НУЦ975ДК61И – Интегрисана кола, уграђени, микроконтролери – НУВОТОН Тецхнологи Цорпоратион

1 Дефиниција микроконтролера

Пошто је микроконтролер аритметичко-логичка јединица, меморија, тајмер/калкулатор и различита / О кола, итд. интегрисани у чип, чинећи основни комплетан рачунарски систем, познат је и као микрорачунар са једним чипом.

Програм у меморији микроконтролера који се блиско користи са хардвером микроконтролера и периферним хардверским колима, разликује се од софтвера рачунара и назива се програм микроконтролера као фирмвер.Генерално, микропроцесор је ЦПУ на једном интегрисаном колу, док је микроконтролер ЦПУ, РОМ, РАМ, ВО, тајмер, итд., све на једном интегрисаном колу.У поређењу са ЦПУ-ом, микроконтролер нема тако моћну рачунарску снагу, нити има МемориМанааемент Унит, због чега микроконтролер може да се бави само неким релативно једноставним контролним, логичким и другим задацима, а широко се користи у контроли опреме, обради сигнала сензора. и друге области, као што су неки кућни апарати, индустријска опрема, електрични алати итд.

2 Састав микроконтролера

Микроконтролер се састоји од неколико делова: централног процесора, меморије и улаза/излаза:

- Централни процесор:

Централни процесор је основна компонента МЦУ-а, укључујући два главна дела оператера и контролера.

-Оператер

Оператор се састоји од аритметичко-логичке јединице (АЛУ), акумулатора и регистара, итд. Улога АЛУ је да изврши аритметичке или логичке операције над улазним подацима.АЛУ је способан да сабира, одузима, упарује или упоређује величину ова два податка и коначно чува резултат у акумулатору.

Оператор има две функције:

(1) За обављање различитих аритметичких операција.

(2) За обављање различитих логичких операција и за извођење логичких тестова, као што је тест нулте вредности или поређење две вредности.

Све операције које обавља оператер су усмерене контролним сигналима из контролера, и, док аритметичка операција производи аритметички резултат, логичка операција производи пресуду.

-Контролер

Контролер се састоји од програмског бројача, регистра инструкција, декодера инструкција, генератора времена и контролера рада итд. То је „тело за доношење одлука“ које издаје команде, односно координира и усмерава рад целог микрорачунарског система.Његове главне функције су:

(1) За преузимање инструкције из меморије и означавање локације следеће инструкције у меморији.

(2) За декодирање и тестирање инструкције и генерисање одговарајућег контролног сигнала операције како би се олакшало извршење наведене акције.

(3) Усмерава и контролише смер протока података између ЦПУ-а, меморије и улазних и излазних уређаја.

Микропроцесор повезује АЛУ, бројаче, регистре и контролну секцију преко интерне магистрале, и повезује се на екстерну меморију и кола улазно/излазног интерфејса преко екстерне магистрале.Екстерна магистрала, која се још назива и системска магистрала, подељена је на магистралу података ДБ, адресну сабирницу АБ и контролну магистралу ЦБ и повезана је са различитим периферним уређајима преко улазно/излазног интерфејсног кола.

-Меморија

Меморија се може поделити у две категорије: меморија података и меморија програма.

Меморија података се користи за чување података, а меморија програма се користи за чување програма и параметара.

-Улаз/Излаз -Повезивање или управљање различитим уређајима

Портови за серијску комуникацију - размењују податке између МЦУ-а и различитих периферних уређаја, као што су УАРТ, СПИ, 12Ц, итд.

3 Класификација микроконтролера

По броју битова, микроконтролери се могу класификовати на: 4-битне, 8-битне, 16-битне и 32-битне.У практичним применама, 32-битни чини 55%, 8-битни 43%, 4-битни 2%, а 16-битни 1%

Може се видети да су 32-битни и 8-битни микроконтролери данас најчешће коришћени микроконтролери.
Разлика у броју битова не представља добре или лоше микропроцесоре, не што је већи број битова то је микропроцесор бољи, а не што је мањи број битова то је микропроцесор лошији.

8-битни МЦУ-ови су разноврсни;нуде једноставно програмирање, енергетску ефикасност и малу величину паковања (неки имају само шест пинова).Али ови микроконтролери се обично не користе за мрежне и комуникационе функције.

Најчешћи мрежни протоколи и пакети комуникационог софтвера су 16- или 32-битни.Комуникационе периферије су доступне за неке 8-битне уређаје, али су 16- и 32-битни МЦУ често ефикаснији избор.Ипак, 8-битни МЦУ се обично користе за разне апликације за контролу, сензоре и интерфејсе.

Архитектонски, микроконтролери се могу поделити у две категорије: РИСЦ (рачунари са смањеним скупом инструкција) и ЦИСЦ (компјутери са сложеним скупом инструкција).

РИСЦ је микропроцесор који извршава мање типова компјутерских инструкција и настао је 1980-их са МИПС маинфраме-ом (тј. РИСЦ машинама), а микропроцесори који се користе у РИСЦ машинама се заједнички називају РИСЦ процесори.На овај начин, он је у могућности да извршава операције брже (милиони више инструкција у секунди, или МИПС).Пошто рачунари захтевају додатне транзистори и елементе кола за извршавање сваког типа инструкција, већи скуп рачунарских инструкција чини микропроцесор сложенијим и извршава операције спорије.

ЦИСЦ укључује богат скуп микроинструкција које поједностављују креирање програма који се покрећу на процесору.Инструкције се састоје од асемблерског језика, а неке уобичајене функције првобитно имплементиране софтвером се уместо њих имплементирају хардверским системом инструкција.Рад програмера је на тај начин знатно смањен, а неке операције или операције нижег реда се обрађују истовремено у сваком периоду инструкције како би се повећала брзина извршавања рачунара, а овај систем се назива комплексним системом инструкција.

4 Резиме

Озбиљан изазов за данашње инжењере аутомобилске електронике је да изграде јефтин, без проблема, па чак и у случају квара могу да раде аутомобилски системи, у аутомобилу се перформансе постепено побољшавају у овом тренутку, од микроконтролера се очекује да побољшају перформансе аутомобилских електронских контролних јединица.