کاربرد میکروکنترلر

در مقاله قبلی با انواع میکروکنترلر آشنا شدیم و فهمیدیم که میکروکنترلرها دستگاه های کوچیک و بعضا ارزونی هستند که از یک واحد پردازش مرکزی (CPU)، حافظه غیرفرار، حافظه فرار، تجهیزات جانبی و مدار پشتیبانی تشکیل شدن و امروزه کاربرد میکروکنترلر در صنعت خیلی زیاده. در این مقاله از کارجویا میخوایم درباره کاربرد میکروکنترلر باهاتون صحبت کنیم،پس تا پایان همراهمون باشه …

موضوعاتی که در این مقاله بررسی می کنیم :

• کاربرد میکروکنترلر ۸۰۵۱
• کاربرد میکروکنترلر AVR
• کاربرد میکروکنترلر ARM
• جمع بندی

می توانید مقالات دیگر را نیز در سایت کارجویا در ارتباط با مهندسی برق مشاهده بفرمایید.

—————————

میکروکنترلر ۸۰۵۱

برای آشنایی با کاربرد میکروکنترلر باید انواع مختلف اونا رو بشناسیم. یکی از میکروکنترلرهای معروف، ۸۰۵۱ هست که کاربرد میکروکنترلر ۸۰۵۱ معمولاً در پروژه های الکترونیکی عمدتاً برای اهداف یادگیری استفاده می شه. برای انجام وظایف خاصی مثل هشدارهای آتش، سنجش دما، کنترل موتور، خودروها، برنامه های کاربردی حسگر نور و برنامه های کنترل شده RTC مورد استفاده قرار می گیره.

 

۸۰۵۱ رایج ترین و ارزان ترین میکروکنترلر ساخته شده توسط شرکت اینتل در سال ۱۹۸۱ است. این میکروکنترلر بر اساس معماری CISC هاروارد برای داشتن برنامه ها و حافظه داده جداگانه ساخته شده است. بارزترین ویژگی و کاربرد میکروکنترلر ۸۰۵۱ عبارت­ است از:

• یک میکروکنترلر ۸ بیتی است که در ۴۰ پین DIPموجود است.
• دارای ۴ کیلوبایت رام قابل برنامه ریزی روی تراشه برای ذخیره کد برنامه.
• دارای ۱۲۸ بایت رم روی تراشه برای ذخیره سازی موقت داده ها. با این حال، میشه اون رو با استفاده از حافظه خارجی تا ۶۴ کیلوبایت افزایش داد.
• ۳۲ پایه از ۴۰ پایه آن، پایه های ورودی/خروجی هستند که به چهار پورتِ ۸ بیتی موازی تقسیم میشن و هر یک از این بیت ها قابل برنامه ریزی و در دسترس هستند.
• دارای ۲ تایمر / شمارنده ۱۶ بیتی و ۲ وقفه خارجی.
• همچنین ممکن است دارای ویژگی های خاص مختلفی مانندUART،ADC،Op-amp و … باشه.
• برنامه ۸۰۵۱ به زبان C نوشته شده است که برای درک بهتر توسط میکروکنترلر باید به زبان اسمبلی تبدیل بشه.

میکروکنترلر AVR

AVR مخفف Alf and Vegard’s RISC Processor است. AVR عضوی از خانواده میکروکنترلرهاست که توسط Atmelاز سال ۱۹۹۶ و میکروچیپ از سال ۲۰۱۶ توسعه یافته. در این مقاله که به بررسی کاربرد میکروکنترلر میپردازیم، میکروکنترلر رو به عنوان دستگاهی تعریف می کنیم که از یک هسته پردازشگر کوچک و کارآمد، حافظه برنامه، حافظه داده، تجهیزات جانبی و اشکال مختلف مدار پشتیبانی و رفع اشکال تشکیل شده است.

البته همه توضیحات بالا بر اساس معماری اصلاح شده هاروارد است که فضای ذخیره سازی جداگانه ای رو برای داده ها و برنامه ها ارائه میده. همچنین میکروکنترلر AVR در مقایسه با میکروکنترلر ۸۰۵۱ سرعت بسیار بالایی دارد. به طور کلی میکروکنترلرهای AVR در خانواده های زیر موجود هستند:

• Tiny AVR
• MEGA AVR
• XMEGA AVR
• Special AVR
• AVR 32 Bit

 

رایج ترین میکروکنترلرهای AVR متعلق به خانواده MEGA AVR هستند که با نام های ATmega16، ATmega32، ATmega64 شناخته میشن. تفاوت بین این میکروکنترلرها فضای ذخیره سازی فلش ۱۶ کیلوبایت، ۳۲ کیلوبایت و ۶۴ کیلوبایت است که با آخرین شماره در نام آنها مشخص میشه.

در بحث کاربرد میکروکنترلر، ویژگی مشترک میکروکنترلرهای AVR ATmega32 عبارتست از:

• این یک میکروکنترلر ۸ بیتی با ۴۰ پین DIP است.
• تعداد کل پین های ورودی/خروجی ۳۲ عدد است که به چهار پورت ۸ بیتی تقسیم میشن.
• این فلش رام قابل برنامه ریزی مجدد روی تراشه ۳۲ کیلوبایتی با رم ۱ کیلوبایتی برای داده دارد.
• این شامل ۳ تایمر / شمارنده شامل دو تایمر ۸ بیتی و یک تایمر ۱۶ بیتی است.
• یک ADC 10 بیتی با ۸ کانال آنالوگ.
• دارای ۴ کانال PWM برای تولید پالس.
• دارای یک نوسان ساز داخلی ۸ مگاهرتز است که می توان آن را کوچک کرد.
• محبوب ترین AVR مورد استفاده به دلیل سرعت سریع و هزینه کم در بین دانش آموزان و علاقمندان.

میکروکنترلر ARM

ARM مخفف Advanced RISC Machine است و خانواده ای از هسته ریزپردازنده است که در معماری مبتنی بر هاروارد و فون نویمان موجود است. معماری هاروارد دارای باس های جداگانه برای دسترسی به حافظه برنامه و داده هستش. در حالی که معماری فون نویمان از یک حافظه واحد برای هر دو استفاده میکنه و در نتیجه سرعت رو کاهش میده. اساسا هسته های ARM ریزپردازنده هایی هستند که برای استفاده در تراشه هایی مانند میکروکنترلرها طراحی شده اند.

 

پردازنده ARM بر اساس معماری RISC کار میکنه که دستورالعمل رو بسیار سریع اجرا میکنه. ARM یک انتخاب محبوب برای استفاده گسترده در دستگاه های الکترونیکیِ دستیِ مصرف کننده مانند تلفن های همراه، تبلت ها، پخش کننده های چند رسانه ای و سایر دستگاه های پوشیدنی هستند. انواع مختلفی از پردازنده های ARM وجود دارد که به طور خاص برای اهداف مختلف طراحی شدن.

حالا میخواهیم کاربرد میکروکنترلر ARM رو در انواع مختلف پردازنده هاش ببینیم :

Cortex-A : این نوع از پردازنده ها برای سیستم عامل های پیشرفته ساخته شده و بهترین عملکرد رو ارائه میدن.

Cortex-R : این مدل از پردازنده ها زمان پاسخگویی سریعی دارن، بنابراین برای برنامه های سریع و بدون وقفه استفاده میشن.

Cortex-M : یکی معروف ترین و رایج ترین انواع میکروکنترلر ARM همین مدل Cortex-M هستش که یه خانواده از پردازنده های ARM است که برای میکروکنترلرهای با سرعت های پردازش متفاوت ساخته شده.

پردازنده Cortex M0 (بر اساس معماری فون نویمان) سرعت کم رو  توامان با هزینه بسیار کم ارائه میده که بیشتر در بردهای توسعه استفاده میشه، در حالی که مدل های ارتقا یافته ای مثل Cortex-M3 (بر اساس معماری هاروارد) در بردهای معروف Adruino استفاده میشن.

همچنین Cortex-M یک پردازنده ۳۲ بیتی از نوع RISC هست و مصرف انرژی با کارایی بالاتری داره.

جمع بندی

در این مقاله کاربرد میکروکنترلر رو دیدیم و تاثیر مستقیم اون رو در صنعت مشاهده کردیم.همچینین انواع مختلف میکروکنترلرها رو هم در ادامه مقاله قبلی شناختیم که باعث میشه دید بسیار گسترده تری نسبت به خانواده میکروکنترلرها داشته باشیم و از اونا به بهترین نحو ممکن استفاده کنیم.خیلی ممنونم که تا اینجا همراه کارجویا بودین. امیدوارم که از این مقاله بهره خوبی ببرید و در ادامه هم با مقالات ما در کارجویا همراه باشید.

منبع : آموزش برق