cơ bản của các bộ điều khiển vi mạch: cấu trúc, công việc và ứng dụng

Photo of author

By Lisa chen

cơ bản của các bộ điều khiển vi mạch: cấu trúc, công việc và ứng dụng_1

các bộ điều khiển vi mạch trên bo mạch

nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ

trước khi bạn đi sâu vào thế giới điện tử nhúng, bạn cần biết bạn cần gì. ví dụ, lĩnh vực này bao gồm viết mã. Gần như không thể làm được điều này nếu bạn không hiểu các nền tảng của bộ vi điều khiển, ngôn ngữ lập trình mà nó sử dụng hoặc các khái niệm lập trình cơ bản của nó. nếu không bạn sẽ không biết bắt đầu từ đâu, và bạn sẽ không biết phải làm gì.

Nhưng có một tin tốt:

tài liệu này sẽ đưa ra những kiểu cơ bản cần thiết cho việc nhúng vào điện tử. chúng ta sẽ nói về nó là gì, làm thế nào bộ vi điều khiển hoạt động, cấu trúc cơ bản, v. v.

Bắt đầu nào!

vi điều khiển là gì?

cơ bản của các bộ điều khiển vi mạch: cấu trúc, công việc và ứng dụng_2

bộ vi điều khiển

nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ

Điều quan trọng trước khi định nghĩa một bộ vi điều khiển là nó khác với một bộ vi xử lý (chúng ta sẽ nói về nó sau đây).

nói cách khác, bộ vi điều khiển là một công nghệ tích hợp lớn. Nó bao gồm các cổng I/O, các đơn vị logic, bộ nhớ, các đơn vị điện tử và các mô-đun khác tích hợp vào một con chip. bạn có thể gọi thiết bị này là một chiếc máy tính con chip.

ngoài ra, các bộ điều khiển nhỏ cũng là các bộ điều khiển nhúng. đó là vì các thiết bị bên cạnh mạch hỗ trợ được điều khiển bởi nó.

Bạn có thể tìm các bộ điều khiển nhỏ trong rất nhiều thiết bị hoặc ứng dụng hiển thị dữ liệu, đo lường, điều khiển, lưu trữ hoặc tính toán. điều thú vị là, ngành công nghiệp ô tô là người sử dụng lớn nhất các bộ vi điều khiển. Xét cho cùng, xe cộ cần thiết bị này để điều khiển động cơ và điều chỉnh các hệ thống khác.

một lĩnh vực khác của các bộ điều khiển vi một là các sản phẩm điện tử tiêu dùng. Vì vậy, bạn có thể tìm thấy microcontroller trong lò nướng, máy ảnh kỹ thuật số, máy phát DVD và nhiều thứ khác. Các thiết bị kiểm tra và đo lường cũng sử dụng các bộ điều khiển nhỏ, như các bộ phát triển hàm, các đồng bộ, v. v..

các bộ điều khiển vi mạch cơ bản-các bộ điều khiển vi mạch làm việc như thế nào?

thông thường, các bộ điều khiển vi một chương trình cụ thể và duy trì một công việc. vì vậy, chúng làm việc bằng cách lấy đầu vào từ thiết bị mà chúng điều khiển. vì vậy, nó giúp các vi điều khiển duy trì sự kiểm soát. nó thực hiện điều này bằng cách gửi tín hiệu đến các bộ phận khác nhau của thiết bị.

ví dụ, vi điều khiển của tv làm việc bằng cách lấy đầu vào từ một cái điều khiển từ xa. sau đó, nó sẽ hiển thị đầu ra trên màn hình tv.

kiểu bộ điều khiển vi mạch

chúng tôi có các bộ điều khiển vi mạch khác nhau dựa trên các thể loại sau: bộ lệnh, bộ nhớ và bit.

tập lệnh

có hai loại bộ điều khiển vi mạch dựa trên các bộ điều khiển:

các tính toán bộ lệnh thống

từ viết tắt này có nghĩa là thu hẹp tập lệnh máy tính. nó thực hiện điều này bằng cách giảm thời gian của mỗi lệnh. nó giúp giảm thời gian làm việc.

máy tính tập lệnh phức tạp

viết tắt này đại diện cho một tập hợp lệnh máy tính phức tạp. Nó cho phép bạn chọn một lệnh như một tùy chọn cho các lệnh đơn giản khác nhau.

ký ức

cơ bản của các bộ điều khiển vi mạch: cấu trúc, công việc và ứng dụng_3

thẻ nhớ

nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ

trong phân loại cấu hình bộ nhớ, có hai loại bộ điều khiển vi mạch:

các bộ điều khiển vi mạch nhúng

Loại microcontroller này thường có rất nhiều thành phần trên chip, chẳng hạn như bộ hẹn giờ và bộ đếm, cổng I/O, bộ nhớ dữ liệu, interrupt, v.v. intel 8051 là một ví dụ về các bộ điều khiển bộ nhớ nhúng.

bộ vi điều khiển lưu trữ bên ngoài

thiết kế của bộ điều khiển này không có bộ nhớ chương trình trên con chip. intel 8031 là một ví dụ tuyệt vời về bộ vi điều khiển bộ nhớ bên ngoài.

vị trí

có ba kiểu bộ điều khiển trong thể loại cấu hình bit:

Bộ vi điều khiển 32-bit

Bạn có thể tìm thấy các bộ điều khiển 32-bit trong các thiết bị sử dụng các điều khiển tự động như các thiết bị y tế.

bộ vi điều khiển 16 bit

bộ vi điều khiển 16 bit cho các ứng dụng hiệu năng cao và độ chính xác cao. Do vậy, bạn có thể sử dụng bộ vi điều khiển này cho cả tính toán lô-gic và toán học. intel 8096 là một ví dụ tuyệt vời về vi điều khiển này.

Bộ vi điều khiển 8 bit

bộ vi điều khiển 8 bit là nhỏ nhất trong thể loại này. Bạn có thể sử dụng nó để thực hiện những thao tác đơn giản như lô-gic và toán học như chia, trừ, v. v.. thêm vào đó, các ví dụ về các bộ điều khiển vi mạch này là intel 8051 và 8031.

cấu trúc cơ bản của bộ vi điều khiển

bộ vi điều khiển có ba thành phần cơ bản: cổng i/ o, bộ nhớ và bộ xử lý trung tâm.

các thành phần khác của thiết bị này cũng rất quan trọng. nhưng tất cả đều là những thiết bị hỗ trợ. vì vậy, chúng tôi sẽ nghiên cứu các cấu phần chính của nó theo cấu trúc của bộ điều khiển vi.

kiến thức cơ bản về bộ vi điều khiển-bộ nhớ

Thông thường, hầu hệ thống tính toán yêu cầu hai loại bộ nhớ: bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình. Bộ nhớ dữ liệu giúp lưu trữ thông tin tạm thời khi bạn thực hiện các lệnh. nhưng bộ nhớ chương trình bao gồm các chương trình. nói cách khác, nó chứa các lệnh mà cpu sẽ thực hiện.

xe buýt

bus hệ thống là một trong những thành phần ít nhất được nói. tuy nhiên, nó là một phần quan trọng của bộ vi điều khiển.

Một tập hợp các cáp nối CPU với các thiết bị ngoại vi khác như các cổng nhập/ xuất và các bộ phận hỗ trợ khác.

kiến thức cơ bản về bộ vi điều khiển cpu

cpu là cơn mưa của bộ vi điều khiển. Nó có hai phần: CU (đơn vị điều khiển) và ALU (đơn vị logic số học).

Do vậy, CPU chịu trách nhiệm giải mã, đọc và thực hiện các lệnh để thực hiện các thao tác truyền dữ liệu, logic và toán học.

gián đoạn

sự ngắt quãng là một phần quan trọng khác của bộ vi điều khiển. nó có một cơ chế xử lý gián đoạn. Hơn nữa, thành phần này có thể liên quan tới phần mềm, vĩnh viễn, liên quan tới phần cứng hoặc nội bộ.

các kiểu cơ bản của bộ điều khiển vi-rốc-các cổng i/ o

nhập/ xuất là một cổng nhập/ xuất. bộ phận này cung cấp một giao diện bên ngoài cho bộ điều khiển vi mạch. ví dụ, các thiết bị đầu vào như bàn phím, công tắc, v. v. thông tin người dùng được gửi đến cpu. nó được thực hiện dưới dạng dữ liệu nhị phân.

Do vậy, khi CPU nhận được thông tin từ thiết bị đầu vào, nó thực hiện các lệnh thích hợp. sau đó nó sẽ phản hồi thông qua các thiết bị đầu ra như máy in, màn hình, đèn led.

Cổng Nối Tiếp

các bộ phận này giúp các bộ điều khiển vi mạch tương tác với các kết nối. các bộ điều khiển vi mạch chỉ có thể giao tiếp với các thiết bị và thiết bị ngoại vi khác qua cổng nối tiếp. việc giao tiếp thông thường nhất của bộ điều khiển vi.

số (chữ)-một chuyển đổi mô phỏng

viết tắt cho trình chuyển đổi kỹ thuật số. đây là một mạch chuyển đổi tín hiệu kỹ thuật số thành tín hiệu analog. thêm vào đó, các cấu phần này được kết nối với cpu của bộ điều khiển vi mạch và các thiết bị mô phỏng (các bên ngoài).

lõi đầu ra vật lý

việc viết tắt của adc đại diện cho trình chuyển đổi số học. đối lập với DAC. điều đó là, mạch giúp chuyển đổi các tín hiệu điện tử thành các tín hiệu điện tử. Hơn nữa, mạch này thiết lập một kết nối giữa các thiết bị đầu vào tương tự bên ngoài và CPU của bộ điều khiển vi mạch.

ngoài ra, phải chỉ ra rằng công ty adi chủ yếu là cảm biến. vì vậy, để cpu hiểu được giao tiếp, dữ liệu mô phỏng phải được chuyển đổi thành dữ liệu số.

các kiểu cơ bản về các bộ điều khiển vi-các đếm/ thời gian

bộ đếm và bộ đếm thời gian là một phần quan trọng của bộ điều khiển vi. chúng cung cấp các hoạt động đếm các sự kiện bên ngoài và thời gian. ngoài ra, các bộ phận này cũng cung cấp các điều khiển độ hồng hồ, tạo các chức năng, v. v.

Bits cấu hình

các bộ điều khiển thường có một bit duy nhất. đây là vị trí cấu hình. các cấu phần này giúp xây dựng các tùy chọn đặc biệt cho các bộ điều khiển, bao gồm, nhưng không hạn chế:

chương trình điện áp thấp bật/ tắt

Bộ hẹn giờ khởi động Bật/ Tắt

Bật/ tắt nằm trong/ ngoài

kiểu bộ dao động

màn hình đồng hồ an toàn bật/ tắt

Đặt lại nguồn điện Mở/ Tắt

bộ đồng hồ bảo vệ bật/ tắt

ngoài ra, trên một bộ vi điều khiển pic, bạn sẽ nhận ra các bits cấu hình. nó chịu trách nhiệm về bảo vệ dữ liệu và bảo vệ mã chương trình.

điều đó có nghĩa là, các bit cấu hình ngăn cản phần cứng được lập trình bên ngoài đọc các chương trình và không gian dữ liệu của bạn. vì vậy, người khác sẽ rất khó để ăn cắp mã của bạn.

bộ vi xử lý và bộ vi điều khiển

cơ bản của các bộ điều khiển vi mạch: cấu trúc, công việc và ứng dụng_4

bộ vi xử lý

nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ

cơ bản của các bộ điều khiển vi mạch: cấu trúc, công việc và ứng dụng_5

bộ vi điều khiển

nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ

các bộ điều khiển vi mạch là các máy tính bao gồm các bộ đặt thời gian, ROM và các thiết bị ngoại vi khác. Vì vậy, bạn có thể gọi chúng là những chiếc máy vi tính. Hơn nữa, chúng có những phiên bản khác nhau. nhưng bộ vi xử lý là mạch tích hợp. chỉ với một cpu bên trong chúng có thể xử lý.

bảng sau chỉ ra sự khác biệt của chúng:

cơ bản của các bộ điều khiển vi mạch: cấu trúc, công việc và ứng dụng_6

cơ bản của các bộ điều khiển vi mạch: cấu trúc, công việc và ứng dụng_7

quan điểm ủng hộ

bởi vì nó ghi và lưu trữ các hướng dẫn trong bộ nhớ, vi điều khiển không cần hệ điều hành phức tạp.

con chip này không cần giao diện bên ngoài cho các thành phần chính như cổng i/ o.

bạn có thể lập trình cổng i/ o.

Đặt tất cả các bộ phận quan trọng để giảm thiểu diện tích, chi phí và thời gian thiết kế của sản phẩm.

Lừa đảo

nó không có hệ điều hành. vì vậy, bạn phải viết tất cả các lệnh.

bộ nhớ của bộ điều khiển vi mạch (tùy thuộc vào khả năng) hạn chế các lệnh mà thiết bị có thể thực hiện.

băng bó

tóm lại, các bộ vi điều khiển cơ bản giải thích khả năng mạnh mẽ của một con chip. Ngoài ra, nó còn bao gồm một số thiết bị ngoại vi tạo nên cấu trúc của thiết bị, như bộ nhớ, CPU, các cổng I/ O, mạch dao động, v. v.. ngoài ra, các nhà sản xuất đưa các bộ điều khiển vào các thiết bị mà họ điều khiển.

mỗi thiết bị ngoại vi đóng một vai trò quan trọng cho vi điều khiển. anh nghĩ sao về bộ vi điều khiển? bạn có cần giúp đỡ để có được giải pháp phù hợp nhất cho dự án của bạn không? hãy liên lạc với chúng tôi bất cứ lúc nào.