NUC975DK61Y – integraallülitused, sisseehitatud, mikrokontrollerid – NUVOTON Technology Corporation

1 Mikrokontrolleri määratlus

Kuna mikrokontroller on aritmeetiline loogikaüksus, mälu, taimer/kalkulaator ja mitmesugused / O-ahelad jne, mis on integreeritud kiibile, moodustades põhilise täieliku arvutussüsteemi, on see tuntud ka kui ühekiibiline mikroarvuti.

Mikrokontrolleri mälus olev programm, mida kasutatakse tihedalt koos mikrokontrolleri riistvara ja välisseadmete riistvaraahelatega, eristub arvuti tarkvarast ja seda nimetatakse püsivaraks mikrokontrolleri programmiks.Üldiselt on mikroprotsessor ühel integraallülitusel olev protsessor, samas kui mikrokontroller on protsessor, ROM, RAM, VO, taimer jne, kõik ühes integraallülituses.Võrreldes protsessoriga pole mikrokontrolleril nii võimas arvutusvõimsus ega ka MemoryManaaement Unit, mis võimaldab mikrokontrolleril toime tulla vaid suhteliselt üksikute ja lihtsate juhtimis-, loogika- ja muude ülesannetega ning seda kasutatakse laialdaselt seadmete juhtimises, andurite signaalitöötluses. ja muud valdkonnad, näiteks mõned kodumasinad, tööstusseadmed, elektrilised tööriistad jne.

2 Mikrokontrolleri koostis

Mikrokontroller koosneb mitmest osast: keskprotsessor, mälu ja sisend/väljund:

- Keskprotsessor:

Keskprotsessor on MCU põhikomponent, sealhulgas operaatori ja kontrolleri kaks põhiosa.

-Operaator

Operaator koosneb aritmeetilisest ja loogilisest ühikust (ALU), akumulaatorist ja registritest jne. ALU ülesanne on sooritada sissetulevate andmetega aritmeetilisi või loogilisi toiminguid.ALU on võimeline liitma, lahutama, sobitama või võrdlema nende kahe andme suurust ja lõpuks salvestama tulemuse akumulaatorisse.

Operaatoril on kaks funktsiooni:

(1) Sooritada erinevaid aritmeetilisi tehteid.

(2) Erinevate loogikatehete ja loogikateste, näiteks nullväärtuse test või kahe väärtuse võrdlemine.

Kõiki operaatori sooritatud toiminguid suunavad kontrolleri juhtsignaalid ja kui aritmeetiline tehe annab aritmeetilise tulemuse, siis loogiline tehe annab otsuse.

- Kontroller

Kontroller koosneb programmiloendurist, käsuregistrist, käskude dekoodrist, ajastusgeneraatorist ja operatsioonikontrollerist jne. See on "otsustusorgan", mis annab käske ehk koordineerib ja juhib kogu mikroarvutisüsteemi tööd.Selle peamised funktsioonid on järgmised:

(1) Käsu otsimiseks mälust ja järgmise käsu asukoha märkimiseks mälus.

(2) Käsu dekodeerimiseks ja testimiseks ning vastava toimingu juhtsignaali genereerimiseks, et hõlbustada määratud toimingu sooritamist.

(3) Juhib ja juhib andmevoo suunda protsessori, mälu ning sisend- ja väljundseadmete vahel.

Mikroprotsessor ühendab omavahel ALU, loendurid, registrid ja juhtimissektsiooni läbi sisemise siini ning ühendub välise siini kaudu välismälu ja sisend/väljundliidese ahelatega.Väline siin, mida nimetatakse ka süsteemisiiniks, jaguneb andmesiiniks DB, aadressi siiniks AB ja juhtsiiniks CB ning on sisend-väljundliidese ahela kaudu ühendatud erinevate välisseadmetega.

-Mälu

Mälu võib jagada kahte kategooriasse: andmemälu ja programmimälu.

Andmemälu kasutatakse andmete salvestamiseks ja programmisalvestust programmide ja parameetrite salvestamiseks.

-Sisend/Väljund -Erinevate seadmete linkimine või juhtimine

Jadakommunikatsiooni pordid - vahetavad andmeid MCU ja erinevate välisseadmete vahel, nagu UART, SPI, 12C jne.

3 Mikrokontrolleri klassifikatsioon

Bittide arvu järgi võib mikrokontrollereid jagada: 4-bitised, 8-bitised, 16-bitised ja 32-bitised.Praktilistes rakendustes moodustab 32-bitine 55%, 8-bitine 43%, 4-bitine 2% ja 16-bitine 1%.

On näha, et 32-bitised ja 8-bitised mikrokontrollerid on tänapäeval kõige laialdasemalt kasutatavad mikrokontrollerid.
Bittide arvu erinevus ei näita häid või halbu mikroprotsessoreid, mitte mida suurem on bittide arv, seda parem on mikroprotsessor ja mitte mida väiksem on bittide arv, seda halvem on mikroprotsessor

8-bitised MCU-d on mitmekülgsed;need pakuvad lihtsat programmeerimist, energiatõhusust ja väikest pakendi suurust (mõnel on ainult kuus kontakti).Kuid neid mikrokontrollereid ei kasutata tavaliselt võrgu- ja sidefunktsioonide jaoks.

Levinumad võrguprotokollid ja sidetarkvaravirnad on 16- või 32-bitised.Sidevälisseadmed on saadaval mõne 8-bitise seadme jaoks, kuid 16- ja 32-bitised MCU-d on sageli tõhusam valik.Sellegipoolest kasutatakse 8-bitiseid MCU-sid tavaliselt mitmesuguste juhtimis-, tuvastus- ja liidesrakenduste jaoks.

Arhitektuuriliselt võib mikrokontrollerid jagada kahte kategooriasse: RISC (vähendatud käsukomplektiga arvutid) ja CISC (komplekssed käsukomplekti arvutid).

RISC on mikroprotsessor, mis täidab vähem tüüpi arvutikäske ja sai alguse 1980. aastatel MIPS-i suurarvutiga (st RISC-masinatega), ning RISC-masinates kasutatavaid mikroprotsessoreid nimetatakse ühiselt RISC-protsessoriteks.Sel viisil suudab see toiminguid täita kiiremini (miljoneid rohkem käske sekundis ehk MIPS).Kuna arvutid vajavad iga käsutüübi täitmiseks täiendavaid transistore ja skeemielemente, muudab arvuti käsukomplekti suurem mikroprotsessor keerukamaks ja toimib aeglasemalt.

CISC sisaldab rikkalikku komplekti mikrokäske, mis lihtsustavad protsessoris töötavate programmide loomist.Juhised koosnevad montaažikeelest ja mõned levinud funktsioonid, mida algselt tarkvaras rakendati, rakendatakse selle asemel riistvarakäsusüsteemis.Programmeerija töö väheneb seega tunduvalt ning mõnda madalamat järku tehteid või operatsioone töödeldakse arvuti täitmiskiiruse suurendamiseks igas käsuperioodis samaaegselt ning seda süsteemi nimetatakse komplekskäskude süsteemiks.

4 Kokkuvõte

Tänapäeva autoelektroonika inseneride jaoks on tõsine väljakutse ehitada odav, tõrgeteta ja isegi rikke korral töötav autosüsteem, mille auto jõudlus hetkel järk-järgult paraneb, mikrokontrolleritelt oodatakse jõudlust. autode elektrooniliste juhtseadmete jaoks.