Hva er en mikrokontroller?

Mikrokontrollere er en integrert del av innebygde systemer. En mikrokontroller er i utgangspunktet billig og liten datamaskin på en enkelt brikke som består av en prosessor, et lite minne og programmerbare eksterne innganger. De er ment å brukes i automatisk kontrollerte produkter og enheter for å utføre forhåndsdefinerte og forhåndsprogrammerte oppgaver. For å få et bedre inntrykk av hva som egentlig er en mikrokontroller; la oss se et eksempel på et produkt der mikrokontroller brukes. Et digitalt termometer som viser omgivelsestemperaturen, bruker en mikrokontroller som er koblet til en temperatursensor og en skjermenhet (som LCD). Mikrokontrolleren tar her inngangen fra temperatursensoren i rå form, behandler den og viser den til en liten LCD-skjermenhet i en lesbar form.Tilsvarende brukes en eller flere mikrokontrollere i mange elektroniske enheter i henhold til krav og kompleksitet av applikasjoner.

Hvor de brukes?

Mikrokontrollere brukes i innebygde systemer, i utgangspunktet en rekke produkter og enheter som er en kombinasjon av maskinvare og programvare, og utviklet for å utføre bestemte funksjoner. Noen få eksempler på innebygde systemer der det brukes mikrokontrollere, kan være vaskemaskiner, salgsautomater, mikrobølger, digitale kameraer, biler, medisinsk utstyr, smarttelefoner, smarte klokker, roboter og forskjellige husholdningsapparater.

Hvorfor bruker vi mikrokontrollere?

Microcontrollers brukes til å bruke automatisering i innebygde applikasjoner. Hovedårsaken til den enorme populariteten til mikrokontrollere er deres evne til å redusere størrelsen og kostnadene for et produkt eller design, sammenlignet med et design som er bygget med separat mikroprosessor, minne og inngangs- / utdataenheter.

Ettersom mikrokontrollere har funksjoner som innebygd mikroprosessor, RAM, ROM, serielle grensesnitt, parallelle grensesnitt, analog til digital omformer (ADC), digital til analog omformer (DAC) osv. Som gjør det enkelt å bygge applikasjoner rundt det. I tillegg gir mikrokontrollers programmeringsmiljø store muligheter for å kontrollere de forskjellige applikasjonstypene i henhold til deres behov.

Hva er de forskjellige typene mikrokontrollere?

Det er et bredt utvalg av mikrokontrollere tilgjengelig i markedet. Ulike selskaper som Atmel, ARM, Microchip, Texas Instruments, Renesas, Freescale, NXP Semiconductors, etc. produserer forskjellige typer mikrokontrollere med forskjellige typer funksjoner. Når man ser på forskjellige parametere som programmerbart minne, blitsstørrelse, forsyningsspenning, inngangs- / utgangspinner, hastighet osv., Kan man velge riktig mikrokontroller for deres applikasjon.

La oss ta en titt på disse parametrene og forskjellige typer mikrokontrollere i henhold til disse parametrene.

Databuss (bitstørrelse):

Når de klassifiseres i henhold til bitstørrelsen, varierer de fleste mikrokontrollere fra 8-bit til 32 bit (høyere bit-mikrokontrollere er også tilgjengelig). I en 8-biters mikrokontroller består databussen av 8 datalinjer, mens i en 16-biters mikrokontroller består databussen av 16 datalinjer og så videre for 32-biters og høyere mikrokontroller.

Hukommelse:

Mikrokontrollere trenger minne (RAM, ROM, EPROM, EEPROM, flash-minne osv.) For å lagre programmer og data. Mens noen mikrokontrollere har innebygd minnebrikker, mens andre krever at et eksternt minne skal kobles til. Disse kalles henholdsvis innebygde minnemikrokontrollere og eksterne minnemikrokontrollere. Innebygd minnestørrelse varierer også i forskjellige typer mikrokontrollere, og generelt vil du finne mikrokontrollere med minne på 4B til 4Mb.

Antall inngangs- / utgangspinner:

Mikrokontrollere varierer avhengig av antall pin-størrelser for inngang-utgang. Man kan velge en spesifikk mikrokontroller i henhold til applikasjonskravet.

Instruksjonssett:

Det er to typer instruksjonssett - RISC og CISC. En mikrokontroller kan bruke RISC (Reduced Instruction Set Computer) eller CISC (Complex Instruction Set Computer). Som navnet antyder reduserer RISC driftstiden som definerer klokkesyklusen til en instruksjon; mens CISC tillater å bruke en instruksjon som et alternativ til mange instruksjoner.

Minne Arkitektur:

Det er to typer mikrokontrollere - Harvard-minnearkitektur-mikrokontrollere og Princeton-minnearkitektur-mikrokontrollere.

Her er noen populære mikrokontrollere blant studenter og hobbyister.

8051-serien med mikrokontrollere (8-bit)

AVR-mikrokontrollere av Atmel (ATtiny, ATmega-serien)

Microchips PIC-serie mikrokontrollere

Texas Instruments mikrokontrollere som MSP430

ARM Microcontrollers

Funksjoner av mikrokontrollere

Microcontrollers brukes i innebygde systemer for deres forskjellige funksjoner. Som vist i blokkdiagrammet nedenfor for en mikrokontroller, består den av prosessor, I / O-pinner, serielle porter, tidtakere, ADC, DAC og Interrupt Control.

Prosessor eller CPU

Prosessor er hjernen til en mikrokontroller. Når du får tilgang til inngangspinnene og instruksjoner gjennom programmer, behandler den dataene deretter og gir på utgangspinnene.

Hukommelse

Minnebrikker er integrert i en mikrokontroller for å lagre alle programmer og data. Det kan være forskjellige typer minne integrert i mikrokontrollere som RAM, ROM, EPROM, EEPROM, Flash-minne, etc.

Inngang-utgangsporter

Hver mikrokontroller har inngangsporter. Avhengig av typen mikrokontrollere, kan antall inngangsutgangspinner variere. De brukes til å grensesnitt med eksterne inngangs- og utdataenheter som sensorer, skjermenheter osv.

Serielle porter

De letter mikrocontrollere serielt grensesnitt med andre eksterne enheter. En seriell port er et serielt kommunikasjonsgrensesnitt der informasjon overføres inn eller ut en og en om gangen.

ADC og DAC

Noen ganger trenger innebygde systemer å konvertere data fra digital til analog og omvendt. Så de fleste mikrokontrollere er integrert med innebygd ADC (Analog til Digital Converter) og DAC (Digital til Analog Converters) for å utføre den nødvendige konverteringen.

Tidtakere

Timere og tellere er viktige deler av innebygde systemer. De er nødvendige for forskjellige operasjoner som pulsgenerering, telle eksterne pulser, modulering, svingning, etc.

Avbryt kontrollen

Avbruddskontroll er en av de kraftige funksjonene til mikrokontrollere. Det er en slags varsel som avbryter den pågående prosessen og instruerer om å utføre oppgaven definert av avbruddskontroll.

For å oppsummere alt dette er mikrokontrollere slags kompakte mini-datamaskiner som er designet for å utføre spesifikke oppgaver i innebygde systemer. Med et bredt spekter av funksjoner er deres betydning og bruk enorme, og de finnes i produkter og enheter i alle bransjer.