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

1 Definice mikrokontroléru

Protože mikrokontrolér je aritmetická logická jednotka, paměť, časovač/kalkulačka a různé / O obvody atd. integrované do čipu, tvořící základní kompletní výpočetní systém, je také znám jako jednočipový mikropočítač.

Program v paměti mikrokontroléru používaný úzce s hardwarem mikrokontroléru a periferními hardwarovými obvody se liší od softwaru PC a nazývá se program mikrokontroléru jako firmware.Obecně platí, že mikroprocesor je CPU na jediném integrovaném obvodu, zatímco mikrokontrolér je CPU, ROM, RAM, VO, časovač atd. vše na jediném integrovaném obvodu.Ve srovnání s CPU nemá mikrokontrolér tak silný výpočetní výkon, ani nemá MemoryManaaement Unit, díky čemuž může mikrokontrolér zpracovávat pouze některé relativně jednoduché a jednoduché ovládání, logiku a další úkoly a je široce používán při ovládání zařízení, zpracování signálu senzorů. a další obory, jako jsou některé domácí spotřebiče, průmyslová zařízení, elektrické nářadí atd.

2 Složení mikrokontroléru

Mikrokontrolér se skládá z několika částí: centrální procesor, paměť a vstup/výstup:

- Centrální procesor:

Centrální procesor je základní součástí MCU, včetně dvou hlavních částí operátora a ovladače.

-Operátor

Operátor se skládá z aritmeticko-logické jednotky (ALU), akumulátoru a registrů atd. Úlohou ALU je provádět aritmetické nebo logické operace s příchozími daty.ALU je schopna sčítat, odečítat, porovnávat nebo porovnávat velikost těchto dvou dat a nakonec uložit výsledek do akumulátoru.

Operátor má dvě funkce:

(1) Provádět různé aritmetické operace.

(2) Provádět různé logické operace a provádět logické testy, jako je test s nulovou hodnotou nebo porovnání dvou hodnot.

Všechny operace prováděné operátorem jsou řízeny řídicími signály z řídicí jednotky, a zatímco aritmetická operace vytváří aritmetický výsledek, logická operace vytváří verdikt.

-Ovladač

Řadič se skládá z programového čítače, registru instrukcí, dekodéru instrukcí, generátoru časování a řadiče provozu atd. Je to „rozhodovací orgán“, který vydává příkazy, tedy koordinuje a řídí chod celého mikropočítačového systému.Jeho hlavní funkce jsou:

(1) Pro načtení instrukce z paměti a označení umístění další instrukce v paměti.

(2) Pro dekódování a testování instrukce a generování odpovídajícího provozního řídicího signálu pro usnadnění provedení specifikované akce.

(3) Řídí a řídí směr toku dat mezi CPU, pamětí a vstupními a výstupními zařízeními.

Mikroprocesor propojuje ALU, čítače, registry a řídicí část přes vnitřní sběrnici a přes vnější sběrnici se připojuje k obvodům vnější paměti a vstupně/výstupního rozhraní.Externí sběrnice, nazývaná také systémová sběrnice, je rozdělena na datovou sběrnici DB, adresovou sběrnici AB a řídicí sběrnici CB a je připojena k různým periferním zařízením prostřednictvím obvodu vstupně/výstupního rozhraní.

-Paměť

Paměť lze rozdělit do dvou kategorií: datová paměť a programová paměť.

Datová paměť slouží k ukládání dat a programové úložiště slouží k ukládání programů a parametrů.

-Input/Output -Propojení nebo řízení různých zařízení

Sériové komunikační porty - výměna dat mezi MCU a různými periferiemi, jako jsou UART, SPI, 12C atd.

3 Klasifikace mikrokontrolérů

Z hlediska počtu bitů lze mikrokontroléry rozdělit na: 4bitové, 8bitové, 16bitové a 32bitové.V praktických aplikacích připadá na 32bitové 55 %, 8bitové 43 %, 4bitové 2 % a 16bitové 1 %

Je vidět, že 32bitové a 8bitové mikrokontroléry jsou dnes nejpoužívanějšími mikrokontroléry.
Rozdíl v počtu bitů nepředstavuje dobré nebo špatné mikroprocesory, ne čím vyšší počet bitů, tím lepší mikroprocesor, a nikoli čím nižší počet bitů, tím horší mikroprocesor

8bitové MCU jsou všestranné;nabízejí jednoduché programování, energetickou účinnost a malou velikost balení (některé mají pouze šest pinů).Tyto mikrokontroléry se však obvykle nepoužívají pro síťové a komunikační funkce.

Nejběžnější síťové protokoly a sady komunikačního softwaru jsou 16bitové nebo 32bitové.Komunikační periferie jsou k dispozici pro některá 8bitová zařízení, ale 16bitové a 32bitové MCU jsou často efektivnější volbou.Nicméně 8bitové MCU se obvykle používají pro různé aplikace řízení, snímání a rozhraní.

Architektonicky lze mikrokontroléry rozdělit do dvou kategorií: RISC (počítače s redukovanou instrukční sadou) a CISC (počítače s komplexní instrukční sadou).

RISC je mikroprocesor, který provádí méně typů počítačových instrukcí a vznikl v 80. letech 20. století na sálových počítačích MIPS (tj. RISC strojích) a mikroprocesory používané v RISC strojích se souhrnně nazývají RISC procesory.Tímto způsobem je schopen provádět operace rychleji (miliony instrukcí za sekundu, neboli MIPS).Protože počítače vyžadují další tranzistory a obvodové prvky pro provádění každého typu instrukce, čím větší je sada počítačových instrukcí, tím je mikroprocesor složitější a operace jsou pomalejší.

CISC obsahuje bohatou sadu mikroinstrukcí, které zjednodušují tvorbu programů běžících na procesoru.Instrukce jsou složeny z jazyka symbolických instrukcí a některé běžné funkce původně implementované softwarem jsou namísto toho implementovány hardwarovým instrukčním systémem.Práce programátora je tak značně redukována a některé operace nebo operace nižšího řádu jsou zpracovávány současně v každé instrukční periodě, aby se zvýšila rychlost provádění počítače, a tento systém se nazývá komplexní instrukční systém.

4 Shrnutí

Vážnou výzvou pro dnešní inženýry automobilové elektroniky je postavit levný, bezproblémový a i v případě poruchy může fungovat automobilový systém, v současnosti se výkon vozu postupně zlepšuje, očekává se, že mikrokontroléry zvýší výkon elektronických řídicích jednotek automobilů.