NUC975DK61Y – Circuítos integrados, microcontroladores integrados – NUVOTON Technology Corporation

1 Definición de microcontrolador

Como o microcontrolador é a unidade lóxica aritmética, a memoria, o temporizador/calculadora e varios circuítos / O, etc. integrados nun chip, que constitúen un sistema informático completo básico, tamén se coñece como microordenador dun só chip.

O programa na memoria do microcontrolador usado en estreita relación co hardware do microcontrolador e os circuítos de hardware periféricos, distínguese do software do PC e chámase programa do microcontrolador como firmware.Xeralmente, un microprocesador é unha CPU nun único circuíto integrado, mentres que un microcontrolador é unha CPU, ROM, RAM, VO, temporizador, etc., todo nun único circuíto integrado.En comparación coa CPU, o microcontrolador non ten unha potencia de computación tan poderosa, nin ten unidade de xestión de memoria, o que fai que o microcontrolador só poida manexar algunhas tarefas de control, lóxica e outras tarefas relativamente simples e simples, e é amplamente utilizado no control de equipos, procesamento de sinal de sensor. e outros campos, como algúns electrodomésticos, equipos industriais, ferramentas eléctricas, etc.

2 A composición do microcontrolador

O microcontrolador consta de varias partes: procesador central, memoria e entrada/saída:

- Procesador central:

O procesador central é o compoñente central do MCU, incluíndo as dúas partes principais do operador e do controlador.

-Operador

O operador consiste en unidade aritmética e lóxica (ALU), acumulador e rexistros, etc. O papel da ALU é realizar operacións aritméticas ou lóxicas sobre os datos entrantes.A ALU é capaz de sumar, restar, igualar ou comparar o tamaño destes dous datos e, finalmente, almacenar o resultado no acumulador.

O operador ten dúas funcións:

(1) Realizar varias operacións aritméticas.

(2) Para realizar varias operacións lóxicas e realizar probas lóxicas, como unha proba de valor cero ou unha comparación de dous valores.

Todas as operacións realizadas polo operador están dirixidas por sinais de control do controlador e, mentres que unha operación aritmética produce un resultado aritmético, unha operación lóxica produce un veredicto.

-Controlador

O controlador está composto por contador de programas, rexistro de instrucións, decodificador de instrucións, xerador de tempo e controlador de operacións, etc. É o "órgano de decisión" que emite ordes, é dicir, coordina e dirixe o funcionamento de todo o sistema microinformático.As súas principais funcións son:

(1) Para recuperar unha instrución da memoria e indicar a localización da seguinte instrución na memoria.

(2) Para decodificar e probar a instrución e xerar o sinal de control de operación correspondente para facilitar a execución da acción especificada.

(3) Dirixe e controla a dirección do fluxo de datos entre a CPU, a memoria e os dispositivos de entrada e saída.

O microprocesador interconecta a sección ALU, contadores, rexistros e control a través do bus interno, e conéctase á memoria externa e aos circuítos da interface de entrada/saída a través do bus externo.O bus externo, tamén chamado bus do sistema, divídese no bus de datos DB, bus de dirección AB e bus de control CB, e está conectado a varios dispositivos periféricos a través do circuíto de interface de entrada/saída.

-Memoria

A memoria pódese dividir en dúas categorías: memoria de datos e memoria de programa.

A memoria de datos úsase para gardar datos e o almacenamento de programas úsase para almacenar programas e parámetros.

-Entrada/Saída -Enlazar ou conducir diferentes dispositivos

Portos de comunicación en serie: intercambian datos entre MCU e diferentes periféricos, como UART, SPI, 12C, etc.

3 Clasificación dos microcontroladores

En canto ao número de bits, os microcontroladores pódense clasificar en: 4 bits, 8 bits, 16 bits e 32 bits.Nas aplicacións prácticas, 32 bits supón o 55 %, 8 bits o 43 %, 4 bits o 2 % e 16 bits o 1 %.

Pódese ver que os microcontroladores de 32 e 8 bits son os microcontroladores máis utilizados na actualidade.
A diferenza no número de bits non representa os microprocesadores bos ou malos, non canto maior sexa o número de bits mellor será o microprocesador, e non canto menor sexa o número de bits peor será o microprocesador.

Os MCU de 8 bits son versátiles;ofrecen programación sinxela, eficiencia enerxética e paquete de pequeno tamaño (algúns teñen só seis pinos).Pero estes microcontroladores normalmente non se usan para funcións de rede e comunicacións.

Os protocolos de rede e as pilas de software de comunicación máis comúns son de 16 ou 32 bits.Os periféricos de comunicación están dispoñibles para algúns dispositivos de 8 bits, pero os MCU de 16 e 32 bits adoitan ser a opción máis eficiente.Non obstante, os MCU de 8 bits úsanse normalmente para unha variedade de aplicacións de control, detección e interface.

Arquitectónicamente, os microcontroladores pódense dividir en dúas categorías: RISC (Computadoras de conxunto de instrucións reducidas) e CISC (Computadoras de conxuntos de instrucións complexas).

RISC é un microprocesador que executa menos tipos de instrucións de ordenador e orixinouse nos anos 80 co mainframe MIPS (é dicir, máquinas RISC), e os microprocesadores utilizados nas máquinas RISC chámanse colectivamente procesadores RISC.Deste xeito, é capaz de executar operacións a un ritmo máis rápido (millóns máis de instrucións por segundo, ou MIPS).Dado que os ordenadores requiren transistores adicionais e elementos de circuíto para executar cada tipo de instrución, canto maior sexa o conxunto de instrucións do ordenador, fai que o microprocesador sexa máis complexo e executa as operacións máis lentamente.

CISC inclúe un rico conxunto de microinstrucións que simplifican a creación de programas que se executan no procesador.As instrucións están compostas por linguaxe ensamblador e algunhas funcións comúns implementadas orixinalmente polo software son implementadas polo sistema de instrucións de hardware.O traballo do programador redúcese moito, e algunhas operacións ou operacións de orde inferior son procesadas simultaneamente en cada período de instrución para aumentar a velocidade de execución do ordenador, e este sistema denomínase sistema de instrucións complexos.

4 Resumo

Un reto serio para os enxeñeiros electrónicos de automóbiles de hoxe é construír un sistema de baixo custo, sen problemas, e mesmo en caso de falla pode funcionar os sistemas automotivos, no que o rendemento do coche mellore gradualmente no momento, espérase que os microcontroladores melloren o rendemento. de unidades de control electrónico de automoción.