I. Úvod
Mikrokontrolér, jako základní součást moderní elektronické technologie, jeho historie vývoje úzce souvisí s pokrokem elektronické technologie. Od svého narození v polovině -1970 se mikrokontroléry s výhodou vysoké integrace, nízkých nákladů a vysokého výkonu široce používají v mnoha oborech, jako je ovládání motoru, čtenáři čárových kódů, spotřebitelská elektronika, hraní her, hraní her Zařízení, telefony, HVAC, zabezpečení budov a řízení přístupu, průmyslová kontrola a automatizace a bílé zboží. V tomto článku bude podrobně uvedena definice, pracovní princip a pracovní podmínky mikrokontroléru.
Ii. Definice mikrokontroléru
Mikrokontrolér, zkrácený jako MCU (MicroController Unit), je mikropočítač, bude hlavní součástí mikropočítače integrovaného do jediného mikropočítače čipu. Integruje centrální zpracovatelskou jednotku (CPU), paměť (ROM, RAM), vstupní/výstupní (I/O) rozhraní, načasování/čítač a systém přerušení a další hlavní komponenty a je charakterizována svou malou velikostí, nízkou konzumací energie, nízká spotřeba energie a stabilní výkon. Vznik mikrokontrolérů výrazně podporoval vývoj zabudovaných systémů, což umožnilo realizaci různých inteligentních zařízení.
Iii. Pracovní princip mikrokontroléru
Pracovní princip mikrokontroléru je založen hlavně na kooperativní práci jeho vnitřních složek. Konkrétně lze pracovní princip mikrokontroléru shrnout následovně:
Centrální zpracovatelská jednotka (CPU):CPU je hlavní součástí mikrokontroléru, odpovědný za provádění instrukcí, zpracování dat a algoritmů řízení. CPU synchronizuje své operace prostřednictvím signálů hodin a provádí odpovídající operace v souladu s instrukcí v programu.
Paměť:Mikrokontroléry obsahují celou řadu interních vzpomínek, včetně programové paměti (Flash nebo EEPROM) a datové paměti (RAM). Programová paměť se používá k držení programového kódu a datová paměť se používá k držení dat použitých v programu. Velikost a typ paměti závisí na konkrétním modelu mikrokontroléru.
Periferní rozhraní:Do mikrokontroléru je integrována řada periferních rozhraní, včetně vstupů a výstupů obecného účelu (GPIO), analogových vstupů a výstupů (ADC, DAC), komunikačních rozhraní (UART, SPI, I2CS), časovače a PWM. Tato periferní rozhraní umožňují mikrokontroléru vyměňovat si data a ovládání s externími zařízeními.
Mechanismus přerušení manipulace:Mikrokontrolér podporuje mechanismus přerušení, kdy při dojde k externí události (např. Klíč je stisknut, příjem dat je dokončen atd.), Mikrokontrolér přerušuje aktuální provádění programu a přechází na provádění odpovídajícího programu služby přerušení. Tento mechanismus umožňuje mikrokontroléru reagovat na externí události v reálném čase a zlepšit reálný čas a spolehlivost systému.
Během provozu mikrokontroléru CPU nejprve přečte instrukci z programové paměti a provede instrukci. Provedení instrukce může zahrnovat operace, jako je čtení dat, zpracování, skladování a kontrola periferií. Pokud dojde k externí události, mikrokontrolér určí, zda je nutné přerušit aktuální provádění programu podle priority přerušení a provede odpovídající program přerušení služby přerušení. Po provedení programu Service Interrupt se mikrokontrolér vrátí do původního bodu provádění programu, aby pokračoval v provádění programu.
IV. Provozní podmínky mikrokontroléru
Aby bylo zajištěno, že normální a stabilní provoz mikrokontroléru musí splňovat následující tři základní podmínky:
Napájení:Mikrokontrolér musí pracovat pod určitým napájecím zdrojem. Provozní napájení je obvykle poskytováno napájecím obvodem, rozsah napětí je obvykle 3 ~ 5 V. Některé mikrokontroléry ve stavu úspory energie, napájecí napětí nemůže být ztraceno, jinak se mikrokontrolér nebude moci probudit znovu.
Obvod resetování:Obvod resetování se používá ke generování úrovně resetování mikrokontroléru. Ve chvíli, kdy mikrokontrolér dostane napájení, obvod resetování poskytne resetovací úroveň mikrokontroléru pro jeho resetování. Po resetu začne mikrokontrolér fungovat z počátečního stavu.
Oscilační obvod hodin: Oscilační obvod hodin je základem pro normální provoz mikrokontroléru. Různé operace mikrokontroléru (např. Data skladu/načtení, analogové úložiště atd.) Jsou poháněny hodinovými impulsy. Pouze pod prací hodinového pulsu může mikrokontrolér fungovat řádně.
V. Závěr
Jako základní součást moderní elektronické technologie je historie vývoje mikrokontroléru úzce spojena s pokrokem elektronické technologie. Podrobným zavedením jeho definice, pracovního principu a pracovních podmínek můžeme hlubší porozumění důležité poloze a roli mikrokontroléru v moderní technologii. S neustálým vývojem technologie a rozšířením aplikačních polí se výkon a funkce mikrokontrolérů dále zlepšují a zdokonalí, což vstříkne novou vitalitu do budoucího rozvoje vědy a technologií.