微控制器是嵌入式系统的组成部分。微控制器基本上是便宜的小型计算机,在一个包含处理器,小内存和可编程输入输出外设的单芯片上。它们旨在用于自动控制的产品和设备中,以执行预定义和预编程的任务。为了更好地了解什么是微控制器;我们来看一个使用微控制器的产品示例。显示环境温度的数字温度计使用微控制器,该微控制器连接到温度传感器和显示单元(如LCD)。这里的微控制器以原始形式接收来自温度传感器的输入,对其进行处理并将其以人类可读的形式显示给小型LCD显示单元。类似地,根据应用的要求和复杂性,在许多电子设备中使用单个或多个微控制器。
在哪里使用它们?
微控制器用在嵌入式系统中,基本上是将硬件和软件组合在一起的各种产品和设备,并已开发用于执行特定功能。使用微控制器的嵌入式系统的一些例子可能是:洗衣机,自动售货机,微波炉,数码相机,汽车,医疗设备,智能手机,智能手表,机器人和各种家用电器。
我们为什么使用微控制器?
微控制器用于在嵌入式应用程序中采用自动化。与使用单独的微处理器,存储器和输入/输出设备构建的设计相比,微控制器之所以广受欢迎的主要原因是它们具有减小产品或设计的尺寸和成本的能力。
由于微控制器具有内置微处理器,RAM,ROM,串行接口,并行接口,模数转换器(ADC),数模转换器(DAC)等功能,因此可以轻松围绕其构建应用程序。此外,微控制器的编程环境提供了根据其需求控制不同类型应用程序的广泛可能性。
有哪些不同类型的微控制器?
市场上有各种各样的微控制器。诸如Atmel,ARM,Microchip,Texas Instruments,Renesas,Freescale,NXP Semiconductors等各种公司生产具有不同功能的不同类型的微控制器。查看各种参数,例如可编程存储器,闪存大小,电源电压,输入/输出引脚,速度等,可以为他们的应用选择合适的微控制器。
我们来看看这些参数以及根据这些参数的不同类型的微控制器。
数据总线(位大小):
根据位大小分类时,大多数微控制器的范围从8位到32位(也可以使用高位微控制器)。在8位微控制器中,其数据总线由8条数据线组成,而在16位微控制器中,其数据总线由16条数据线组成,对于32位及更高版本的微控制器,依此类推。
记忆:
微控制器需要存储器(RAM,ROM,EPROM,EEPROM,闪存等)来存储程序和数据。有些微控制器内置内存芯片,而另一些微控制器则需要连接外部存储器。这些分别称为嵌入式存储器微控制器和外部存储器微控制器。内置存储器的大小在不同类型的微控制器中也有所不同,通常您会发现具有4B至4Mb存储器的微控制器。
输入/输出引脚数:
微控制器根据输入输出引脚大小的数量而变化。可以根据应用需求选择特定的微控制器。
指令系统:
指令集有两种类型-RISC和CISC。微控制器可以使用RISC(精简指令集计算机)或CISC(复杂指令集计算机)。顾名思义,RISC减少了定义指令时钟周期的操作时间;而CISC允许应用一条指令代替许多指令。
内存架构:
有两种类型的微控制器-哈佛存储器架构微控制器和普林斯顿存储器架构微控制器。
这是学生和业余爱好者中一些流行的微控制器。
8051系列微控制器(8位)
Atmel的AVR微控制器(ATtiny,ATmega系列)
Microchip的PIC系列微控制器
德州仪器(TI)的MSP430等微控制器
ARM微控制器
微控制器的功能
嵌入式系统中使用微控制器的各种功能。如下面的微控制器框图所示,它包括处理器,I / O引脚,串行端口,计时器,ADC,DAC和中断控制。
处理器或CPU
处理器是微控制器的大脑。当通过输入引脚提供输入,并通过程序提供指令时,它将相应地处理数据并在输出引脚上提供。
记忆
存储器芯片集成在微控制器中以存储所有程序和数据。微控制器中可能集成了不同类型的存储器,例如RAM,ROM,EPROM,EEPROM,闪存等。
输入输出端口
每个微控制器都有输入输出端口。根据微控制器的类型,输入输出引脚的数量可能会有所不同。它们用于连接外部输入和输出设备,例如传感器,显示单元等。
串口
它们有助于微控制器与其他外设的串行接口。串行端口是一种串行通信接口,通过该接口,信息可以一次一位地进出。
ADC和DAC
有时嵌入式系统需要将数据从数字转换为模拟,反之亦然。因此,大多数微控制器都集成有内置ADC(模数转换器)和DAC(数模转换器)以执行所需的转换。
计时器
计时器和计数器是嵌入式系统的重要组成部分。它们是各种操作所必需的,例如脉冲生成,外部脉冲计数,调制,振荡等。
中断控制
中断控制是微控制器的强大功能之一。这是一种通知,它会中断正在进行的进程并指示执行由中断控制定义的任务。
总而言之,微控制器是一种紧凑的微型计算机,旨在在嵌入式系统中执行特定任务。它们具有广泛的功能,其重要性和用途十分广泛,可以在所有行业的产品和设备中找到它们。