NUC975DK61Y – Integrerade kretsar, inbyggda, mikrokontroller – NUVOTON Technology Corporation

1 Definition av mikrokontroller

Eftersom mikrokontrollern är den aritmetiska logiska enheten, minnet, timern/kalkylatorn och olika / O-kretsar etc. integrerade i ett chip, vilket utgör ett grundläggande komplett datorsystem, är den också känd som en enchips mikrodator.

Programmet i mikrokontrollerns minne som används nära med mikrokontrollerns hårdvara och perifera hårdvarukretsar, skiljer sig från mjukvaran på PC:n och kallas mikrokontrollerprogrammet som firmware.I allmänhet är en mikroprocessor en CPU på en enda integrerad krets, medan en mikrokontroller är en CPU, ROM, RAM, VO, timer, etc. allt på en enda integrerad krets.Jämfört med CPU har mikrokontrollern inte så kraftfull datorkraft, och den har inte heller MemoryManaaement Unit, vilket gör att mikrokontrollern bara kan hantera några relativt enkla och enkla kontroll-, logik- och andra uppgifter, och den används ofta i utrustningskontroll, sensorsignalbehandling och andra områden, såsom vissa hushållsapparater, industriell utrustning, elverktyg, etc.

2 Mikrokontrollerns sammansättning

Mikrokontrollern består av flera delar: central processor, minne och input/output:

-Central processor:

Den centrala processorn är kärnkomponenten i MCU, inklusive de två huvuddelarna av operatören och styrenheten.

-Operatör

Operatören består av aritmetisk & logisk enhet (ALU), ackumulator och register etc. ALU:s roll är att utföra aritmetiska eller logiska operationer på inkommande data.ALU kan addera, subtrahera, matcha eller jämföra storleken på dessa två data och slutligen lagra resultatet i ackumulatorn.

Operatören har två funktioner:

(1) För att utföra olika aritmetiska operationer.

(2) För att utföra olika logiska operationer och att utföra logiska tester, såsom ett nollvärdestest eller en jämförelse av två värden.

Alla operationer som utförs av operatören styrs av styrsignaler från styrenheten, och medan en aritmetisk operation ger ett aritmetiskt resultat, producerar en logisk operation ett omdöme.

-Kontroller

Regulatorn är sammansatt av programräknare, instruktionsregister, instruktionsavkodare, timinggenerator och operationsregulator etc. Det är "beslutsfattande organ" som utfärdar kommandon, dvs koordinerar och styr driften av hela mikrodatorsystemet.Dess huvudfunktioner är:

(1) För att hämta en instruktion från minnet och ange platsen för nästa instruktion i minnet.

(2) Att avkoda och testa instruktionen och generera motsvarande operationskontrollsignal för att underlätta utförandet av den specificerade åtgärden.

(3) Styr och styr riktningen för dataflödet mellan CPU, minne och in- och utenheter.

Mikroprocessorn sammankopplar ALU, räknare, register och styrsektionen genom den interna bussen och ansluter till det externa minnet och ingångs-/utgångsgränssnittskretsarna via den externa bussen.Den externa bussen, även kallad systembussen, är uppdelad i databussen DB, adressbuss AB och styrbuss CB och är ansluten till olika kringutrustning via in-/utgångsgränssnittskretsen.

-Minne

Minnet kan delas in i två kategorier: dataminne och programminne.

Dataminne används för att spara data och programlagring används för att lagra program och parametrar.

-Input/Output -Länka eller köra olika enheter

Seriella kommunikationsportar - utbyter data mellan MCU och olika kringutrustning, såsom UART, SPI, 12C, etc.

3 Klassificering av mikrokontroller

När det gäller antalet bitar kan mikrokontroller klassificeras i: 4-bitars, 8-bitars, 16-bitars och 32-bitars.I praktiska tillämpningar står 32-bitars för 55%, 8-bitars för 43%, 4-bitars för 2% och 16-bitars för 1%

Det kan ses att 32-bitars och 8-bitars mikrokontroller är de mest använda mikrokontrollerna idag.
Skillnaden i antalet bitar representerar inte de bra eller dåliga mikroprocessorerna, inte ju högre antal bitar desto bättre mikroprocessor, och inte ju lägre antal bitar desto sämre mikroprocessor

8-bitars MCU:er är mångsidiga;de erbjuder enkel programmering, energieffektivitet och liten förpackningsstorlek (vissa har bara sex stift).Men dessa mikrokontroller används vanligtvis inte för nätverks- och kommunikationsfunktioner.

De vanligaste nätverksprotokollen och kommunikationsprogramvaran är 16- eller 32-bitars.Kommunikationskringutrustning är tillgänglig för vissa 8-bitars enheter, men 16- och 32-bitars MCU:er är ofta det effektivare valet.Ändå används 8-bitars MCU:er vanligtvis för en mängd olika kontroll-, avkännings- och gränssnittstillämpningar.

Arkitektoniskt kan mikrokontroller delas in i två kategorier: RISC (Reduced Instruction Set Computers) och CISC (Complex Instruction Set Computers).

RISC är en mikroprocessor som exekverar färre typer av datorinstruktioner och har sitt ursprung på 1980-talet med MIPS stordator (dvs RISC-maskiner), och mikroprocessorerna som används i RISC-maskiner kallas gemensamt för RISC-processorer.På detta sätt kan den utföra operationer i en snabbare takt (miljontals fler instruktioner per sekund, eller MIPS).Eftersom datorer kräver ytterligare transistorer och kretselement för att exekvera varje instruktionstyp, desto större datorinstruktionsuppsättning gör mikroprocessorn mer komplex och exekverar operationer långsammare.

CISC innehåller en rik uppsättning mikroinstruktioner som förenklar skapandet av program som körs på processorn.Instruktionerna är sammansatta av assemblerspråk, och vissa vanliga funktioner som ursprungligen implementerades av mjukvara implementeras av hårdvaruinstruktionssystem istället.Programmerarens arbete reduceras således mycket, och vissa operationer eller operationer av lägre ordning bearbetas samtidigt i varje instruktionsperiod för att öka exekveringshastigheten för datorn, och detta system kallas komplexa instruktionssystem.

4 Sammanfattning

En allvarlig utmaning för dagens fordonselektronikingenjörer är att bygga en billig, problemfri, och även i händelse av ett fel kan fungera fordonssystem, i bilens prestanda förbättras gradvis för tillfället, mikrokontroller förväntas förbättra prestandan av elektroniska styrenheter för fordon.