Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Мікроконтролер



План:


Введення

Мікроконтролер 1993 року з УФ стиранням пам'яті 62E40 європейської фірми STMicroelectronics
Мікроконтролер ATtiny2313 американської фірми Atmel
СБИС контролера на платі управління жорстким диском Fujitsu MAP3735NC

Мікроконтролер ( англ. Micro Controller Unit, MCU ) - мікросхема, призначена для управління електронними пристроями. Типовий мікроконтроллер поєднує в собі функції процесора і периферійних пристроїв, містить ОЗУ або ПЗУ. По суті, це однокристальний комп'ютер, здатний виконувати прості завдання.


1. Історія

З появою однокристальних мікро-ЕОМ пов'язують початок ери масового застосування комп'ютерної автоматизації в галузі управління. Мабуть, ця обставина і визначило термін "контролер" ( англ. controller - Регулятор, керуючий пристрій).

У зв'язку зі спадом вітчизняного виробництва та збільшення імпорту техніки, у тому числі обчислювальної, термін "мікроконтроллер" (МК) витіснив з ужитку раніше використовувався термін "однокристальна мікро-ЕОМ".

Перший патент на однокристальних мікро-ЕОМ був виданий в 1971 інженерам М. Кочрену і Г. Буну, співробітникам американської Texas Instruments. Саме вони запропонували на одному кристалі розмістити не тільки процесор, але і пам'ять з пристроями введення-виведення.

В 1976 [1] американська фірма Intel випускає мікроконтролер i8048. Через 4 роки, в 1980 році, Intel випускає наступний мікроконтролер: i8051. Вдалий набір периферійних пристроїв, можливість гнучкого вибору зовнішньої або внутрішньої програмної пам'яті і прийнятна ціна забезпечили цьому мікроконтролеру успіх на ринку. З точки зору технології мікроконтролер i8051 був для свого часу дуже складним виробом - у кристалі було використано 128 тис. транзисторів, що в 4 рази перевищувало кількість транзисторів в 16-розрядному мікропроцесорі i8086.

На сьогоднішній день існує більше 200 модифікацій мікроконтролерів, сумісних з i8051, що випускаються двома десятками компаній, і велика кількість мікроконтролерів інших типів. Популярністю у розробників користуються 8-бітові мікроконтролери PIC фірми Microchip Technology і AVR фірми Atmel, 16-бітові MSP430 фірми TI, а також 32-бітові мікроконтролери, архітектури ARM, яку розробляє фірма ARM Limited і продає ліцензії іншим фірмам для їх виробництва. Незважаючи на популярність в Росії мікроконтролерів згаданих вище, за даними Gartner Grup від 2009 року світовий рейтинг за обсягом продажів виглядає інакше [2] перше місце з великим відривом займає Renesas Electronics на другому Freescale, на третьому Samsung, потім йдуть Microchip і TI, далі всі інші.

В СРСР велися розробки оригінальних мікроконтролерів, також освоювався випуск клонів найбільш вдалих зарубіжних зразків [3] [4] [5] , [6].
В 1979 в СРСР НДІ ТТ розробили однокристальних 16-розрядну ЕОМ К1801ВЕ1, мікроархітектура якої називалася "Електроніка НЦ".


2. Опис

При проектуванні мікроконтролерів доводиться дотримувати баланс між розмірами і вартістю з одного боку і гнучкістю і продуктивністю з іншого. Для різних додатків оптимальне співвідношення цих і інших параметрів може розрізнятися дуже сильно. Тому існує величезна кількість типів мікроконтролерів, що відрізняються архітектурою процесорного модуля, розміром і типом вбудованої пам'яті, набором периферійних пристроїв, типом корпусу і т. д. На відміну від звичайних комп'ютерних мікропроцесорів, в мікроконтролерах часто використовується Гарвардська архітектура пам'яті, тобто роздільне зберігання даних і команд в ОЗУ і ПЗУ відповідно. [7]

Крім ОЗУ, мікроконтроллер може мати вбудовану незалежну пам'ять для зберігання програми і даних. У багатьох контролерах взагалі немає шин для підключення зовнішньої пам'яті. Найбільш дешеві типи пам'яті допускають лише одноразовий запис. Такі пристрої підходять для масового виробництва в тих випадках, коли програма контролера не оновлюватиметься. Інші модифікації контролерів володіють можливістю багаторазового перезапису енергонезалежній пам'яті.

Неповний список периферії, яка може бути присутнім в мікроконтролерах, включає в себе:

Обмеження за ціною і енергоспоживанню стримують також зростання тактової частоти контроллерів. Хоча виробники прагнуть забезпечити роботу своїх виробів на високих частотах, вони, в той же час, надають замовникам вибір, випускаючи модифікації, розраховані на різні частоти і напруги живлення. У багатьох моделях мікроконтролерів використовується статична пам'ять для ОЗП і внутрішніх регістрів. Це дає контролеру можливість працювати на менших частотах і навіть не втрачати дані при повній зупинці тактового генератора. Часто передбачені різні режими енергозбереження, в яких відключається частина периферійних пристроїв і обчислювальний модуль.


2.1. Відомі сімейства

  • ARM (ARM Limited)
  • PIC (Microchip)

3. Застосування

Використання в сучасному мікроконтролері достатнього потужного обчислювального пристрою з широкими можливостями, побудованого на одній мікросхемі замість цілого набору, значно знижує розміри, енергоспоживання і вартість побудованих на його базі пристроїв. Використовуються в управлінні різними пристроями та їх окремими блоками:

  • в обчислювальній техніці: материнські плати, контролери дисководів жорстких і гнучких дисків, CD і DVD;
  • електроніці та різноманітних пристроях побутової техніки, в якій використовується електронні системи управління - пральних машинах, мікрохвильових печах, посудомийних машинах, телефонах і сучасних приладах;

У промисловості:

У той час як 8-розрядні процесори загального призначення повністю витиснені продуктивнішими моделями, 8-розрядні мікроконтролери продовжують широко використовуватися. Це пояснюється тим, що існує велика кількість застосувань, в яких не потрібна висока продуктивність, але важлива низька вартість. У той же час, є мікроконтролери, що володіють великими обчислювальними можливостями, наприклад цифрові сигнальні процесори.


4. Програмування

Програмування мікроконтролерів зазвичай здійснюється на мові асемблера або Сі, хоча існують компілятори для інших мов, наприклад, Форту. Використовуються також вбудовані інтерпретатори Бейсіка.
Відомі компілятори Сі для МК:

  • CodeVisionAVR (для AVR)
  • IAR [1] (для будь-яких МК)
  • ICC (для AVR, MSP430, ARM7, Motorola)
  • WinAVR (для AVR)
  • Keil (для архітектури 8051 і ARM)
  • HiTECH (для архітектури 8051 і PIC від Microchip)

Для налагодження програм використовуються програмні симулятори (спеціальні програми для персональних комп'ютерів, що імітують роботу мікроконтролера), внутрісхемний емулятори (електронні пристрої, що імітують мікроконтролер, які можна підключити замість нього до розробляється вбудованому пристрою) і інтерфейс JTAG.


Література

  • Бродин В. Б., Калінін А. В. Системи на мікроконтролерах і БІС програмованої логіки. - М .: ЕКОМ, 2002. - ISBN 5-7163-0089-8
  • Жан М. Раба, Ананта Чандракасан, Борівож Николич. Цифрові інтегральні схеми. Методологія проектування = Digital Integrated Circuits. - 2-е изд. - М .: Вільямс, 2007. - ISBN 0-13-090996-3
  • Мікушіних А. Цікаво про мікроконтролерах. - М .: БХВ-Петербург, 2006. - ISBN 5-94157-571-8
  • Новиков Ю. В., Скоробогатов П. К. Основи мікропроцесорної техніки. Курс лекцій. - М .: Інтернет-університет інформаційних технологій, 2003. - ISBN 5-7163-0089-8
  • Фрунзе А. В. Мікроконтролери? Це ж просто!. - М .: ТОВ "ВД СКІМ", 2002. - Т. 1. - ISBN 5-94929-002-X
  • Фрунзе А. В. Мікроконтролери? Це ж просто!. - М .: ТОВ "ВД СКІМ", 2002. - Т. 2. - ISBN 5-94929-003-8
  • Фрунзе А. В. Мікроконтролери? Це ж просто!. - М .: ТОВ "ВД СКІМ", 2003. - Т. 3. - ISBN 5-94929-003-7

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru