انواع میکروکنترلر

میکروکنترلرها دستگاه های کوچک، همه کاره و ارزان قیمتی هستند که از یک واحد پردازش مرکزی  (CPU)، حافظه غیرفرار، حافظه فرار، تجهیزات جانبی و مدار پشتیبانی تشکیل شده. امروز و در این مقاله از کارجویا میخوایم درباره انواع میکروکنترلر باهاتون صحبت کنیم،پس تا پایان همراهمون باشه …

مطالبی که امروز بررسی می­ کنیم :

• CPU و Memory
• لوازم جانبی
• مدار پشتیبانی
• انواع میکروکنترلر بر اساس بیت،حافظه و دستورالعمل
• جمع بندی

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

—————————

CPU و Memory

CPU عملیات حسابی را انجام می دهد، جریان داده ها را مدیریت می کند و سیگنال های کنترلی را مطابق با توالی دستورالعمل های ایجاد شده توسط برنامه نویس تولید می کند. مدار بسیار پیچیده مورد نیاز برای عملکرد CPU برای طراح قابل مشاهده نیست. در واقع، به لطف محیط های توسعه یکپارچه و زبان های سطح بالا مانند C، نوشتن کد برای میکروکنترلرها اغلب یک کار نسبتاً ساده است.

حافظه غیرفرار برای ذخیره برنامه میکروکنترلر استفاده می‌شود، به عنوان مثال، فهرست (اغلب بسیار طولانی) دستورالعمل‌های زبان ماشین که به CPU می‌گوید دقیقاً چه کاری انجام دهد. شما معمولاً کلمهFlash که به شکل خاصی از ذخیره سازی داده های غیرفرار اشاره دارد را به جای “حافظه غیرفرار” خواهید دید.

حافظه با دسترسی تصادفی(RAM)  برای ذخیره سازی موقت داده ها استفاده می شود. این داده ها با قطع برق میکروکنترلر از بین می روند. ثبات‌های داخلی نیز ذخیره‌سازی موقت داده‌ها را فراهم می‌کنند، اما ما آن ها را به عنوان یک بلوک عملکردی جداگانه در نظر نمی‌گیریم زیرا در CPU یکپارچه شده‌اند.

لوازم جانبی

ما از کلمه “لوازم جانبی” برای توصیف ماژول های سخت افزاری استفاده می کنیم که به میکروکنترلر کمک می کنه تا با سیستم خارجی تعامل داشته باشد. موارد زیر دسته بندی های مختلف لوازم جانبی را مشخص کرده و نمونه هایی رو ارائه میدن

مبدل های داده: مبدل آنالوگ به دیجیتال، مبدل دیجیتال به آنالوگ، ژنراتور ولتاژ مرجع

تولید کلاک: نوسان ساز داخلی، مدار درایو کریستالی، حلقه قفل فاز

زمان بندی: تایمر همه منظوره، ساعت بیدرنگ، شمارنده رویداد خارجی، پالس با مدولاسیون

پردازش سیگنال آنالوگ: تقویت کننده عملیاتی، مقایسه کننده آنالوگ

ورودی/خروجی: پورت های I/O همون چیزیه که میکروکنترلر برای اتصال به برنامه های کاربردی دنیای واقعی استفاده می کنه. ورودی‌ها تغییراتی رو در دنیای واقعی دریافت می‌کنند، از سنجش دما، تا حسگر حرکت، تا فشار دادن دکمه‌ها و بسیاری موارد دیگه.

بعدش ورودی به CPU میره و تصمیم می گیره که با اون اطلاعات چه کاری انجام بده. هنگامی که زمان انجام یک فرمان خاص بر اساس مقدار مشخصی از ورودی فرا می رسه، سیگنالی به درگاه های خروجی ارسال می کنه، جایی که می تونه از خاموش شدن یک چراغ LED ساده گرفته تا راه اندازی یک موتور برای یک قسمت خاص و بسیاری موارد دیگر را شامل بشه. شکل زیر برخی از اجزای ورودی و خروجی رایج رو نشان میده.

مدار پشتیبانی

میکروکنترلرها انواع بلوک های کاربردی رو در خودشون جا دادن که نمیشه اونا رو به عنوان تجهیزات جانبی طبقه بندی کرد چون هدف اصلیشون کنترل، نظارت یا برقراری ارتباط با اجزای خارجی نیست. با این حال، آنها بسیار مهم هستن و از عملکرد داخلی دستگاه پشتیبانی می کنن، پیاده سازی رو ساده می کنن و روند توسعه رو بهبود می بخشن.

مدار اشکال زدایی (دیباگ): به طراح اجازه میده تا هنگام اجرای دستورالعمل ها، میکروکنترلر را به دقت کنترل کنه. این یک روش مهم و گاهی ضروری برای ردیابی اشکالات و بهینه سازی عملکرد سیستم عامل است.

وقفه ها: یک جنبه بسیار ارزشمند از عملکرد میکروکنترلر هستند. وقفه‌ها توسط رویدادهای مبتنی بر سخت‌افزار خارجی یا داخلی ایجاد می‌شن و باعث می‌شن پردازشگر با اجرای گروهی خاص از دستورالعمل‌ها، بلافاصله به این رویدادها پاسخ بده.

ماژول تولید کلاک: یک ماژول تولید کلاک رو می‌شه به عنوان یک دستگاه جانبی در نظر گرفت.اگر قصد تولید سیگنال‌هایی رو داشته باشه که در خارج از تراشه استفاده میشن، اما در بسیاری از موارد هدف اصلی نوسان‌گر داخلی میکروکنترلر، ارائه سیگنال ساعت برای CPU و تجهیزات جانبی هستش.

اسیلاتورهای داخلی اغلب دقت کمی دارند، اما در کاربردهایی که می‌توانند این دقت کم را تحمل کنند، روشی مناسب و مؤثر برای ساده‌سازی طراحی و صرفه‌جویی در فضای برد هستند.

انواع میکروکنترلرها

میکروکنترلرها بر اساس حافظه، معماری، بیت ها و مجموعه دستورالعمل ها به دسته های مختلفی تقسیم می شوند. در زیر لیستی از انواع آنها آمده است.

انواع میکروکنترلر براساس بیت

میکروکنترلر ۸ بیتی – این نوع میکروکنترلر واسه اجرای عملیات حسابی و منطقی مانند جمع، تفریق، تقسیم ضرب و غیره استفاده می شود. به عنوان مثال، ۸۰۳۱ ​​و ۸۰۵۱ اینتل میکروکنترلرهای ۸ بیتی هستند. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره میکروکنترلر ۸۰۵۱ اینجا کلیک کنید.

میکروکنترلر ۱۶ بیتی – این نوع میکروکنترلر برای انجام عملیات حسابی و منطقی در مواردی که به دقت و عملکرد بالاتری نیازه استفاده میشه. به عنوان مثال، Intel 8096 یک میکروکنترلر ۱۶ بیتی است.

میکروکنترلر ۳۲ بیتی – این نوع میکروکنترلر به طور کلی در وسایل کنترل خودکار مثلا ماشین های عملیاتی اتوماتیک، لوازم پزشکی و غیره استفاده میشه.

انواع میکروکنترلر براساس حافظه

بر اساس پیکربندی حافظه، میکروکنترلر به دو دسته تقسیم می شود.

میکروکنترلر حافظه خارجی این نوع میکروکنترلرها به گونه ای طراحی شدن که حافظه برنامه­ای روی تراشه ندارن. واسه همین به عنوان میکروکنترلر حافظه خارجی نامگذاری شدن.مثلا: میکروکنترلر اینتل ۸۰۳۱.

میکروکنترلر حافظه جاسازی شده این نوع میکروکنترلر به گونه ای طراحی شده که دارای تمامی برنامه ها و حافظه داده ها، شمارنده ها و تایمرها، وقفه ها، پورت های I/O هست و همه این پارامترها روی بدنه میکروکنترلر وجود داره. به عنوان مثال: میکروکنترلر اینتل ۸۰۵۱.

انواع میکروکنترلر براساس مجموعه دستورالعمل

بر اساس پیکربندی مجموعه دستورالعمل، میکروکنترلر بیشتر به دو دسته تقسیم می شه.

CISC – CISC مخفف مجموعه دستورات پیچیده کامپیوتر است. این به کاربر اجازه میده تا یک دستورالعمل رو به عنوان جایگزینی برای بسیاری از دستورالعمل های ساده درج کند.

RISC – RISC مخفف عبارت Reduced Instruction Set Computers هست. با کوتاه کردن چرخه ساعت (کلاک) در هر دستورالعمل، زمان عملیاتی را کاهش میده.

جمع بندی

هدفمون در این مقاله آشنایی با انواع میکروکنترلر و ساختار اونها بود و اینکه با این انواع مختلف از میکروکنترلرها آشنا بشین تا اگه خواستین یه روزی باهاش کار کنین،حداقل ارتباط حداقلی رو باهاش داشته باشید.این سری از مقاله هامون ادامه دار خواهند بود و حتما در ادامه هم درباره آشنایی با میکروکنترلر و موارد مشابه و مربوط به اون خیلی قراره صحبت کنیم،همچنین اگه مقاله قبلیمون درباره آشنایی با میکروکنترلر رو ندیدید،اینجا کلیک کنید و با کارجویا حتما همراه باشید.

منبع : Fannipaytakht