NUC975DK61Y – Ինտեգրված սխեմաներ, ներկառուցված, միկրոկառավարիչներ – NUVOTON Technology Corporation

1 Միկրոկառավարիչի սահմանում

Քանի որ միկրոկառավարիչը թվաբանական տրամաբանական միավորն է, հիշողությունը, ժմչփը/հաշվիչը և տարբեր / O սխեմաներ և այլն, որոնք ինտեգրված են չիպի մեջ, որը կազմում է հիմնական ամբողջական հաշվողական համակարգ, այն նաև հայտնի է որպես մեկ չիպային միկրոհամակարգիչ:

Ծրագիրը միկրոկառավարիչի հիշողության մեջ, որը սերտորեն օգտագործվում է միկրոկառավարիչի ապարատային և ծայրամասային ապարատային սխեմաների հետ, տարբերվում է ԱՀ-ի ծրագրաշարից և կոչվում է միկրոկառավարիչ ծրագիր որպես որոնվածը:Ընդհանրապես, միկրոպրոցեսորը պրոցեսոր է մեկ ինտեգրալ շղթայի վրա, մինչդեռ միկրոկոնտրոլերը՝ պրոցեսոր, ROM, RAM, VO, ժամանակաչափ և այլն, բոլորը մեկ ինտեգրալ շղթայի վրա:Համեմատած CPU-ի հետ՝ միկրոկոնտրոլերը չունի այդքան հզոր հաշվողական հզորություն, չունի նաև MemoryManaaement Unit, ինչը թույլ է տալիս միկրոկոնտրոլերը կատարել միայն որոշ համեմատաբար պարզ և պարզ հսկողություն, տրամաբանություն և այլ առաջադրանքներ, և այն լայնորեն օգտագործվում է սարքավորումների կառավարման, սենսորային ազդանշանի մշակման մեջ: և այլ ոլորտներ, ինչպիսիք են որոշ կենցաղային տեխնիկա, արդյունաբերական սարքավորումներ, էլեկտրական գործիքներ և այլն:

2 Միկրոկարգավորիչի կազմը

Միկրոկառավարիչը բաղկացած է մի քանի մասերից՝ կենտրոնական պրոցեսոր, հիշողություն և մուտք/ելք.

- Կենտրոնական պրոցեսոր.

Կենտրոնական պրոցեսորը MCU-ի հիմնական բաղադրիչն է, ներառյալ օպերատորի և վերահսկիչի երկու հիմնական մասերը:

-Օպերատոր

Օպերատորը բաղկացած է թվաբանական և տրամաբանական միավորից (ALU), կուտակիչից և ռեգիստրներից և այլն: ALU-ի դերը մուտքային տվյալների վրա թվաբանական կամ տրամաբանական գործողություններ կատարելն է:ALU-ն ի վիճակի է ավելացնել, հանել, համապատասխանեցնել կամ համեմատել այս երկու տվյալների չափը և վերջապես պահպանել արդյունքը կուտակիչում:

Օպերատորն ունի երկու գործառույթ.

(1) Տարբեր թվաբանական գործողություններ կատարելու համար.

(2) Կատարել տարբեր տրամաբանական գործողություններ և կատարել տրամաբանական թեստեր, ինչպիսիք են զրոյական արժեքի թեստը կամ երկու արժեքների համեմատությունը:

Օպերատորի կողմից կատարվող բոլոր գործողությունները ուղղորդվում են վերահսկիչի հսկիչ ազդանշաններով, և մինչ թվաբանական գործողությունը տալիս է թվաբանական արդյունք, տրամաբանական գործողությունը տալիս է դատավճիռ:

- Վերահսկիչ

Կարգավորիչը կազմված է ծրագրի հաշվիչից, հրահանգների ռեգիստրից, հրահանգների ապակոդավորիչից, ժամանակի գեներատորից և գործառնական կարգավորիչից և այլն: Դա «որոշումներ կայացնող մարմինն» է, որը տալիս է հրամաններ, այսինքն կոորդինացնում և ղեկավարում է ամբողջ միկրոհամակարգչային համակարգի աշխատանքը:Նրա հիմնական գործառույթներն են.

(1) Հիշողությունից հրահանգ հանելու և հիշողության մեջ հաջորդ հրահանգի գտնվելու վայրը նշելու համար:

(2) վերծանել և ստուգել հրահանգը և ստեղծել համապատասխան գործողության կառավարման ազդանշան՝ նշված գործողության կատարումը հեշտացնելու համար:

(3) Ուղղորդում և վերահսկում է տվյալների հոսքի ուղղությունը պրոցեսորի, հիշողության և մուտքային և ելքային սարքերի միջև:

Միկրոպրոցեսորը փոխկապակցում է ALU-ի, հաշվիչների, գրանցումների և կառավարման բաժինը ներքին ավտոբուսի միջոցով, և արտաքին ավտոբուսի միջոցով միանում է արտաքին հիշողության և մուտքային/ելքային ինտերֆեյսի սխեմաներին:Արտաքին ավտոբուսը, որը նաև կոչվում է համակարգի ավտոբուս, բաժանված է տվյալների ավտոբուսի DB, հասցեի ավտոբուսի AB և կառավարման ավտոբուսի CB-ի և միացված է տարբեր ծայրամասային սարքերի մուտքային/ելքային ինտերֆեյսի սխեմայի միջոցով:

-Հիշողություն

Հիշողությունը կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի՝ տվյալների հիշողություն և ծրագրային հիշողություն:

Տվյալների հիշողությունն օգտագործվում է տվյալների պահպանման համար, իսկ ծրագրերի պահեստավորումը՝ ծրագրերն ու պարամետրերը պահելու համար:

- Մուտք/Ելք - Տարբեր սարքերի միացում կամ վարում

Սերիական կապի նավահանգիստները՝ տվյալների փոխանակում MCU-ի և տարբեր ծայրամասային սարքերի միջև, ինչպիսիք են UART, SPI, 12C և այլն:

3 Միկրոկարգավորիչների դասակարգում

Ըստ բիթերի քանակի՝ միկրոկոնտրոլերները կարելի է դասակարգել՝ 4 բիթ, 8 բիթ, 16 բիթ և 32 բիթ:Գործնական կիրառություններում 32-բիթանոց հաշիվները կազմում են 55%, 8-բիթանոց հաշիվները կազմում են 43%, 4-բիթանոց հաշիվները կազմում են 2%, իսկ 16-բիթանոց հաշիվները կազմում են 1%:

Կարելի է տեսնել, որ 32-բիթանոց և 8-բիթանոց միկրոկոնտրոլերներն այսօր ամենաշատ օգտագործվող միկրոկոնտրոլերներն են:
Բիթերի քանակի տարբերությունը չի ներկայացնում լավ կամ վատ միկրոպրոցեսորները, ոչ այնքան մեծ է բիթերի թիվը, այնքան լավ է միկրոպրոցեսորը, և որքան փոքր չէ բիթերի թիվը, այնքան վատն է միկրոպրոցեսորը:

8-բիթանոց MCU-ները բազմակողմանի են.նրանք առաջարկում են պարզ ծրագրավորում, էներգաարդյունավետություն և փոքր փաթեթի չափ (որոշներն ունեն ընդամենը վեց կապում):Բայց այս միկրոկառավարիչները սովորաբար չեն օգտագործվում ցանցային և հաղորդակցման գործառույթների համար:

Ամենատարածված ցանցային արձանագրությունները և հաղորդակցության ծրագրային փաթեթները 16 կամ 32 բիթանոց են:Կապի ծայրամասային սարքերը հասանելի են որոշ 8-բիթանոց սարքերի համար, սակայն 16- և 32-բիթանոց MCU-ները հաճախ առավել արդյունավետ ընտրություն են:Այնուամենայնիվ, 8-բիթանոց MCU-ները սովորաբար օգտագործվում են տարբեր հսկողության, զգայության և ինտերֆեյսի ծրագրերի համար:

Ճարտարապետական ​​առումով միկրոկառավարիչները կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի՝ RISC (Reduced Instruction Set Computers) և CISC (Complex Instruction Set Computers):

RISC-ը միկրոպրոցեսոր է, որն իրականացնում է համակարգչային հրահանգների ավելի քիչ տեսակներ և առաջացել է 1980-ականներին MIPS հիմնական համակարգով (այսինքն՝ RISC մեքենաներ), իսկ RISC մեքենաներում օգտագործվող միկրոպրոցեսորները միասին կոչվում են RISC պրոցեսորներ:Այսպիսով, այն կարող է ավելի արագ տեմպերով կատարել գործողություններ (վայրկյանում միլիոնավոր ավելի շատ հրահանգներ կամ MIPS):Քանի որ համակարգիչները պահանջում են լրացուցիչ տրանզիստորներ և շղթայի տարրեր յուրաքանչյուր հրահանգի տիպի կատարման համար, այնքան մեծ է համակարգչային հրահանգների հավաքածուն միկրոպրոցեսորն ավելի բարդ և ավելի դանդաղ է կատարում գործողություններ:

CISC-ն ներառում է միկրոհրահանգների հարուստ հավաքածու, որոնք պարզեցնում են պրոցեսորի վրա աշխատող ծրագրերի ստեղծումը:Հրահանգները կազմված են անսամբլի լեզվից, և որոշ ընդհանուր գործառույթներ, որոնք ի սկզբանե իրականացվել են ծրագրային ապահովման միջոցով, փոխարենն իրականացվում են ապարատային հրահանգների համակարգով:Այդպիսով, ծրագրավորողի աշխատանքը զգալիորեն կրճատվում է, և որոշ ավելի ցածր կարգի գործողություններ կամ գործողություններ միաժամանակ մշակվում են յուրաքանչյուր հրահանգի ժամանակահատվածում՝ համակարգչի կատարման արագությունը մեծացնելու համար, և այս համակարգը կոչվում է բարդ հրահանգների համակարգ:

4 Ամփոփում

Այսօրվա ավտոմոբիլային էլեկտրոնիկայի ինժեներների համար լուրջ մարտահրավեր է էժան, անփորձանք, և նույնիսկ խափանման դեպքում կարող են աշխատել ավտոմոբիլային համակարգերը, մեքենայի աշխատանքի արդյունավետությունը այս պահին աստիճանաբար բարելավվելն է, միկրոկոնտրոլերներից ակնկալվում է, որ կբարձրացնեն արդյունավետությունը: ավտոմոբիլային էլեկտրոնային կառավարման միավորներ.