NUC975DK61Y – Integroidut piirit, sulautetut, mikro-ohjaimet – NUVOTON Technology Corporation

1 Mikro-ohjaimen määritelmä

Koska mikro-ohjain on aritmeettinen logiikkayksikkö, muisti, ajastin/laskin ja erilaiset / O-piirit jne. integroituna sirulle, muodostaen täydellisen peruslaskentajärjestelmän, se tunnetaan myös yksisiruisena mikrotietokoneena.

Mikro-ohjaimen muistissa oleva ohjelma, jota käytetään läheisesti mikro-ohjaimen laitteiston ja oheislaitteiston piirien kanssa, erotetaan PC:n ohjelmistosta, ja sitä kutsutaan laiteohjelmistoksi mikro-ohjainohjelmaksi.Yleensä mikroprosessori on CPU yhdessä integroidussa piirissä, kun taas mikro-ohjain on CPU, ROM, RAM, VO, ajastin jne. kaikki yhdessä integroidussa piirissä.Suorittimeen verrattuna mikro-ohjaimella ei ole niin tehokasta laskentatehoa, eikä siinä ole MemoryManaaement Unit -yksikköä, jonka ansiosta mikro-ohjain pystyy käsittelemään vain suhteellisen yksittäisiä ja yksinkertaisia ​​ohjaus-, logiikka- ja muita tehtäviä ja sitä käytetään laajalti laitteiden ohjauksessa, anturisignaalien käsittelyssä. ja muilla aloilla, kuten jotkin kodinkoneet, teollisuuslaitteet, sähkötyökalut jne.

2 Mikro-ohjaimen koostumus

Mikro-ohjain koostuu useista osista: keskusprosessori, muisti ja tulo/lähtö:

- Keskusprosessori:

Keskusprosessori on MCU:n ydinkomponentti, mukaan lukien operaattorin ja ohjaimen kaksi pääosaa.

-Operaattori

Operaattori koostuu aritmeettisista ja loogisista yksiköistä (ALU), akusta ja rekistereistä jne. ALU:n tehtävänä on suorittaa aritmeettisia tai loogisia operaatioita saapuville tiedoille.ALU pystyy lisäämään, vähentämään, sovittamaan tai vertailemaan näiden kahden tiedon kokoa ja lopulta tallentamaan tuloksen akkuihin.

Operaattorilla on kaksi toimintoa:

(1) Suorittaa erilaisia ​​aritmeettisia operaatioita.

(2) Suorittaa erilaisia ​​loogisia operaatioita ja suorittaa loogisia testejä, kuten nollaarvotesti tai kahden arvon vertailu.

Kaikki operaattorin suorittamat toiminnot ohjataan ohjaimen ohjaussignaaleilla, ja vaikka aritmeettinen operaatio tuottaa aritmeettisen tuloksen, looginen operaatio tuottaa tuomion.

- Ohjain

Ohjain koostuu ohjelmalaskurista, käskyrekisteristä, käskydekooderista, ajoitusgeneraattorista ja toimintaohjaimesta jne. Se on "päätöksentekoelin", joka antaa komentoja eli koordinoi ja ohjaa koko mikrotietokonejärjestelmän toimintaa.Sen päätoiminnot ovat:

(1) Noutaa käsky muistista ja ilmoittaa seuraavan käskyn sijainnin muistissa.

(2) Dekoodaa ja testaa käsky ja generoi vastaava toiminnan ohjaussignaali määritellyn toiminnon suorittamisen helpottamiseksi.

(3) Ohjaa ja ohjaa tietovirran suuntaa suorittimen, muistin ja syöttö- ja tulostuslaitteiden välillä.

Mikroprosessori yhdistää ALU:n, laskurit, rekisterit ja ohjausosan sisäisen väylän kautta ja kytkeytyy ulkoiseen muistiin ja tulo/lähtöliitäntäpiireihin ulkoisen väylän kautta.Ulkoinen väylä, jota kutsutaan myös järjestelmäväyläksi, on jaettu dataväylään DB, osoiteväylään AB ja ohjausväylään CB, ja se on kytketty useisiin oheislaitteisiin tulo/lähtöliitäntäpiirin kautta.

-Muisti

Muisti voidaan jakaa kahteen luokkaan: datamuisti ja ohjelmamuisti.

Datamuistia käytetään tietojen tallentamiseen ja ohjelmamuistia ohjelmien ja parametrien tallentamiseen.

-Input/Output -Linkitä tai ohjaa eri laitteita

Sarjaliikenneportit - vaihtaa tietoja MCU:n ja eri oheislaitteiden, kuten UART, SPI, 12C jne., välillä.

3 Mikrokontrolleriluokitus

Bittien lukumäärän suhteen mikro-ohjaimet voidaan luokitella 4-bittisiin, 8-bittisiin, 16-bittisiin ja 32-bittisiin.Käytännön sovelluksissa 32-bitin osuus on 55%, 8-bitin osuus 43%, 4-bitin osuus 2% ja 16-bitin osuus 1%.

Voidaan nähdä, että 32-bittiset ja 8-bittiset mikro-ohjaimet ovat nykyään eniten käytettyjä mikrokontrollereita.
Ero bittien lukumäärässä ei edusta hyviä tai huonoja mikroprosessoreita, ei mitä suurempi bittien määrä, sitä parempi mikroprosessori, eikä mitä pienempi bittien määrä, sitä huonompi mikroprosessori

8-bittiset MCU:t ovat monipuolisia;ne tarjoavat yksinkertaisen ohjelmoinnin, energiatehokkuuden ja pienen pakkauskoon (joissakin on vain kuusi nastaa).Mutta näitä mikro-ohjaimia ei tyypillisesti käytetä verkko- ja viestintätoimintoihin.

Yleisimmät verkkoprotokollat ​​ja tietoliikenneohjelmistopinot ovat 16- tai 32-bittisiä.Tiedonsiirron oheislaitteita on saatavilla joihinkin 8-bittisiin laitteisiin, mutta 16- ja 32-bittiset MCU:t ovat usein tehokkaampi valinta.Siitä huolimatta 8-bittisiä MCU:ita käytetään tyypillisesti erilaisiin ohjaus-, tunnistus- ja liitäntäsovelluksiin.

Arkkitehtonisesti mikro-ohjaimet voidaan jakaa kahteen luokkaan: RISC (Reduced Instruction Set Computers) ja CISC (Complex Instruction Set Computers).

RISC on 1980-luvulla MIPS-mainframesta (eli RISC-koneista) peräisin oleva mikroprosessori, joka suorittaa vähemmän tietokonekäskyjä. RISC-koneissa käytettyjä mikroprosessoreita kutsutaan yhteisesti RISC-prosessoreiksi.Tällä tavalla se pystyy suorittamaan operaatioita nopeammin (miljoonia enemmän käskyjä sekunnissa tai MIPS).Koska tietokoneet vaativat lisätransistoreja ja piirielementtejä kunkin käskytyypin suorittamiseen, mitä suurempi tietokoneen käskyjoukko tekee mikroprosessorista monimutkaisemman ja suorittaa toimintoja hitaammin.

CISC sisältää runsaasti mikrokäskyjä, jotka yksinkertaistavat prosessorilla toimivien ohjelmien luomista.Ohjeet koostuvat assembly-kielestä, ja jotkin yleisimmät alun perin ohjelmistolla toteutetut toiminnot toteutetaan sen sijaan laitteiston käskyjärjestelmällä.Ohjelmoijan työ siis vähenee huomattavasti, ja joka käskyjaksolla käsitellään samanaikaisesti joitakin alemman kertaluokan operaatioita tai operaatioita tietokoneen suoritusnopeuden lisäämiseksi, ja tätä järjestelmää kutsutaan monimutkaiseksi käskyjärjestelmäksi.

4 Yhteenveto

Vakava haaste nykypäivän autoelektroniikkainsinööreille on rakentaa edullinen, ongelmaton ja vian sattuessakin voi toimia auton järjestelmissä, auton suorituskyky vähitellen paranee tällä hetkellä, mikrokontrollerien odotetaan parantavan suorituskykyä. autojen elektronisista ohjausyksiköistä.