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Cosa sono i microcontrollori: scopo, dispositivo, software
microcontrollore - Questo è un chip speciale progettato per controllare vari dispositivi elettronici. I microcontrollori sono apparsi per la prima volta nello stesso anno dei microprocessori per uso generale (1971).
Gli sviluppatori di microcontrollori hanno avuto un'idea geniale: combinare processore, memoria, ROM e periferiche all'interno di un contenitore che sembra un normale microcircuito. Da allora, la produzione di microcontrollori ogni anno supera molte volte la produzione di processori e la loro necessità non è diminuita.
I microcontrollori sono prodotti da dozzine di aziende e non solo vengono prodotti moderni microcontrollori a 32 bit, ma anche 16 e persino a 8 bit (come i8051 e analoghi). All'interno di ogni famiglia, puoi spesso trovare modelli quasi identici che differiscono per velocità della CPU e dimensioni della memoria.
Il fatto è che i microcontrollori sono utilizzati principalmente nei sistemi integrati, nei giocattoli, nelle macchine utensili, negli elettrodomestici di massa, in domotica - dove non è necessaria la potenza del processore, ma piuttosto un equilibrio tra prezzo e funzionalità sufficiente.
Ecco perché i più vecchi tipi di microcontrollori sono ancora in uso: possono fare molto: dall'apertura automatica delle porte all'attivazione dell'irrigazione dei prati fino all'integrazione in sistema di casa intelligente. Allo stesso tempo, ci sono microcontrollori più potenti che possono eseguire centinaia di milioni di operazioni al secondo e sono collegati con periferiche "ai denti". Hanno compiti corrispondenti. Pertanto, lo sviluppatore valuta prima l'attività e solo successivamente seleziona l'hardware appropriato per essa.
Oggi ci sono più di 200 modifiche di microcontrollori compatibili con i8051, prodotte da due dozzine di aziende, e un gran numero di altri tipi di microcontrollori. Gli sviluppatori sono famosi con i microcontrollori PIC a 8 bit della Microchip Technology e AVR da Atmel, MSP430 a 16 bit della TI e i microcontrollori a 32 bit, l'architettura ARM, sviluppata da ARM Limited e che vende licenze ad altre società per la loro produzione.
Microcontrollore PD24 PIC24 a 16 bit a 16 bit
microcontrollore Atmel AVR ATmega8 in pacchetto DIP
Dispositivo a microcontrollore AVR
Il microcontrollore è caratterizzato da un gran numero di parametri, poiché è sia un dispositivo complesso controllato da software che un dispositivo elettronico (microcircuito). Il prefisso "micro" nel nome del microcontrollore significa che viene eseguito utilizzando la tecnologia microelettronica.
Durante il funzionamento, il microcontrollore legge i comandi dalla memoria o dalla porta di input e li esegue. Il significato di ciascun comando è determinato dal sistema di comando del microcontrollore. Il sistema di comando è incorporato nell'architettura del microcontrollore e l'esecuzione del codice di comando è espressa nell'esecuzione di determinate microoperazioni dagli elementi interni del microcircuito.
I microcontrollori consentono il controllo flessibile di vari dispositivi elettronici ed elettrici. Alcuni modelli di microcontrollori sono così potenti che possono commutare direttamente i relè (ad esempio, su Ghirlande natalizie).
I microcontrollori, di regola, non funzionano da soli, ma sono saldati in un circuito in cui, oltre ad esso, sono collegati schermi, input da tastiera, vari sensori, ecc.
Il software per i microcontrollori può attirare l'attenzione di coloro che amano "inseguire i bit", poiché la memoria nei microcontrollori varia in genere da 2 a 128 Kb. Se inferiore, allora devi scrivere in assembler o Fort, se possibile, utilizzare versioni speciali di BASIC, Pascal, ma soprattutto C. Prima di programmare finalmente il microcontrollore, viene testato in emulatori: software o hardware.
La domanda può sorgere: il microprocessore e il microcontrollore sono solo un nome diverso per lo stesso dispositivo o sono ancora cose diverse?
Un microprocessore è il dispositivo centrale di qualsiasi computer, realizzato con tecnologia integrata. Il nome stesso indica che è in esso che si verificano i processi di elaborazione. Per farne un computer, anche se non è molto moderno e potente (ricorda le costruzioni amatoriali di Radio 86 o Sinclair), deve essere integrato con dispositivi esterni. Innanzitutto, si tratta di RAM e porte di input per la trasmissione di informazioni.
Il microcontrollore ha un processore, una RAM, una memoria di programma e, inoltre, un intero set di periferiche che trasformano il processore in un computer perfettamente funzionante. Secondo la vecchia terminologia dell'era sovietica, tali dispositivi erano chiamati microcomputer a chip singolo. Ma l'informatica sovietica, come sapete, ha raggiunto un vicolo cieco e con essa OMEVM.
Ma la tecnologia informatica straniera non è rimasta ferma, quindi OMEVM è diventato noto come controller (dall'inglese. Controllo - per gestire, controllare). E infatti, i controller si sono rivelati molto adatti per il controllo di varie apparecchiature, anche se non molto complicate.
Il MICROCONTROLLER non è più un processore, ma nemmeno un computer.
Il processore centrale di ciascun computer è il computer principale. Sebbene il computer non sia destinato esclusivamente al carico computazionale, il processore è l'elemento principale in esso. Ma non solo il computer ha un processore.
Se ci pensi e dai un'occhiata più da vicino, puoi scoprire che i processori sono utilizzati nella maggior parte degli elettrodomestici. Solo lì usano non processori come quelli di un computer, ma microprocessori e persino microcontrollori.
Quindi cos'è un microcontrollore e in che cosa differisce dal processore reale o sono questi componenti elettronici completamente diversi?
Grandi circuiti integrati o circuiti integrati sono processori. I microprocessori sono essenzialmente gli stessi processori, ma a causa del prefisso "micro" la loro essenza è determinata dal fatto che sono in miniatura rispetto ai loro "grandi" fratelli. Nel suo tempo storico, un processore con le sue dimensioni poteva occupare più di una stanza, era giusto nominarli come dinosauri estinti dai macroprocessori, al fine di disporli in qualche modo nell'idea moderna dell'elettronica.
Di dimensioni ridotte e il processore organizzato occupa meno spazio e può essere inserito in un prodotto più compatto, questo è il microprocessore. Ma il processore stesso può fare poco, tranne inviare dati tra i registri ed eseguire alcune operazioni aritmetiche e logiche su di essi.
Affinché il microprocessore invii i dati alla memoria, questa memoria deve essere presente sul chip stesso, su cui si trova l'elemento del processore stesso, oppure connessa alla RAM esterna realizzata sotto forma di un chip o modulo separato.
Oltre alla memoria, il processore deve interagire con dispositivi esterni: periferiche. Altrimenti, che tipo di beneficio ci si può aspettare dal lavoro del processore, mescolando e spostando i dati avanti e indietro. Il punto è quando il processore interagisce con i dispositivi I / O. Su un computer, è una tastiera, un mouse e dispositivi di visualizzazione come display, opzionalmente una stampante e, ad esempio, uno scanner, per immettere nuovamente informazioni.
Per controllare i dispositivi I / O, sono indispensabili circuiti ed elementi buffer appropriati. Sulla base di questi, viene implementata l'interfaccia cosiddetto hardware. I modi di interagire con gli elementi dell'interfaccia richiedono la presenza di circuiti di porte di ingresso / uscita, decodificatori di indirizzi e formatori di bus con circuiti di buffer per aumentare la capacità di carico del microprocessore.
Integrazione del processore con tutti gli elementi aggiuntivi necessari, in modo che questo prodotto si riversi in una sorta di costrutto completato e porta alla formazione di un microcontrollore. Un chip microcircuito o microcontrollore implementa un processore e i circuiti di interfaccia su un singolo chip.
Un chip autonomo che contiene quasi tutto, in modo che questo sia sufficiente per costruire un prodotto finito è un esempio di un tipico microcontrollore. Ad esempio, un orologio elettronico da polso o una sveglia ha al suo interno un microcontrollore, che implementa tutte le funzioni di tale dispositivo. I singoli dispositivi periferici sono collegati direttamente alle gambe del microcircuito del microcontrollore o vengono condivisi elementi o microcircuiti aggiuntivi di piccolo o medio grado di integrazione.
I microcontrollori sono ampiamente utilizzati nei prodotti che contengono l'intero sistema esclusivamente in un microcircuito in miniatura, spesso chiamato microassemblaggio. Ad esempio, una carta di credito "chip" contiene un microcontrollore all'interno di una base di plastica. Tablet interfonico contiene anche un microcontrollore all'interno. E gli esempi dell'uso e dell'applicazione dei microcontrollori sono così estesi nel mondo moderno che è facile rilevare la presenza di un controller in qualsiasi dispositivo più o meno intelligente da un giocattolo per bambini a un auricolare per telefono cellulare wireless.
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