NUC975DK61Y – Entegre Devreler, Gömülü, Mikrodenetleyiciler – NUVOTON Technology Corporation

1 Mikrodenetleyici tanımı

Mikrodenetleyici, bir çip içine entegre edilmiş aritmetik mantık birimi, bellek, zamanlayıcı/hesap makinesi ve çeşitli / O devreleri vb. olduğundan temel bir komple bilgi işlem sistemi oluşturduğundan, tek çipli mikro bilgisayar olarak da bilinir.

Mikrodenetleyici belleğinde, mikrodenetleyici donanımı ve çevre donanım devreleri ile yakından kullanılan program, PC'nin yazılımından ayrılır ve firmware olarak mikrodenetleyici programı olarak adlandırılır.Genel olarak, bir mikroişlemci tek bir entegre devre üzerindeki bir CPU'dur, mikrodenetleyici ise hepsi tek bir entegre devre üzerinde bulunan bir CPU, ROM, RAM, VO, zamanlayıcı vb.'dir.CPU ile karşılaştırıldığında, mikro denetleyici çok güçlü bir bilgi işlem gücüne sahip değildir ve mikro denetleyicinin yalnızca nispeten tek ve basit kontrol, mantık ve diğer görevleri yerine getirebilmesini sağlayan MemoryManaaement Unit'e de sahip değildir ve ekipman kontrolünde, sensör sinyali işlemede yaygın olarak kullanılır. ve bazı ev aletleri, endüstriyel ekipmanlar, elektrikli aletler vb. gibi diğer alanlar.

2 Mikrodenetleyicinin bileşimi

Mikrodenetleyici birkaç parçadan oluşur: merkezi işlemci, bellek ve giriş/çıkış:

-Merkezi işlemci:

Merkezi işlemci, operatör ve kontrolörün iki ana parçasını içeren MCU'nun temel bileşenidir.

-Şebeke

Operatör, aritmetik ve mantıksal birim (ALU), akümülatör ve kayıtlardan vb. oluşur. ALU'nun rolü, gelen veriler üzerinde aritmetik veya mantıksal işlemler gerçekleştirmektir.ALU, bu iki verinin boyutunu toplama, çıkarma, eşleştirme veya karşılaştırma ve son olarak sonucu akümülatörde saklama kapasitesine sahiptir.

Operatörün iki işlevi vardır:

(1) Çeşitli aritmetik işlemleri gerçekleştirmek.

(2) Çeşitli mantıksal işlemleri gerçekleştirmek ve sıfır değer testi veya iki değerin karşılaştırılması gibi mantıksal testleri gerçekleştirmek.

Operatör tarafından gerçekleştirilen tüm işlemler kontrolörden gelen kontrol sinyalleriyle yönlendirilir ve aritmetik işlem aritmetik sonuç üretirken mantıksal işlem bir karar üretir.

-Kontrolör

Kontrolör, program sayacı, talimat kaydı, talimat kod çözücü, zamanlama üreteci ve operasyon kontrolöründen vb. oluşur. Komutları veren, yani tüm mikrobilgisayar sisteminin çalışmasını koordine eden ve yönlendiren "karar verme organıdır".Başlıca işlevleri şunlardır:

(1) Bellekten bir talimat almak ve bir sonraki talimatın bellekteki yerini belirtmek.

(2) Belirtilen eylemin yürütülmesini kolaylaştırmak için talimatın kodunu çözmek ve test etmek ve ilgili işlem kontrol sinyalini oluşturmak.

(3) CPU, bellek ve giriş ve çıkış aygıtları arasındaki veri akışının yönünü yönlendirir ve kontrol eder.

Mikroişlemci, ALU'yu, sayaçları, kayıtları ve kontrol bölümünü dahili veri yolu aracılığıyla birbirine bağlar ve harici veri yolu aracılığıyla harici belleğe ve giriş/çıkış arayüz devrelerine bağlanır.Sistem veri yolu olarak da adlandırılan harici veri yolu, veri yolu DB, adres yolu AB ve kontrol yolu CB'ye bölünmüştür ve giriş/çıkış arayüz devresi aracılığıyla çeşitli çevresel cihazlara bağlanır.

-Hafıza

Bellek iki kategoriye ayrılabilir: veri belleği ve program belleği.

Veri belleği verileri kaydetmek için kullanılır ve program depolama, programları ve parametreleri depolamak için kullanılır.

-Giriş/Çıkış -Farklı cihazları bağlama veya çalıştırma

Seri iletişim bağlantı noktaları - MCU ile UART, SPI, 12C vb. gibi farklı çevre birimleri arasında veri alışverişi.

3 Mikrodenetleyici sınıflandırması

Bit sayısına göre mikrodenetleyiciler şu şekilde sınıflandırılabilir: 4 bit, 8 bit, 16 bit ve 32 bit.Pratik uygulamalarda 32 bit %55'e, 8 bit %43'e, 4 bit %2'ye ve 16 bit %1'e karşılık gelir.

Günümüzde en yaygın kullanılan mikrodenetleyicilerin 32-bit ve 8-bit mikrodenetleyiciler olduğu görülmektedir.
Bit sayısındaki fark, iyi veya kötü mikroişlemcileri temsil etmez; bit sayısı ne kadar yüksek olursa, mikroişlemci o kadar iyi olur ve bit sayısı ne kadar düşük olursa, mikroişlemci o kadar kötü olmaz.

8 bitlik MCU'lar çok yönlüdür;basit programlama, enerji verimliliği ve küçük paket boyutu sunarlar (bazılarının yalnızca altı pimi vardır).Ancak bu mikro denetleyiciler genellikle ağ oluşturma ve iletişim işlevleri için kullanılmaz.

En yaygın ağ protokolleri ve iletişim yazılımı yığınları 16 veya 32 bittir.Bazı 8 bit cihazlar için iletişim çevre birimleri mevcuttur, ancak 16 ve 32 bit MCU'lar genellikle daha verimli seçimdir.Bununla birlikte, 8 bitlik MCU'lar genellikle çeşitli kontrol, algılama ve arayüz uygulamaları için kullanılır.

Mimari olarak mikrodenetleyiciler iki kategoriye ayrılabilir: RISC (İndirgenmiş Komut Seti Bilgisayarları) ve CISC (Karmaşık Komut Seti Bilgisayarları).

RISC, daha az sayıda bilgisayar talimatı yürüten bir mikroişlemcidir ve 1980'lerde MIPS ana çerçevesinden (yani RISC makineleri) ortaya çıkmıştır ve RISC makinelerinde kullanılan mikroişlemcilere toplu olarak RISC işlemcileri adı verilmektedir.Bu şekilde işlemleri daha hızlı (saniyede milyonlarca daha fazla talimat veya MIPS) yürütebilir.Bilgisayarlar, her talimat tipini yürütmek için ek transistörlere ve devre elemanlarına ihtiyaç duyduğundan, bilgisayar talimat seti ne kadar büyük olursa, mikroişlemciyi daha karmaşık hale getirir ve işlemleri daha yavaş yürütür.

CISC, işlemci üzerinde çalışan programların oluşturulmasını kolaylaştıran zengin bir mikro yönerge seti içerir.Talimatlar montaj dilinden oluşur ve başlangıçta yazılım tarafından uygulanan bazı ortak işlevler, bunun yerine donanım talimat sistemi tarafından uygulanır.Böylece programcının işi çok azalır ve bilgisayarın yürütme hızını arttırmak için her talimat periyodunda bazı alt düzey işlemler veya işlemler aynı anda işlenir ve bu sisteme karmaşık talimat sistemi denir.

4 Özet

Günümüz otomotiv elektroniği mühendisleri için ciddi bir zorluk, düşük maliyetli, sorunsuz ve arıza durumunda bile çalışabilen otomotiv sistemleri oluşturmaktır, otomobilin performansında şu anda yavaş yavaş iyileşme, mikrodenetleyicilerin performansı artırması beklenmektedir. Otomotiv elektronik kontrol üniteleri.