Pic mikrokontrollerlarini tushunish: arxitektura, xususiyatlar va dasturlar

Periferik interfeysli interfeys (rasmlar) zamonaviy o'rnatilgan tizimlarni murakkab mikrokontrollerlarga ilk kompyuterlarda oddiygina kompyuter menejerlaridan paydo bo'ldi.Ularning xohishlari bilan tanilgan, targ'ib qiluvchi rbisclastik arxitektura, keng qirralilik, rasmli mikrokontrolchilar iste'molchilar elektronikalaridan sanoatni avtomatlashtirishga arizalarga kiritilgan.O'rnatilgan flesh-xotira bilan, i / o portlar, ADClar va seriyali interfeyslar, ular aniq nazorat va chirsiz integratsiyani ta'minlaydi.Ularning turli tasniflari bo'yicha ularning turli xil tasniflashlari bo'yicha eng moslashuvi, loyihalashtirishni muhandislarga mashinkalarga mos keladigan ish faoliyatini moslashtirish uchun moslashishi mumkin.

Katalog

Kirish

Periferik interfeysli interfeys (rasmlar) o'zlarining kelib chiqishi, ularning kelib chiqishi, ular PDP kompyuterlarida samarali boshqariladigan periferik qurilmalarni samarali boshqarish uchun transformatsion o'zgarishlarga duch kelishdi.Bugungi kunda rasmda mikrokontrolchilar o'zlarining tezligi, moslashuvchan dasturlash imkoniyatlari va Garvard me'morchiligiga rioya qilish uchun ajralib turadi.Ular o'zlarining iqtisodiy samaradorligi va keng foydalanishlari uchun, qayta dasturlash bilan ular o'zlarining amaliyligiga qo'shilishi bilan qayta dasturlash bilan minnatdormiz.Asosiy xususiyatlarga quyidagilar kiradi:

- vaqtincha ma'lumotlarni saqlash uchun qo'chqor,

- aniq vaqtni boshqarish uchun taymerlar,

- Batafsil ma'lumotni saqlab qolish uchun EEPROM,

- ko'p qirrali I / O portlari,

- Serial aloqa uchun "USART"

- taqqoslash / olish uchun CCP,

- ANGLOG-Raqamli konversiya uchun ADC,

- ayni paytda seriyali dasturlash uchun IMASP.

Tasniflash va ariza

Rasm turli xil sinflarga bo'linadi: baz liniyasi, o'rta masofa, o'rta masofa va mikrokontrollerlar.Ushbu tasnif orqaga to'liq moslikni saqlashda evolyutsion yo'ldan dalolat beradi, bu hobbistlar, o'qituvchilar va mutaxassislarga sanoat bo'yicha mutaxassislarga murojaat qiladi.Masalan, kundalik vazifalarni avtomatlashtirishda rasm mikrokontrollerlari maishiy texnikadagi mikrorlar va sensorlarni boshqarish, uy jihozlari bilan kunlik hayotga qo'shilish uchun dasturlashtirilgan bo'lishi mumkin.

Arxitektura

RIC mikrokontroller arxitekturasi CPU, I / O portlari, xotira sozlash, Taymerlar, uzatuvchilar, uzatgichlar, uzatishlar, uzatishlar, konventsiyalar va CCP moduli kiradi.Har bir komponent mikrokontrolchining ishlashini kuchaytirish uchun tayyorlanadi.

Markaziy ishlov berish birligi (CPU)

CPU arifmetik mantiqiy birlikni (ALU), boshqaruv birligi (CU), xotira birligi (M) va akkumulyatorni birlashtirgan rasmdagi mikrokontrolerning asosiy miyasida joylashgan.Alu dastur ijrosi uchun muhim ahamiyatga ega arifmetik hisob-kitoblar va mantiqiy qarorlarni boshqaradi.Samaradorlik masalalariga e'tibor qaratilgan holda, protsessor real vaqt rejimida qo'llanilishini qo'llab-quvvatlaydigan ko'rsatmalarni tezda qayta ishlash uchun mo'ljallangan.

Xotira tashkiloti

Ram

RAM (Tasodifiy kirish xotirasi) umumiy vazifalar uchun tezkor ma'lumotlarni taqdim etadi, masalan, murakkab hisoblashlar kabi vaqtincha saqlash kabi vaqtincha saqlash kabi.Uning o'zgaruvchan tabiati elektr uzilib qolganda ma'lumotlar uzilganda, u qisqa muddatli saqlash uchun idealizatsiya qilinadi.

Maxsus funktsiyalar registrlari (SFrs)

Maxsus funktsiyalar registrlari aniq vazifalarni, stator bayroqlarini boshqarishni yoki maqom bayroqlarini saqlab qolish kabi vazifalarga bag'ishlangan.Ishlab chiqaruvchilar tomonidan oldindan sozlangan, ushbu ro'yxatlar dasturchilar uchun operatsiyalarni soddalashtiradi.

ROM

ROM (faqat o'qish uchun xotira) Mikrokontrollerning yadro funktsiyalari uchun muhim bo'lmagan dastur ko'rsatmalariga ega.Ushbu doimiy saqlash muhim dasturlarni har doim mavjud bo'lib qolishi kafolatlaydi.

Eremom

EEPROM (o'chiriladigan dasturlashtirilgan dasturlashtirilgan yangi xotira) moslashuvchanlik va moslashuvchanlikni ta'minlaydigan bir nechta dasturlashtirilgan tsikllarga imkon beradi.Kamdan-kam o'zgarishlar uchun ayniqsa kam, ammo quvvat tsikllari orqali saqlanib qolish kerak.

Flash xotira

Flash xotira muntazam yangilanishlarni talab qiladigan arizalar uchun juda mos keladigan keng o'qishni va yozish operatsiyalarini qo'llab-quvvatlaydi.Uning ishonchlilik, tezlik va chidamlilikni kamaytiradigan cheksiz ma'lumotlarni saqlashni ta'minlashda ahamiyatini ta'kidlaydi.

To'plamoq

Stack, dinamik xotira tuzilmasi, quyi materiallar qo'ng'iroqlari va qayta ishlash paytida qaytish manzillarini boshqaradi.Ushbu manzillarni vaqtincha saqlash orqali stack dastur oqimini to'xtatilgandan keyin yoki subroutrain qatlamidan keyin bemalol davom ettiradi.

Kirish / chiqish portlari

I / O portlari, A orqali o'rnatilgan portlar turli xil ma'lumotlar kiritish va chiqish funktsiyalarini osonlashtiradi.Har bir port noyob xususiyatlarni taklif etadi, ADC (analog-raqamli konverter) uchun maxsus operatsiyalar uchun aniq analoglarni kiritish o'lchovlarini talab qiladi.

Avtobus

Avtobus tizimi ma'lumot avtobusi va manzili avtobusini o'z ichiga oladi.Ma'lumotlar avtobusida ma'lumotlar pardalar orasidagi ma'lumotlarni uzatadi, manzil avtobus xotirasi xotira manzillarini etkazadi.Aniq majburiyatlar mikrokontroler ichida samarali va aniq ma'lumotlarni boshqarishni ta'minlaydi.

A / d konverterlar

Analog-rolli kontrerterlar (ADCS) analit signallarini raqamli qiymatlarga qaytarish.ADCCON registrlari tomonidan boshqariladigan, ushbu konvertorlar analog ma'lumotlarga nisbatan samarali o'zaro ta'sirni ta'minlaydigan aniq kuchlanish o'qishlari uchun ajralmas hisoblanadi.

Taymerlar

Taymerlar aniq vaqtni yaratish uchun zarurdir.Soat tsiklini hisoblash orqali taymerlar puls kengligi, davriy voqea avlodlari va vaqtga asoslangan signalni qayta ishlash kabi funktsiyalarni osonlashtiradi.

Xalaqit bermoqda

BUPUTBS Mikrokontroller ichki va tashqi hodisalarga zudlik bilan javob berishiga imkon beradi, bu asosiy intervürotli xizmat ko'rsatish yo'llarini (ISR) bajarishga vaqtincha to'xtatib turish.Ushbu javobgarlik tanqidiy vazifalarga zudlik bilan e'tiborni ta'minlaydi.

Serial aloqa

USART, SPI va I2C kabi serial aloqa usullari, shuningdek, ma'lumotlarni almashish protokollarini taqdim etadi.Urtiy (Umumjahon sinxron asenkron soluvchi qabul qiluvchi qabul qiluvchi qabul qiluvchi) soat pulse-soatlik ma'lumotlar almashinuvidan foydalanadi, SPI (serial periferik interfeys) yuqori tezlikda ishlaydigan periferik ulanishni soddalashtiradi.

Osilator

Ostillator turli mikrokontroller operatsiyalari uchun zarur bo'lgan soat signallarini keltirib chiqaradi.RC va Kristal osiant kabi variantlar aniqlik, barqarorlik va xarajatlarning turli xil balanslarini ta'minlaydi, dizaynerlar dastur ehtiyojlari asosida tizimga kirish imkoniyatini beradi.

CCP moduli

CCP (/ PWM) moduli signalni qayta ishlash vazifalarini boshqaradi.Rasmga olish rejimini taqqoslash rejimini belgilash, taqqoslash rejimini belgilash, shuningdek, motorni boshqarish va signalni avlod kabi dasturlar uchun signallarni o'zgartiradi.

Amaliy fikrlar

Amalda, rasm mikrokontrollerning arxitekturasini hisobga olish haqiqiy dunyodagi vazifalarning ishlashini optimallashtiradi.Masalan, EEPROM ma'lumotlarini saqlash uchun eng muhim konfiguratsiyani qo'llash uchun qulay konlarni elektr tsikllari orqali ushlab turish uchun mos keladigan qurilmalarni elektr tikzi bilan sinchkovlik bilan sinxronlashtirishga imkon beradi.

Ijobiy va salbiy tomonlari

Pic mikrokontrolchislarining afzalliklari

Pic Mikrokontrollersning samaradorligi va ishonchliligidagi eksponatlari, belgilangan tezkor tezlikni oshirish uchun kompaktonkani hisoblash (RISC) arxitekturasining qisqartirilganidan to'liq foydalanmoqda.Ular elektr energiyasini tejashga e'tibor qaratmoqda, bu ularni energiya sarfini boshqarish muhim ahamiyatga ega bo'lgan muhit uchun ideal qiladi.Dasturlashning iqtisodiy samaradorligi va qulayligi keng qo'llanuvlar bo'yicha ularning yordam dasturini kengaytiradi.Bundan tashqari, ushbu mikrokonitorlilar qo'shimcha tarkibiy qismlarga ehtiyojni bartaraf etish uchun analog tizimlar bilan aralashish uchun keng tarqalgan.Bunday moslik tizim integratsiyasini soddalashtiradi, ulardan foydalanish uchun turli amaliy sharoitlarda foydalanish yo'lini ochadi.Xususan, ularning byudjet cheklovlari bilan operatsion samaradorlikni sinxronlashtirish ko'pincha iste'molchilar elektronikasi va sanoat avtomatlashtirish sohasida yoritiladi, bu erda byudjet cheklovlari bilan birlamchi ko'rib chiqiladi.

Pic mikrokontrollerlarining cheklanishi

RIK arxitekturasining foydalari potentsial dasturiy qo'llanmalarning savdosidan tashqari, odatda 35 ta ko'rsatmalarga umumiy miqdorda.Bu murakkab dasturlarda murakkablashishga yordam beradi, bu ishlashni maksimal darajada oshirish uchun ehtiyotkorlik bilan dasturlashni talab qiladi.Bundan tashqari, dizayn bitta aktivorulyatorni o'z ichiga oladi, bu yanada rivojlangan vazifalarni samarali bajarishi mumkin.Cheklangan dastur xotirasi keng kod bazalarini talab qiladigan arizalarni ishlab chiqish imkoniyatini yanada kuchaytiradi.Ilg'or loyihalardagi tajriba ushbu cheklovlarni tugatish va muvaffaqiyatli natijalarga erishish uchun strategik rejalashtirish va innovatsion muammolarni hal qilish zarurligini ta'kidladi.

Pic Mikrokontroler toifalarini chuqur o'rganish

8-sonli rasmli mikrokontrolchilarning turli xil dunyosi to'rt alohida oilaga, har bir turli xil dasturlar va fitnalar darajasi uchun asoslanadi.

Boshlang'ich rasmlar (rasm10, pik12, pik16)

Ushbu asosiy mikrokontrolchilar 12 bitli ko'rsatmalarni ishlatishadi va fundamental ekspleksiyalar bilan bir qatorda cheklangan dastur xotirasida.Ularning iqtisodiy samaradorligi bilan ajralib turadigan soddaligi ularni stsenariylar uchun moslashtiradi, bu esa dizaynning murakkabligi minimal darajada saqlanadigan va energiyadan foydalanish kamtarindir.Ushbu mikrokonontrollerlar o'z vazifalarini sodda martabali kuzatuv va boshqarish operatsiyalari, bu esa hisoblash quvvatini oshirishga talab yo'qligini, masalan, asosiy sensori kuzatuvi va nazorat qilish operatsiyalari.

Oraliq rasmlar (pic16)

Ushbu turkumda 14 bitli ko'rsatmalarni, xotira imkoniyatlarini kengaytirish va periferik integratsiyani kuchaytiradi.Ular samaradorlik va resurslar orasidagi muvozanatni saqlab, mo''tadil murakkablikni o'z ichiga olgan operatsiyalar uchun moslashtiriladi.Amaliy qo'llanmalarda ular ishlashni boshlang'ich avtomatlashtirish doirasi yoki umumiy uy qurilishi kabi muvozanatli resurslarni iste'mol qilish bilan birlashtirish loyihalarda rivojlanmoqdalar.

Ilg'or oraliq rasmlar (pik12, pik16)

Oraliq xususiyatlarga binoan, ushbu mikrokonitollerlar uzluksiz ravishda ishlov berish, yuqori darajadagi ishlov berish, eng samarali ish olib boradigan, hammasi quvvatni kamaytirishda erishgan holda, eng samarali ishlov berish va boshqa periferallarni joriy etishadi.Ularning arxitekturasi ooddiy yangilanishlarga imkon beradigan standart modellarga moslikni ta'minlaydi.Ushbu mikrokonitollerlar uzoq yoki mobil muhitda batareya quvvatiga ega qurilmalar kabi energiya tejashga yo'naltirilgan ishlardan foydalanish uchun juda mos keladi.

Pic18

Pik18 seriyali 16 bitli ko'rsatma, takomillashtirilgan parametrlar va keng qamrovli parametrlar va keng qamrovli parametrlar oralig'ida, murakkab 8 bitli arizalarni juda yaxshi qabul qiladi.Ushbu mikrokonitoltrollar analizatsion elektr energiyasini va sanoat asboblari kabi jiddiy ishlov berish quvvatini va moslashuvchanligini talab qiladigan stsenariylar uchun zarurdir.Ular muhandislar uchun jozibadorlik bilan ajralib turadi, ammo ular ko'p qirrali imkoniyatlarni uyg'unlashtiradi, shuning uchun o'z loyihalarning potentsialini kengaytirmoqdalar.

Arizalar

Ric Mikrokontrollers turli sohalarda keng qamrovli foydalanishni topadi, har bir foyda o'z imkoniyatlaridan foydalanadi:

Iste'molchilar elektronikasi

Iste'moliy elektronikada, rasmli mikrokontrolchilar masofadan boshqarish vositalari va o'yinchoqlari kabi kunlik qurilmalarning funktsional imkoniyatlaridan markaziy hisoblanadi.Ularning energiya sarfi va iqtisodiy samaradorligi iste'molchi tomonidan ishlab chiqaruvchilarni jalb qiladi.Masalan, masofadan boshqarish vositalari mikrokontrollerlardan foydalanib, infraqizilli aloqa protokollarini amalga oshirishga, javobli operatsiyani ta'minlaydi.Ushbu moslashuvchanlik innovatsion xususiyatlarning innovatsion xususiyatlarini integratsiyalashuviga, foydalanuvchi tajribasi va mahsulotni dizaynni takomillashtirishga imkon beradi.

Avtomobil

Avtomobilsozlik aniq dvigatelni boshqarish va murakkab boshqaruv panellari uchun rasmlar sanoatidan foydalaniladi.Dvigatel parametrlarini samarali boshqarish orqali ushbu mikrokonitollerlar yoqilg'i samaradorligi va emissiyani kamaytirish bilan bog'liq.Zamonaviy transport vositalarida, raqamli boshqaruv panellari va boshqaruv modullari turli xil sharoitlarda ishonchli ishlashiga ishonishadi.Ushbu mustahkamlik sohaning eng muhim rolini aks ettiruvchi sohaning kuchli talablarini aks ettiradi.

Sanoat

Sanoat sozlamalarida rasmlar Pic Mikrokonontollerlar texnikalarni oshiradi va jarayonni avtomatlashtirishni osonlashtiradi, operatsion samaradorlikni hal qiladi.Dasturiladigan mantiqiy kontrollerlar (PLCS), turli xil sensorlar bilan o'zaro bog'liqlik uchun ko'p jihatdan aqlli texnologiyalarni qabul qilishda, shu bilan ishlab chiqarish jarayonlarini optimallashtirish va ish vaqtini minimallashtirish.

Tibbiy yordam

Tibbiyot sohasi, ayniqsa monitoring qurilmalarida, ayniqsa monitoring qurilmalari va nasoslarida tibbiyot piksiyasidan sezilarli darajada foyda oladi.Ularning aniq va ishonchli operatsiyasi infuzion nasoslar va diagnostika vositalari kabi muhim dasturlarda hal qiluvchi ahamiyatga ega.Ularning murakkab algoritmlarini qo'llab-quvvatlash, monitoringda monitoringda sog'liqni saqlash darajasi va foydalanish imkoniyatlarini kengaytirishda texnologik taraqqiyotning muhimligini ta'kidlaydi.

Xavfsizlik

Xavfsizlik tizimlarida rasm mikrokontrollerlari mustahkam signalizatsiya tizimlari va foydalanishni boshqarish mexanizmlarining fonini tashkil qiladi.Ularning turli xil sensorlar va aloqa modullari bilan integratsiyalari xavfsizlik echimlarini keng qamrovli echimlarni taqdim etadi.Ushbu sozlash qobiliyatini xavfsizlikning muayyan talablariga mos keladigan imkoniyatlarni keltirib chiqaradi.

Aloqa

Aloqa sektori modemlar va tarmoq interfeyslarida rasmli mikrokontrollerlarni undiradi.Ularning murakkab aloqa protokollarini boshqarish bo'yicha ularning bilimlari zamonaviy tarmoq ehtiyojlariga mos keladi.Ular bugungi o'zaro bog'liq dunyoda zarur bo'lgan infratuzilmani qo'llab-quvvatlab, samarali va ishonchli aloqa moslamalarini ishlab chiqishga yordam beradi.

Ta'lim

Ta'lim muhitida rasmli mikrokontroller dasturlash kontseptsiyasini o'qitish uchun bebahodir.Ularning sodiqligi va ko'p qirraligi talabalarni tizimlar va amaliy dasturiy dasturlarga kiritishga fosh qiladi.Ushbu amaliy yondashuv nazariy bilimlarni haqiqiy dunyo tajribasi bilan, talabalarni texnologiya va muhandislik xizmatlariga ko'proq tayyorlashni kuchaytiradi.

Tez-tez beriladigan savollar [FAQ]

1. Rasm mikrokontrollerini nima aniqlaydi?

Qulonch ashulali pic dasturlashtiriladigan interfeys boshqaruvchilarini boshqaradi va moslashtiriladigan elektron zonalarni anglatadi.Ushbu ayyorliklar aniq vaqt operatsiyalarini amalga oshirishdan tortib ishlab chiqarishni boshqarish funktsiyalarini bajarish uchun aniq vaqt operatsiyalarini bajarish uchun keng qatlamlarni kuchaytirish uchun mo'ljallangan.Haqiqiy dunyoning arizalarida ushbu mikrokonitorlilar o'zlarining ajoyib moslashuvchanligi, deyarli turli xil elektron tizimlarga qo'shilmasdan nishonlanadi.

2. Arduino rasmli mikrokontroler sifatida qanday mos keladi?

Arduino AVTEL AVR mikrokonitorli va mikrochip texnologiyasini yaratish bo'lgan rasmiyatchilik oilasidan ajralib turadi.Ikkala turning ikkala turlari elektron loyihani rivojlantirish sohasidagi malakali element bo'lib xizmat qiladi, ularning aniq arxitekturalari loyihaviy talablarga javob beradigan darajada mos keladi.Arduino platformasi ikkala sevimli mashg'ulot va tajribali mutaxassislar tomonidan nafaqat o'qitish jarayonini, balki innovatsiyalarni rag'batlantiradi.

3. Pic Mikrokontrollers qaysi dasturlash tilidan foydalaniladi?

Pic mikrokontrollerlari, o'rnatilgan C yoki Assamblon tilidan foydalanib dasturlashtirilgan va bu intilishlar ixtisoslashtirilgan dasturiy ta'minotni ishlab chiqish vositalaridan foydalanadi.Dasturlash tilini tanlash loyihaning samaradorligi va muvaffaqiyatlariga katta ta'sir ko'rsatishi mumkin.Ushbu tillarni chuqur anglash, ishlab chiquvchilarni ishlab chiquvchilarni rasmlarning imkoniyatlari, ayniqsa manbalarning cheklangan muhitda ishlashda ishlashda.

4. 8051-sonli rasm mikrokontroler deb hisoblanadimi?

Intel innovatsiyalaridan tug'ilgan 8051 mikrokonitroler, rasm mikrokontrolchilaridan alohida bo'lgan alohida oilaga tegishli.Ushbu ikki turda arxitektura, ko'rsatmalar va ishlash xususiyatlari bo'yicha farqlar ko'rsatilgan.Bunday tafovutlar, muntazam ravishda qo'llaniladigan mikrokonrontroller haqida xabardor bo'lganlar to'g'risida xabardor qilingan tanlovlar amalga oshiradigan bunday farqlar muhim rol o'ynaydi.

5. Qanday qilib rasmlar mikrokontrollerlari qo'llaniladi?

RIC mikrokontrollerlari o'zlarining shaxsiy elektr ta'minoti uchun juda ta'sirli ishlash bilan bog'lanib, ularni sanoatdan foydalanish uchun yaxshi mos keladi.Ular rivojlangan apparat va dasturiy vositalar, shu jumladan rivojlanish va sinov bosqichlarini soddalashtiradigan simulyatorlar va nutqchilar tomonidan qo'llab-quvvatlanadi.Ushbu xususiyatlar ularning avtomatlashtirish va boshqaruv tizimlarida ularning asosiy rolini ta'kidlaydilar, bog'liqlik va operatsion samaradorlik ko'pincha boshqalardan ustundir.