýchlejším tempom (milióny ďalších pokynov za sekundu alebo MIPS).Pretože počítače vyžadujú ďalšie tranzistory a obvodové prvky na vykonanie každého typu inštrukcie, čím väčšia súprava počítačových inštrukcií robí mikroprocesor zložitejším a vykonáva operácie pomalšie.

CISC obsahuje bohatú sadu mikroinštrukcií, ktoré zjednodušujú vytváranie programov, ktoré bežia na procesore.Inštrukcie sa skladajú z jazyka symbolických inštrukcií a niektoré bežné funkcie pôvodne implementované softvérom sú namiesto toho implementované hardvérovým inštrukčným systémom.Práca programátora je tak značne zredukovaná a niektoré operácie alebo operácie nižšieho rádu sú spracovávané súčasne v každej inštrukčnej perióde, aby sa zvýšila rýchlosť vykonávania počítača, a tento systém sa nazýva komplexný inštrukčný systém.

4 Zhrnutie

Vážnou výzvou pre dnešných inžinierov automobilovej elektroniky je postaviť lacný, bezproblémový a aj v prípade poruchy fungujúci automobilový systém, v automobile sa výkon postupne zlepšuje, momentálne sa od mikrokontrolérov očakáva zvýšenie výkonu. elektronických riadiacich jednotiek automobilov.