Тема проекта
<< Микроконтроллеры и устройства на их основе >>
Цель проекта: Разобраться в видах и принципе работы
микроконтроллеров.
Содержание:
1.Микроконтроллер и его архитектура
2.Типы микроконтроллеров и их особенности
3.Устройства на основе микроконтроллеров
Введение
Актуальность микроконтроллеров
В настоящее время в системах управления и обработки данных все чаще применяются микроконтроллеры, решающие широкий спектр задач. Однокристальные микроконтроллеры (ОМК) являются наиболее массовым видом устройств современной микропроцессорной техники, годовой объем выпуска которых составляет более 2,5 млрд. штук. Интегрируя на одном кристалле высокопроизводительный процессор, память и набор периферийных схем, ОМК позволяют с минимальными затратами реализовать высокоэффективные системы и устройства управления различными объектами (процессами).
Система управления, в зависимости от сложности решаемых ею задач, может быть реализована на основе специализированной интегральной схемы, многокристальной микропроцессорной системы (МПС) или на основе ОМК. Применение МПС, выполненной в виде модульной конструкции, или однокристального микроконтроллера позволяет «встроить» систему управления непосредственно в управляемый объект. Поэтому для характеристики систем управления данного класса в настоящее время широко используется термин «встроенная система» Этот термин обозначает вычислительную систему, входящую неотъемлемой частью в состав другой системы, или, что более точно, - аппаратные средства обработки данных и программное обеспечение, формирующие управляющий компонент какой-либо технической метасистемы, который должен функционировать при минимальном вмешательстве человека.
Итак, микроконтроллер - это небольшая микросхема, на кристалле которой собран настоящий микрокомпьютер! Это означает, что внутри одной микросхемы смонтировали процессор, память (ПЗУ и ОЗУ), периферийные устройства, заставили их работать и взаимодействовать между собой и внешним миром с помощью специальной микропрограммы, которая храниться внутри микроконтроллера.
Основное назначение микроконтроллеров – это управление различными электронными устройствами. Таким образом, они применяются не только в персональных компьютерах, но и почти во всей бытовой технике, автомобилях, телевизорах, промышленных роботах, даже в военных радиолокаторах.
Можно сказать, что микроконтроллер это универсальный инструмент управления электронными устройствами, причем алгоритм управления вы закладываете в него сами и можете в любое время его поменять в зависимости от задачи, возложенной на микроконтроллер.
Архитектура микроконтроллера - это, говоря простым языком, его внутреннее устройство. Можно сказать, что это некая структурная схема, которая содержит основные элементы, из которых состоит микроконтроллер.
Архитектура микроконтроллера позволяет понять, как устроен микроконтроллер конкретного семейства на уровне основных функциональных узлов. То есть архитектура описывает устройство микроконтроллера на уровне “железа”.
Имеются различные классификации архитектур по разным параметрам. Например, по количеству и скорости выполнения команд. Или по назначению (графические, математические, обработки сигналов и т.п.).
Кроме того, существует такое понятие, как архитектура команд микроконтроллера (микропроцессора). Это совместимость с определённым набором команд (например, с набором инструкции Intel x86), а также структура команд и способ выполнения команд.
Например, современные 32–разрядные процессоры х86 с архитектурой IA–32 (Intel Architecture — 2 bit) имеют стандартный набор регистров, общую систему основных команд, одинаковые способы организации и адресации памяти, защиты памяти и обслуживания прерываний. Отметим, что понятие архитектуры в большей степени характеризует свойства системы, чем устройства.
ТИПЫМИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ И ИХ ОСОБЕННОСТИ
Встраиваемые микроконтроллеры
Основное назначение встраиваемых микроконтроллеров – обеспечить с помощью недорогих средств гибкое (программируемое) управление объектами и связь с внешними устройствами. Эти микроконтроллеры не предназначены для реализации комплекса сложных функций, но они способны обеспечить эффективное управление во многих областях применения.
Встраиваемые микроконтроллеры содержат значительное число вспомогательных устройств, благодаря чему обеспечивается их включение в реализуемую систему с использованием минимального количества дополнительных компонентов.
В состав этих микроконтроллеров обычно входят:
−схема начального запуска процессора (Reset);
−генератор тактовых импульсов;
−центральный процессор;
−память программ (ROM) и программный интерфейс;
−память данных (RAM);
−средства ввода-вывода данных;
−таймеры, фиксирующие число командных циклов.
Все эти возможности значительно увеличивают гибкость применения микроконтроллеров и делают более простым процесс разработки систем на их основе.