NUC975DK61Y – Integrerte kretser, innebygde, mikrokontrollere – NUVOTON Technology Corporation

1 Mikrokontrollerdefinisjon

Ettersom mikrokontrolleren er den aritmetiske logiske enheten, minnet, tidtakeren/kalkulatoren og ulike / O-kretser osv. integrert i en brikke, og utgjør et grunnleggende komplett datasystem, er den også kjent som en enkeltbrikkes mikrodatamaskin.

Programmet i mikrokontrollerminnet som brukes tett med mikrokontrollermaskinvaren og perifere maskinvarekretser, skiller seg fra programvaren til PC-en, og kalles mikrokontrollerprogrammet som fastvare.Vanligvis er en mikroprosessor en CPU på en enkelt integrert krets, mens en mikrokontroller er en CPU, ROM, RAM, VO, timer, etc. alt på en enkelt integrert krets.Sammenlignet med CPU, har ikke mikrokontrolleren så kraftig datakraft, og den har heller ikke MemoryManaaement Unit, som gjør at mikrokontrolleren bare kan håndtere noen relativt enkle og enkle kontroll-, logikk- og andre oppgaver, og den er mye brukt i utstyrskontroll, sensorsignalbehandling og andre felt, for eksempel noen husholdningsapparater, industrielt utstyr, elektroverktøy, etc.

2 Sammensetningen av mikrokontrolleren

Mikrokontrolleren består av flere deler: sentral prosessor, minne og inngang/utgang:

- Sentral prosessor:

Den sentrale prosessoren er kjernekomponenten i MCU, inkludert de to hoveddelene av operatøren og kontrolleren.

-Operatør

Operatøren består av aritmetisk og logisk enhet (ALU), akkumulator og registre osv. ALUs rolle er å utføre aritmetiske eller logiske operasjoner på innkommende data.ALU er i stand til å addere, subtrahere, matche eller sammenligne størrelsen på disse to dataene, og til slutt lagre resultatet i akkumulatoren.

Operatøren har to funksjoner:

(1) For å utføre ulike aritmetiske operasjoner.

(2) For å utføre ulike logiske operasjoner og å utføre logiske tester, for eksempel en nullverditest eller en sammenligning av to verdier.

Alle operasjoner utført av operatøren styres av kontrollsignaler fra kontrolleren, og mens en aritmetisk operasjon gir et aritmetisk resultat, gir en logisk operasjon en dom.

-Kontroller

Kontrolleren er sammensatt av programteller, instruksjonsregister, instruksjonsdekoder, tidsgenerator og operasjonskontroller osv. Det er "beslutningsorganet" som utsteder kommandoer, dvs. koordinerer og styrer driften av hele mikrodatasystemet.Dens hovedfunksjoner er:

(1) For å hente en instruksjon fra minnet og angi plasseringen av neste instruksjon i minnet.

(2) For å dekode og teste instruksjonen og generere det tilsvarende operasjonskontrollsignalet for å lette utførelsen av den spesifiserte handlingen.

(3) Styrer og kontrollerer retningen for dataflyt mellom CPU, minne og inngangs- og utgangsenheter.

Mikroprosessoren kobler sammen ALU, tellere, registre og kontrollseksjonen gjennom den interne bussen, og kobler til det eksterne minnet og inngangs/utgangsgrensesnittkretsene gjennom den eksterne bussen.Den eksterne bussen, også kalt systembussen, er delt inn i databussen DB, adressebussen AB og styrebussen CB, og kobles til ulike perifere enheter gjennom inngang/utgangsgrensesnittkretsen.

-Hukommelse

Minne kan deles inn i to kategorier: dataminne og programminne.

Dataminne brukes til å lagre data og programlagring brukes til å lagre programmer og parametere.

-Input/Output -Kobling eller kjøring av forskjellige enheter

Serielle kommunikasjonsporter - utveksle data mellom MCU og forskjellige perifere enheter, som UART, SPI, 12C, etc.

3 Klassifisering av mikrokontroller

Når det gjelder antall biter, kan mikrokontrollere klassifiseres i: 4-bit, 8-bit, 16-bit og 32-bit.I praktiske applikasjoner står 32-bit for 55 %, 8-bit står for 43 %, 4-bit står for 2 % og 16-bit står for 1 %

Det kan sees at 32-biters og 8-biters mikrokontrollere er de mest brukte mikrokontrollerne i dag.
Forskjellen i antall bits representerer ikke de gode eller dårlige mikroprosessorene, ikke jo høyere antall bits jo bedre er mikroprosessoren, og ikke jo lavere antall bits jo dårligere er mikroprosessoren

8-bits MCUer er allsidige;de tilbyr enkel programmering, energieffektivitet og liten pakkestørrelse (noen har bare seks pinner).Men disse mikrokontrollerne brukes vanligvis ikke til nettverks- og kommunikasjonsfunksjoner.

De vanligste nettverksprotokollene og kommunikasjonsprogramvarestablene er 16- eller 32-biters.Kommunikasjonsutstyr er tilgjengelig for noen 8-bits enheter, men 16- og 32-bits MCU-er er ofte det mer effektive valget.Ikke desto mindre brukes 8-bits MCU-er vanligvis for en rekke kontroll-, sensing- og grensesnittapplikasjoner.

Arkitektonisk kan mikrokontrollere deles inn i to kategorier: RISC (Reduced Instruction Set Computers) og CISC (Complex Instruction Set Computers).

RISC er en mikroprosessor som utfører færre typer datainstruksjoner og har sin opprinnelse på 1980-tallet med MIPS stormaskin (dvs. RISC-maskiner), og mikroprosessorene som brukes i RISC-maskiner kalles samlet RISC-prosessorer.På denne måten er den i stand til å utføre operasjoner med en raskere hastighet (millioner flere instruksjoner per sekund, eller MIPS).Fordi datamaskiner krever ekstra transistorer og kretselementer for å utføre hver instruksjonstype, jo større datamaskininstruksjonssettet gjør mikroprosessoren mer kompleks og utfører operasjoner saktere.

CISC inkluderer et rikt sett med mikroinstruksjoner som forenkler opprettelsen av programmer som kjører på prosessoren.Instruksjonene er sammensatt av assemblerspråk, og noen vanlige funksjoner som opprinnelig ble implementert av programvare, implementeres av maskinvareinstruksjonssystem i stedet.Programmererens arbeid reduseres dermed mye, og enkelte operasjoner eller operasjoner av lavere orden behandles samtidig i hver instruksjonsperiode for å øke utførelseshastigheten til datamaskinen, og dette systemet kalles komplekst instruksjonssystem.

4 Sammendrag

En alvorlig utfordring for dagens bilelektronikk ingeniører er å bygge en rimelig, problemfri, og selv i tilfelle feil kan fungere bilsystemer, i bilens ytelse gradvis forbedres i øyeblikket, forventes mikrokontrollere å forbedre ytelsen elektroniske kontrollenheter for biler.