Thể loại: Bài viết nổi bật » Tự động hóa nhà
Số lượt xem: 189984
Bình luận về bài viết: 7
Vi điều khiển là gì - mục đích, thiết bị, phần mềm
Vi điều khiển - Đây là một con chip đặc biệt được thiết kế để điều khiển các thiết bị điện tử khác nhau. Bộ vi điều khiển lần đầu tiên xuất hiện cùng năm với bộ vi xử lý đa năng (1971).
Các nhà phát triển vi điều khiển đã đưa ra một ý tưởng khéo léo - để kết hợp bộ xử lý, bộ nhớ, ROM và các thiết bị ngoại vi bên trong một vỏ bọc trông giống như một vi mạch thông thường. Kể từ đó, việc sản xuất vi điều khiển hàng năm nhiều lần vượt quá sản xuất bộ xử lý và nhu cầu về chúng không giảm.
Bộ vi điều khiển được sản xuất bởi hàng chục công ty và không chỉ các bộ vi điều khiển 32 bit hiện đại được sản xuất mà còn cả 16 và thậm chí là 8 bit (như i8051 và các chất tương tự). Trong mỗi gia đình, bạn thường có thể tìm thấy các mô hình gần như giống hệt nhau, khác nhau về tốc độ CPU và kích thước bộ nhớ.
Thực tế là vi điều khiển chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống nhúng, trong đồ chơi, trong máy công cụ, trong các thiết bị gia dụng đại chúng, trong tự động hóa nhà - nơi bạn không cần sức mạnh của bộ xử lý, mà là sự cân bằng giữa giá cả và chức năng đủ.
Đó là lý do tại sao các loại vi điều khiển lâu đời nhất vẫn được sử dụng - chúng có thể làm được rất nhiều: từ tự động mở cửa và bật tưới cỏ cho đến tích hợp vào hệ thống nhà thông minh. Đồng thời, có những bộ vi điều khiển mạnh hơn có thể thực hiện hàng trăm triệu thao tác mỗi giây và được gắn với các thiết bị ngoại vi vào răng. Họ có nhiệm vụ tương ứng. Do đó, trước tiên, nhà phát triển đánh giá tác vụ và chỉ sau đó chọn phần cứng phù hợp cho nó.
Cho đến nay, có hơn 200 sửa đổi của vi điều khiển tương thích với i8051, được sản xuất bởi hai chục công ty và một số lượng lớn các loại vi điều khiển khác. Các nhà phát triển phổ biến với các bộ vi điều khiển PIC 8 bit của Microchip Technology và AVR từ Atmel, MSP430 16 bit từ TI, cũng như các bộ vi điều khiển 32 bit, kiến trúc ARM, được ARM Limited phát triển và bán giấy phép cho các công ty khác để sản xuất.
Vi điều khiển PD24 PIC24 16 bit 28 chân
Vi điều khiển Atmel AVR ATmega8 trong gói DIP
Thiết bị vi điều khiển AVR
Bộ vi điều khiển được đặc trưng bởi một số lượng lớn các tham số, vì nó đồng thời là một thiết bị điều khiển phần mềm phức tạp và một thiết bị điện tử (microcircuit). Tiền tố "micro" trong tên của vi điều khiển có nghĩa là nó được thực hiện bằng công nghệ vi điện tử.
Trong quá trình hoạt động, vi điều khiển đọc các lệnh từ bộ nhớ hoặc cổng đầu vào và thực thi chúng. Ý nghĩa của mỗi lệnh được xác định bởi hệ thống lệnh vi điều khiển. Hệ thống lệnh được nhúng trong kiến trúc của vi điều khiển và việc thực thi mã lệnh được thể hiện trong hiệu suất của các hoạt động vi mô nhất định bởi các yếu tố bên trong của vi mạch.
Vi điều khiển cho phép điều khiển linh hoạt các thiết bị điện và điện tử khác nhau. Một số mô hình vi điều khiển mạnh đến mức chúng có thể trực tiếp chuyển đổi rơle (ví dụ: Vòng hoa giáng sinh).
Vi điều khiển, theo quy luật, không hoạt động một mình, mà được hàn vào một mạch trong đó, ngoài nó, màn hình, đầu vào bàn phím, các cảm biến khác nhau, vv được kết nối.
Phần mềm dành cho vi điều khiển có thể thu hút sự chú ý của những người yêu thích các bit đuổi theo, vì bộ nhớ trong vi điều khiển thường dao động từ 2 đến 128 Kb. Nếu ít hơn, thì bạn phải viết bằng trình biên dịch hoặc Fort, nếu có thể, sử dụng các phiên bản đặc biệt của BASIC, Pascal, nhưng chủ yếu là C. Trước khi cuối cùng lập trình vi điều khiển, nó đã được thử nghiệm trong trình giả lập - phần mềm hoặc phần cứng.
Câu hỏi có thể đặt ra: bộ vi xử lý và vi điều khiển chỉ là một tên khác nhau cho cùng một thiết bị, hay nó vẫn là những thứ khác nhau?
Bộ vi xử lý là thiết bị trung tâm của bất kỳ máy tính nào, được chế tạo bằng công nghệ tích hợp. Tên của chính nó chỉ ra rằng trong quá trình tính toán xảy ra. Để tạo ra một máy tính từ nó, ngay cả khi nó không hiện đại và mạnh mẽ (hãy nhớ các cấu trúc nghiệp dư của Radio 86 hoặc Sinclair), nó phải được bổ sung bằng các thiết bị bên ngoài. Trước hết, đó là RAM và cổng đầu vào để xuất thông tin.
Bộ vi điều khiển có bộ xử lý, RAM, bộ nhớ chương trình và ngoài ra, cả bộ thiết bị ngoại vi biến bộ xử lý thành một máy tính đầy đủ chức năng. Theo thuật ngữ cũ của thời Liên Xô, các thiết bị như vậy được gọi là máy vi tính chip đơn. Nhưng điện toán Liên Xô, như bạn biết, đã đi vào ngõ cụt và với OMEVM.
Nhưng công nghệ máy tính nước ngoài không đứng yên, do đó OMEVM được gọi là bộ điều khiển (từ tiếng Anh. Kiểm soát - để quản lý, kiểm soát). Và trên thực tế, các bộ điều khiển hóa ra rất phù hợp để điều khiển các thiết bị khác nhau, thậm chí không quá phức tạp.
MICROCONTROLLER không còn là bộ xử lý, mà còn không phải là máy tính.
Bộ xử lý trung tâm trong mỗi máy tính là máy tính chính. Mặc dù máy tính không chỉ dành cho tải tính toán, bộ xử lý là yếu tố đứng đầu trong đó. Nhưng không chỉ máy tính có bộ xử lý.
Nếu bạn nghĩ về nó và xem xét kỹ hơn, bạn có thể thấy rằng bộ xử lý được sử dụng trong hầu hết các thiết bị gia dụng. Chỉ có ở đó họ không sử dụng bộ xử lý như trong máy tính, mà là bộ vi xử lý và thậm chí cả bộ vi điều khiển.
Vậy vi điều khiển là gì và nó khác với bộ xử lý thực tế như thế nào hoặc đây là những linh kiện điện tử hoàn toàn khác nhau?
Mạch tích hợp lớn hoặc mạch tích hợp là bộ xử lý. Bộ vi xử lý về cơ bản là cùng một bộ xử lý, nhưng do tiền tố micro micro, nên bản chất của chúng được xác định là chúng thu nhỏ hơn so với những người anh em lớn của họ. Trong thời kỳ lịch sử của nó, một bộ xử lý với kích thước của nó có thể chiếm nhiều hơn một phòng, việc đặt tên cho chúng là khủng long tuyệt chủng bằng các bộ xử lý vĩ mô là điều đúng đắn, để bằng cách nào đó sắp xếp chúng theo ý tưởng hiện đại về điện tử.
Giảm kích thước và bộ xử lý được sắp xếp chiếm ít không gian hơn và có thể được đặt trong một sản phẩm nhỏ gọn hơn, đây là bộ vi xử lý. Nhưng bản thân bộ xử lý có thể làm rất ít, ngoại trừ gửi dữ liệu giữa các thanh ghi và thực hiện một số thao tác số học và logic trên chúng.
Để bộ vi xử lý gửi dữ liệu tới bộ nhớ, bộ nhớ này phải có mặt trên chính chip, trên đó phần tử bộ xử lý được đặt hoặc được kết nối với RAM ngoài được tạo ở dạng chip hoặc mô-đun riêng biệt.
Ngoài bộ nhớ, bộ xử lý phải tương tác với các thiết bị bên ngoài - thiết bị ngoại vi. Mặt khác, loại lợi ích nào có thể được mong đợi từ công việc của bộ xử lý, trộn và di chuyển dữ liệu qua lại. Vấn đề là khi bộ xử lý tương tác với các thiết bị I / O. Trên máy tính, nó là bàn phím, chuột và các thiết bị hiển thị dưới dạng màn hình, tùy chọn là máy in và, ví dụ, máy quét, một lần nữa để nhập thông tin.
Để điều khiển các thiết bị I / O, các phần tử và phần tử đệm thích hợp là không thể thiếu. Dựa trên chúng, giao diện được gọi là phần cứng được thực hiện. Các cách tương tác với các thành phần giao diện đòi hỏi phải có sự hiện diện của các mạch cổng đầu vào / đầu ra, bộ giải mã địa chỉ và bộ định dạng bus với các mạch đệm để tăng khả năng tải của bộ vi xử lý.
Tích hợp bộ xử lý với tất cả các yếu tố bổ sung cần thiết, để sản phẩm này đổ vào một số loại cấu trúc đã hoàn thành và dẫn đến sự hình thành của một vi điều khiển. Một vi mạch hoặc chip vi điều khiển thực hiện một bộ xử lý và mạch giao diện trên một chip đơn.
Một con chip độc lập chứa hầu hết mọi thứ, do đó, điều này đủ để xây dựng một sản phẩm hoàn chỉnh là một ví dụ về một vi điều khiển thông thường. Ví dụ, đồng hồ điện tử đeo tay hoặc đồng hồ báo thức có một vi điều khiển bên trong, thực hiện tất cả các chức năng của một thiết bị như vậy. Các thiết bị ngoại vi riêng lẻ được kết nối trực tiếp với các chân của vi điều khiển vi điều khiển hoặc các phần tử bổ sung hoặc vi mạch có mức độ tích hợp nhỏ hoặc trung bình được chia sẻ.
Vi điều khiển được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm chứa toàn bộ hệ thống chỉ trong một vi mạch thu nhỏ, thường được gọi là vi mạch. Ví dụ, thẻ tín dụng của chip Chip có chứa một bộ vi điều khiển bên trong đế nhựa. Máy tính bảng liên lạc cũng chứa một vi điều khiển bên trong. Và các ví dụ về việc sử dụng và ứng dụng vi điều khiển rất rộng lớn trong thế giới hiện đại, dễ dàng phát hiện sự hiện diện của bộ điều khiển trong bất kỳ thiết bị thông minh nào từ đồ chơi trẻ em đến tai nghe điện thoại di động không dây.
Xem thêm tại electro-vi.tomathouse.com
: