Vad är en mikrokontroller?

Mikrokontroller är en integrerad del av inbyggda system. En mikrokontroller är i grunden billig och liten dator på ett enda chip som består av en processor, ett litet minne och programmerbara kringutrustning för ingångsutgång. De är avsedda att användas i automatiskt kontrollerade produkter och enheter för att utföra fördefinierade och förprogrammerade uppgifter. För att få en bättre uppfattning om vad som egentligen är en mikrokontroller; låt oss se ett exempel på en produkt där mikrokontroller används. En digital termometer som visar omgivningstemperaturen använder en mikrokontroller som är ansluten till en temperatursensor och en displayenhet (som LCD). Mikrokontrollern tar här inmatningen från temperatursensorn i rå form, bearbetar den och visar den till en liten LCD-skärmenhet i läsbar form.På samma sätt används en eller flera mikrokontroller i många elektroniska enheter enligt applikationens krav och komplexitet.

Var de används?

Mikrokontroller används i inbäddade system, i grunden en mängd olika produkter och enheter som är en kombination av hårdvara och programvara, och utvecklade för att utföra vissa funktioner. Några exempel på inbäddade system där mikrokontroller används kan vara tvättmaskiner, varuautomater, mikrovågor, digitalkameror, bilar, medicinsk utrustning, smarta telefoner, smarta klockor, robotar och olika hushållsapparater.

Varför använder vi mikrokontroller?

Microcontrollers används för att använda automatisering i inbäddade applikationer. Den främsta anledningen bakom mikrokontrollers enorma popularitet är deras förmåga att minska storleken och kostnaden för en produkt eller design, jämfört med en design som byggs med separat mikroprocessor, minne och in / ut-enheter.

Eftersom mikrokontroller har funktioner som inbyggd mikroprocessor, RAM, ROM, seriella gränssnitt, parallella gränssnitt, Analog till Digital Converter (ADC), Digital till Analog Converter (DAC) etc. som gör det enkelt att bygga applikationer runt det. Dessutom erbjuder mikrokontrollers programmeringsmiljö stora möjligheter att styra olika typer av applikationer enligt deras behov.

Vilka är de olika typerna av mikrokontroller?

Det finns ett brett utbud av mikrokontroller tillgängliga på marknaden. Olika företag som Atmel, ARM, Microchip, Texas Instruments, Renesas, Freescale, NXP Semiconductors etc. tillverkar olika typer av mikrokontroller med olika typer av funktioner. Om man tittar på olika parametrar som programmerbart minne, blixtstorlek, matningsspänning, in- / utgångsstift, hastighet, etc kan man välja rätt mikrokontroller för deras applikation.

Låt oss ta en titt på dessa parametrar och olika typer av mikrokontroller enligt dessa parametrar.

Databuss (bitstorlek):

När de klassificeras enligt bitstorleken varierar de flesta mikrokontroller från 8-bit till 32 bitar (högre bitmikrokontroller finns också). I en 8-bitars mikrokontroller består dess databuss av 8 datalinjer, medan i en 16-bitars mikrokontroller består dess databuss av 16 datalinjer och så vidare för 32 bitar och högre mikrokontroller.

Minne:

Mikrokontroller behöver minne (RAM, ROM, EPROM, EEPROM, flashminne, etc.) för att lagra program och data. Medan vissa mikrokontroller har inbyggda minneskretsar medan andra kräver att ett externt minne ska anslutas. Dessa kallas inbäddade minnesmikrokontroller respektive externa minnesmikrokontroller. Inbyggt minnesstorlek varierar också i olika typer av mikrokontroller och i allmänhet skulle du hitta mikrokontroller med minne på 4B till 4Mb.

Antal ingångs- / utgångsstift:

Mikrokontroller varierar beroende på antalet ingångsutgångar. Man kan välja en specifik mikrokontroller enligt applikationskravet.

Instruktionsuppsättning:

Det finns två typer av instruktionsuppsättningar - RISC och CISC. En mikrokontroller kan använda RISC (Reduced Instruction Set Computer) eller CISC (Complex Instruction Set Computer). Som namnet antyder reducerar RISC driftstiden som definierar en instruktions klockcykel; medan CISC tillåter tillämpning av en instruktion som ett alternativ till många instruktioner.

Minnesarkitektur:

Det finns två typer av mikrokontroller - Harvard-minne arkitektur mikrokontroller och Princeton minne arkitektur mikrokontroller.

Här är några populära mikrokontroller bland studenter och hobbyister.

8051-serien av mikrokontroller (8-bitars)

AVR-mikrokontroller av Atmel (ATtiny, ATmega-serien)

Microchips PIC-serie mikrokontroller

Texas Instruments mikrokontroller som MSP430

ARM-mikrokontroller

Funktioner hos mikrokontroller

Microcontrollers används i inbäddade system för deras olika funktioner. Som visas i nedanstående blockschema för en mikrokontroller, består den av processor, I / O-stift, seriella portar, timers, ADC, DAC och Interrupt Control.

Processor eller CPU

Processorn är hjärnan hos en mikrokontroller. När ingången tillhandahålls via ingångsstift och instruktioner genom program bearbetar den data i enlighet med detta och tillhandahålls vid utgångarna.

Minne

Minneschips är integrerade i en mikrokontroller för att lagra alla program och data. Det kan finnas olika typer av minne integrerade i mikrokontroller som RAM, ROM, EPROM, EEPROM, Flash-minne, etc.

Ingångs- och utgångsportar

Varje mikrokontroller har ingångsportar. Beroende på typerna av mikrokontroller kan antalet ingångsutgångar variera. De används för gränssnitt med externa in- och utgångsenheter som sensorer, displayenheter etc.

Seriella portar

De underlättar mikrokontrollers seriella gränssnitt med andra kringutrustning. En seriell port är ett seriellt kommunikationsgränssnitt genom vilket information överförs in eller ut en efter en bit åt gången.

ADC och DAC

Ibland behöver inbyggda system konvertera data från digitalt till analogt och tvärtom. Så de flesta mikrokontroller är integrerade med inbyggd ADC (analog till digital omvandlare) och DAC (digital till analog omvandlare) för att utföra den nödvändiga konverteringen.

Timers

Timers och räknare är viktiga delar av inbyggda system. De krävs för olika operationer som pulsgenerering, räkna externa pulser, modulering, svängning etc.

Avbryt kontrollen

Avbrottskontroll är en av de kraftfulla funktionerna hos mikrokontroller. Det är ett slags meddelande som avbryter den pågående processen och instruerar att utföra den uppgift som definieras av avbrottskontroll.

För att sammanfatta allt detta är mikrokontroller typ av kompakta minidatorer som är utformade för att utföra specifika uppgifter i inbäddade system. Med ett brett utbud av funktioner är deras betydelse och användning enorma och de finns i produkter och enheter i alla branscher.