NUC975DK61Y – Integrerede kredsløb, indlejrede, mikrocontrollere – NUVOTON Technology Corporation

1 mikrocontroller definition

Da mikrocontrolleren er den aritmetiske logiske enhed, hukommelsen, timeren/beregneren og forskellige / O-kredsløb osv. integreret i en chip, der udgør et grundlæggende komplet computersystem, er den også kendt som en enkelt-chip mikrocomputer.

Programmet i mikrocontrollerhukommelsen, der bruges tæt sammen med mikrocontrollerhardwaren og perifere hardwarekredsløb, adskiller sig fra pc'ens software og kaldes mikrocontrollerprogrammet som firmware.Generelt er en mikroprocessor en CPU på et enkelt integreret kredsløb, mens en mikrocontroller er en CPU, ROM, RAM, VO, timer osv. alt sammen på et enkelt integreret kredsløb.Sammenlignet med CPU har mikrocontrolleren ikke så kraftig computerkraft, og den har heller ikke MemoryManaaement Unit, hvilket gør, at mikrocontrolleren kun kan håndtere nogle relativt enkle og enkle kontrol-, logik- og andre opgaver, og den er meget brugt i udstyrskontrol, sensorsignalbehandling og andre områder, såsom nogle husholdningsapparater, industrielt udstyr, elværktøj osv.

2 Mikrocontrollerens sammensætning

Mikrocontrolleren består af flere dele: central processor, hukommelse og input/output:

-Central processor:

Den centrale processor er kernekomponenten i MCU'en, herunder de to hoveddele af operatøren og controlleren.

-Operatør

Operatøren består af aritmetisk & logisk enhed (ALU), akkumulator og registre osv. ALU's rolle er at udføre aritmetiske eller logiske operationer på de indkommende data.ALU'en er i stand til at tilføje, trække fra, matche eller sammenligne størrelsen af ​​disse to data og til sidst gemme resultatet i akkumulatoren.

Operatøren har to funktioner:

(1) At udføre forskellige aritmetiske operationer.

(2) At udføre forskellige logiske operationer og at udføre logiske test, såsom en nulværditest eller en sammenligning af to værdier.

Alle operationer udført af operatøren styres af styresignaler fra controlleren, og mens en aritmetisk operation producerer et aritmetisk resultat, producerer en logisk operation en dom.

-Kontroller

Controlleren er sammensat af programtæller, instruktionsregister, instruktionsdekoder, timinggenerator og operationscontroller osv. Det er "beslutningsorganet", der udsender kommandoer, dvs. koordinerer og styrer driften af ​​hele mikrocomputersystemet.Dens hovedfunktioner er:

(1) For at hente en instruktion fra hukommelsen og angive placeringen af ​​den næste instruktion i hukommelsen.

(2) At afkode og teste instruktionen og generere det tilsvarende driftskontrolsignal for at lette udførelsen af ​​den specificerede handling.

(3) Styrer og styrer retningen af ​​datastrømmen mellem CPU'en, hukommelsen og input- og outputenheder.

Mikroprocessoren forbinder ALU, tællere, registre og kontrolsektionen gennem den interne bus og forbinder til den eksterne hukommelse og input/output-interfacekredsløb gennem den eksterne bus.Den eksterne bus, også kaldet systembussen, er opdelt i databussen DB, adressebus AB og styrebus CB og er forbundet med forskellige perifere enheder gennem input/output-interfacekredsløbet.

-Hukommelse

Hukommelse kan opdeles i to kategorier: datahukommelse og programhukommelse.

Datahukommelse bruges til at gemme data og programlagring bruges til at gemme programmer og parametre.

-Input/Output -Link eller kørsel af forskellige enheder

Seriel kommunikationsporte - udveksling af data mellem MCU og forskellige perifere enheder, såsom UART, SPI, 12C osv.

3 Mikrocontroller klassificering

Med hensyn til antallet af bits kan mikrocontrollere klassificeres i: 4-bit, 8-bit, 16-bit og 32-bit.I praktiske applikationer står 32-bit for 55 %, 8-bit står for 43 %, 4-bit står for 2 %, og 16-bit står for 1 %

Det kan ses, at 32-bit og 8-bit mikrocontrollere er de mest udbredte mikrocontrollere i dag.
Forskellen i antallet af bit repræsenterer ikke de gode eller dårlige mikroprocessorer, ikke jo højere antal bit, jo bedre mikroprocessor, og ikke jo lavere antal bit, jo dårligere mikroprocessor

8-bit MCU'er er alsidige;de tilbyder enkel programmering, energieffektivitet og lille pakkestørrelse (nogle har kun seks ben).Men disse mikrocontrollere bruges ikke typisk til netværks- og kommunikationsfunktioner.

De mest almindelige netværksprotokoller og kommunikationssoftwarestakke er 16- eller 32-bit.Kommunikationsudstyr er tilgængeligt til nogle 8-bit enheder, men 16- og 32-bit MCU'er er ofte det mere effektive valg.Ikke desto mindre bruges 8-bit MCU'er typisk til en række kontrol-, sensing- og grænsefladeapplikationer.

Arkitektonisk kan mikrocontrollere opdeles i to kategorier: RISC (Reduced Instruction Set Computers) og CISC (Complex Instruction Set Computers).

RISC er en mikroprocessor, der udfører færre typer computerinstruktioner og opstod i 1980'erne med MIPS-mainframen (dvs. RISC-maskiner), og de mikroprocessorer, der bruges i RISC-maskiner, kaldes tilsammen RISC-processorer.På denne måde er den i stand til at udføre operationer med en hurtigere hastighed (millioner flere instruktioner i sekundet eller MIPS).Fordi computere kræver yderligere transistorer og kredsløbselementer for at udføre hver instruktionstype, jo større computerinstruktionssættet gør mikroprocessoren mere kompleks og udfører operationer langsommere.

CISC inkluderer et rigt sæt mikroinstruktioner, der forenkler oprettelsen af ​​programmer, der kører på processoren.Instruktionerne er sammensat af assemblersprog, og nogle almindelige funktioner, der oprindeligt blev implementeret af software, implementeres af hardwareinstruktionssystemet i stedet.Programmørens arbejde er således meget reduceret, og nogle lavere-ordens operationer eller operationer behandles samtidigt i hver instruktionsperiode for at øge udførelseshastigheden af ​​computeren, og dette system kaldes komplekst instruktionssystem.

4 Sammenfatning

En alvorlig udfordring for nutidens bilelektronikingeniører er at bygge en lavpris, problemfri, og selv i tilfælde af en fejl kan fungere bilsystemer, i bilens ydeevne gradvist forbedres i øjeblikket, forventes mikrocontrollere at forbedre ydeevnen af elektroniske styreenheder til biler.