عیدی ویژه سال نو مهندس یار: یک محصول رایگان برای شما !! (فقط تا ساعت 24 امروز وقت دارید عیدی خود را بگیرید) کلیک کنید
عیدی ویژه سال نو مهندس یار: یک محصول رایگان برای شما !! (فقط تا ساعت 24 امروز وقت دارید عیدی خود را بگیرید)
کلیک کنید
0
0

میکرو کنترلر چیست؟

2148 بازدید

در این مقاله به ویژگی های اصلی این IC های بسیار محبوب می پردازیم و سپس معماری داخلی آن ها را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

 

 

میکرو کنترلر چیست و چه خصوصیاتی دارد؟

 

 

یک میکرو کنترلر یک مدار مجتمع (IC) است که برای کنترل بخش های دیگر یک سیستم الکترونیکی، معمولا از طریق یک واحد ریز پردازنده  (MPU)، حافظه و برخی ابزار جانبی استفاده می شود. این ابزار برای کاربردهای تعبیه شده که هم نیازمند عملکرد پردازش و هم تعامل واکنشی و سریع با اجزای دیجیتال، آنالوگ یا الکترومکانیکی هستند، بهینه سازی شده است.

 

 

میکرو کنترلر ها در مقابل ریز پردازنده ها

 

 

هم ریز پردازنده ها و هم میکرو کنترلر ها به صورت سیستم های کامپیوتری کوچک و بسیار یکپارچه عمل می کنند، اما ممکن است برای اهداف مختلفی استفاده شوند.

واژه “پردازنده” برای شناسایی سیستمی استفاده می شود که متشکل از یک واحد پردازش مرکزی و مقداری حافظه است. یک ریز پردازنده دستگاهی است که همه قابلیت های یک پردازنده را در یک مدار یکپارچه جداگانه پیاده سازی می کند. میکرو کنترلر ها توجه بیشتری به ماژول های سخت افزاری اضافی دارند که به دستگاه اجازه می دهد تا یک سیستم را کنترل کند به جای اینکه فقط دستورالعمل ها را اجرا و داده ها را ذخیره کند.

نمودار زیر این مفهوم را نشان می دهد.

میکروکنترلر

 

 

میکرو کنترلر ها در مقابل پردازنده های دیجیتالی سیگنال (DSP)

 

 

یک پردازنده دیجیتالی سیگنال (یا DSP) یک ریز پردازنده است که برای کارهای محاسباتی پیچیده مانند فیلترینگ دیجیتال، آنالیز ریاضی سیگنال های بی درنگ و فشرده سازی داده ها بهینه شده است. یک میکرو کنترلر بسیار پیشرفته ممکن است بتواند به عنوان جایگزینی برای یک پردازنده دیجیتالی سیگنال عمل کند، اما اگر بخش قابل توجهی از مدار داخلی آن برای کنترل، نظارت، و ارتباط با سیستم در نظر گرفته شده باشد هنوز به عنوان یک میکرو کنترلر در نظر گرفته می شود.

 

 

در همین خصوص بخوانید: آموزش arm

 

 

عناصر یک میکرو کنترلر

 

 

 

یک میکرو کنترلر متشکل از یک واحد پردازش مرکزی (CPU)، حافظه غیرفرار، حافظه فرار، ابزار جانبی و مدار پشتیبانی است.

 

 

واحد پردازش مرکزی

 

 

CPU عملیات ریاضی را انجام می دهد، جریان داده را مدیریت می کند، و سیگنال های کنترل را مطابق با توالی دستورالعمل های ایجاد شده توسط برنامه نویس اجرا می کند. مدار بسیار پیچیده مورد نیاز برای عملکرد CPU برای طراح قابل رویت نیست. در حقیقت، به لطف محیط های توسعه یکپارچه و زبان های سطح بالا مانند C، نوشتن کد برای میکرو کنترلر ها اغلب یک کار نسبتا ساده است.

 

 

حافظه

 

 

حافظه غیر فرار برای ذخیره کردن برنامه میکرو کنترلر به کار می رود – به عبارت دیگر، لیست دستورالعمل های زبان ماشین که دقیقا به CPU می گوید چه کاری انجام دهد.

حافظه فرار (یا RAM) برای ذخیره موقت داده استفاده می شود. این داده ها زمانی که میکرو کنترلر اتصال قدرت را از دست می دهد، از بین می روند. ثبت های داخلی نیز منابع موقت داده را فراهم می کنند، اما آن ها را به عنوان یک بلوک کاربردی جداگانه نمی بینیم چون در CPU ادغام می شوند.

در همین رابطه بخوانید »   دانلود پروژه AVR - شمارنده 0 تا 99

 

 

ابزار جانبی

 

 

ابزار جانبی ماژول های سخت افزاری هستند که به یک میکرو کنترلر کمک می کنند تا با سیستم خارجی تعامل داشته باشد. در زیر دسته های مختلفی از لوازم جانبی با مثال آورده شده است:

 

 

 

  • مبدل های داده: مبدل آنالوگ به دیجیتال، مبدل دیجیتال به آنالوگ، ژنراتور ولتاژ مرجع
  • تولید زمان سنجی: نوسانگر داخلی، مدارات درایو کریستالی، حلقه قفل شده فاز
  • زمان بندی: تایمر عمومی، ساعت واقعی، شمارنده رویداد خارجی، مدولاسیون پهنای پالس
  • پردازش آنالوگ سیگنال: تقویت کننده عملیاتی، مقایسه کننده آنالوگ
  • ورودی / خروجی: مدارهای دیجیتال ورودی و خروجی عمومی ، رابط حافظه موازی
  • ارتباطات سریال: UART، SPI، I2C، USB

 

میکرو آرم

مدارات پشتیبان میکرو کنترلر

 

 

میکرو کنترلر ها دارای انواع مختلفی از بلوک های عملکردی هستند که نمی توانند به عنوان ابزار جانبی طبقه بندی شوند زیرا هدف اولیه آن ها کنترل، نظارت و یا ارتباط با اجزای خارجی نیست. با این وجود، آن ها بسیار مهم هستند – آن ها از عملیات داخلی دستگاه پشتیبانی می کنند، باعث ساده سازی اجرا می شوند، و فرآیند توسعه را بهبود می بخشند.

 

 

 

همچنین ببینید: آموزش آلتیوم دیزاینر

 

 

 

  • مدارات اشکال زدایی به طراح این امکان را می دهد که به دقت میکرو کنترلر را در حال اجرای دستورالعمل ها کنترل کند. این یک روش مهم، و گاهی ضروری، برای ردیابی باگ ها و بهینه سازی عملکرد فرمویر است.
  • وقفه ها (interrupts) یک جنبه بسیار ارزشمند از عملکرد میکرو کنترلر هستند. وقفه ها توسط رویدادهای داخلی یا خارجی مبتنی بر سخت افزار تولید می شوند، و باعث می شوند که پردازنده فوراً با اجرای یک گروه خاص از دستورالعمل ها به این رویدادها واکنش نشان دهد.

ماژول ها

 

 

 

  • یک ماژول مولد زمان سنجی اگر قرار باشد سیگنال هایی تولید کند که خارج از چیپ استفاده شوند، می تواند به عنوان یک ابزار جانبی در نظر گرفته شود، اما در بسیاری از موارد هدف اولیه یک نوسانگر داخلی تولید یک سیگنال ساعت برای CPU و ابزار جانبی است. نوسانگر های داخلی اغلب دارای دقت پایینی هستند، اما در کاربردهایی که می توانند این دقت پایین را تحمل کنند، یک روش مناسب و موثر برای ساده سازی طرح و صرفه جویی در فضای بورد هستند.
  • میکرو کنترلر ها می توانند انواع مختلفی از مدارات تغذیه انرژی را در خود بگنجاند. تنظیم کننده های ولتاژ ادغام شده قابلیت تولید ولتاژ تغذیه مورد نیاز را روی چیپ فراهم می کنند. ماژول های مدیریت نیرو می توانند برای کاهش قابل توجه مصرف جریان دستگاه در طول حالت های غیر فعال استفاده شوند، و ماژول های ناظر می توانند پردازنده را هنگامی که ولتاژ تغذیه به اندازه کافی بالا نیست تا عملیات قابل اطمینان را تضمین کند در یک حالت ریست پایدار قرار دهند.
برچسب ها:

نظرات

0 نظر در مورد میکرو کنترلر چیست؟

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

هیچ دیدگاهی نوشته نشده است.