NUC975DK61Y – інтэгральныя схемы, убудаваныя мікракантролеры – NUVOTON Technology Corporation

1 Вызначэнне мікракантролера

Паколькі мікракантролер з'яўляецца арыфметыка-лагічным блокам, памяццю, таймерам/калькулятарам і рознымі ланцугамі / выхадамі і г.д., інтэграванымі ў чып, якія складаюць асноўную поўную вылічальную сістэму, ён таксама вядомы як адначыпавы мікракампутар.

Праграма ў памяці мікракантролера, якая выкарыстоўваецца ў цеснай сувязі з апаратным забеспячэннем мікракантролера і перыферыйнымі апаратнымі схемамі, адрозніваецца ад праграмнага забеспячэння ПК і называецца праграмай мікракантролера ў якасці прашыўкі.Як правіла, мікрапрацэсар - гэта цэнтральны працэсар на адной інтэгральнай схеме, а мікракантролер - гэта цэнтральны працэсар, ПЗУ, аператыўная памяць, VO, таймер і г.д., усё на адной інтэгральнай схеме.У параўнанні з працэсарам, мікракантролер не мае такой магутнай вылічальнай магутнасці, а таксама не мае блока кіравання памяццю, дзякуючы якому мікракантролер можа апрацоўваць толькі некаторыя адносна адзінкавыя і простыя задачы кіравання, логіку і іншыя задачы, і ён шырока выкарыстоўваецца ў кіраванні абсталяваннем, апрацоўцы сігналаў датчыкаў і іншыя сферы, такія як бытавая тэхніка, прамысловае абсталяванне, электраінструменты і г.д.

2 Склад мікракантролера

Мікракантролер складаецца з некалькіх частак: цэнтральнага працэсара, памяці і ўводу/высновы:

-Цэнтральны працэсар:

Цэнтральны працэсар з'яўляецца асноўным кампанентам MCU, уключаючы дзве асноўныя часткі аператара і кантролера.

-Аператар

Аператар складаецца з арыфметычнага і лагічнага блока (ALU), акумулятара і рэгістраў і г.д. Роля ALU заключаецца ў выкананні арыфметычных або лагічных аперацый над уваходнымі дадзенымі.ALU можа складаць, адымаць, супастаўляць або параўноўваць памер гэтых двух даных і, нарэшце, захоўваць вынік у акумулятары.

Аператар мае дзве функцыі:

(1) Для выканання розных арыфметычных дзеянняў.

(2) Для выканання розных лагічных аперацый і выканання лагічных тэстаў, такіх як праверка нулявога значэння або параўнанне двух значэнняў.

Усе аперацыі, якія выконвае аператар, кіруюцца сігналамі кіравання ад кантролера, і, калі арыфметычная аперацыя дае арыфметычны вынік, лагічная аперацыя дае вердыкт.

- Кантралёр

Кантролер складаецца з лічыльніка праграм, рэгістра інструкцый, дэкодэра інструкцый, генератара часу і кантролера аперацый і г.д. Гэта "орган, які прымае рашэнні", які выдае каманды, г.зн. каардынуе і кіруе працай усёй мікракампутарнай сістэмы.Яго асноўныя функцыі:

(1) Атрымаць інструкцыю з памяці і паказаць месцазнаходжанне наступнай інструкцыі ў памяці.

(2) Каб расшыфраваць і праверыць інструкцыю і згенераваць адпаведны сігнал кіравання аперацыяй для палягчэння выканання вызначанага дзеяння.

(3) Кіруе і кантралюе кірунак патоку даных паміж працэсарам, памяццю і прыладамі ўводу і вываду.

Мікрапрацэсар злучае АЛУ, лічыльнікі, рэгістры і секцыю кіравання праз унутраную шыну і падключаецца да знешняй памяці і схем інтэрфейсу ўводу/вываду праз знешнюю шыну.Знешняя шына, таксама званая сістэмнай шынай, падзяляецца на шыну даных DB, шыну адрасу AB і шыну кіравання CB і падключаецца да розных перыферыйных прылад праз схему інтэрфейсу ўводу/вываду.

-Памяць

Памяць можна падзяліць на дзве катэгорыі: памяць дадзеных і памяць праграм.

Памяць дадзеных выкарыстоўваецца для захавання дадзеных, а сховішча праграм - для захоўвання праграм і параметраў.

-Input/Output -Павязка або кіраванне рознымі прыладамі

Паслядоўныя парты сувязі - абмен дадзенымі паміж MCU і рознымі перыферыйнымі прыладамі, такімі як UART, SPI, 12C і г.д.

3 Класіфікацыя мікракантролера

Па колькасці біт мікракантролеры можна класіфікаваць на: 4-бітныя, 8-бітныя, 16-бітныя і 32-бітныя.У практычных прымяненнях 32-бітныя складаюць 55%, 8-бітныя — 43%, 4-бітныя — 2%, 16-бітныя — 1%

Відаць, што 32-разрадныя і 8-разрадныя мікракантролеры з'яўляюцца найбольш шырока выкарыстоўванымі мікракантролерамі сёння.
Розніца ў колькасці біт не паказвае добрыя ці дрэнныя мікрапрацэсары: чым большая колькасць біт, тым лепшы мікрапрацэсар, і не чым меншая колькасць біт, тым горшы мікрапрацэсар

8-разрадныя мікрасхемы ўніверсальныя;яны прапануюць простае праграмаванне, энергаэфектыўнасць і невялікі памер упакоўкі (некаторыя маюць толькі шэсць кантактаў).Але гэтыя мікракантролеры звычайна не выкарыстоўваюцца для сеткавых і камунікацыйных функцый.

Найбольш распаўсюджаныя сеткавыя пратаколы і стэкі камунікацыйнага праграмнага забеспячэння - 16- або 32-бітныя.Перыферыйныя прылады сувязі даступныя для некаторых 8-бітных прылад, але 16- і 32-бітныя мікрасхемы часта з'яўляюцца больш эфектыўным выбарам.Тым не менш, 8-бітныя мікрааўтобусы звычайна выкарыстоўваюцца для розных прыкладанняў кіравання, зандзіравання і інтэрфейсу.

Архітэктурна мікракантролеры можна падзяліць на дзве катэгорыі: RISC (кампутары са скарочаным наборам каманд) і CISC (кампутары са складаным наборам каманд).

RISC - гэта мікрапрацэсар, які выконвае менш тыпаў кампутарных інструкцый і ўзнік у 1980-х гадах з мэйнфрэймам MIPS (г.зн. машынамі RISC), і мікрапрацэсары, якія выкарыстоўваюцца ў машынах RISC, разам называюцца працэсарамі RISC.Такім чынам, ён можа выконваць аперацыі з большай хуткасцю (мільёны больш інструкцый у секунду, або MIPS).Паколькі кампутары патрабуюць дадатковых транзістараў і элементаў схемы для выканання кожнага тыпу інструкцый, большы камп'ютарны набор інструкцый робіць мікрапрацэсар больш складаным і выконвае аперацыі павольней.

CISC уключае багаты набор мікраінструкцый, якія спрашчаюць стварэнне праграм, якія працуюць на працэсары.Інструкцыі складаюцца з мовы асэмблера, і некаторыя агульныя функцыі, першапачаткова рэалізаваныя праграмным забеспячэннем, замест гэтага рэалізаваны апаратнай сістэмай інструкцый.Праца праграміста, такім чынам, значна скарачаецца, і некаторыя аперацыі ніжэйшага парадку або аперацыі апрацоўваюцца адначасова ў кожным перыядзе інструкцый, каб павялічыць хуткасць выканання кампутара, і гэтая сістэма называецца комплекснай сістэмай інструкцый.

4 Рэзюмэ

Сур'ёзнай праблемай для сучасных інжынераў аўтамабільнай электронікі з'яўляецца стварэнне недарагіх, бесперабойных і нават у выпадку збою працаздольных аўтамабільных сістэм, прадукцыйнасць аўтамабіля ў гэты момант паступова паляпшаецца, мікракантролеры, як чакаецца, палепшаць прадукцыйнасць аўтамабільных электронных блокаў кіравання.