In questi giorni si possono trovare i microcontrolloriin quasi tutte le copie di elettrodomestici ed elettronica. Ad esempio, se un forno a microonde ha uno schermo LED o LCD e una tastiera, deve essere dotato di uno speciale microcircuito di controllo.
Tutte le auto moderne contengono almenoalmeno un microcontrollore e può essere dotato di diversi per il motore, sistema antibloccaggio, cruise control, ecc. Qualsiasi dispositivo con telecomando ha quasi sicuramente il controllo del microcontrollore. Televisori, lettori e stereo di alta qualità rientrano in questa categoria. Fotocamere digitali compatte e reflex, cellulari, videocamere, segreterie telefoniche, stampanti laser, telefoni fissi con ID chiamante e memoria per 20 numeri, frigoriferi multifunzione, lavastoviglie e lavatrici, asciugatrici. Fondamentalmente, qualsiasi elettrodomestico o dispositivo che interagisce con l'utente ha un microcontrollore integrato.
Un microcontrollore è un computer.Tutti i computer, che siano mainframe personali o di grandi dimensioni, hanno alcune cose in comune. Hanno un'unità di elaborazione centrale (CPU) che esegue programmi caricando istruzioni da un qualche tipo di archivio dati. Su un PC, ad esempio, questo è un disco rigido. Il computer è inoltre dotato di memoria ad accesso casuale (RAM). Per la comunicazione con il mondo esterno devono essere previsti mezzi speciali. Su un PC, la tastiera e il mouse sono dispositivi di input e il monitor e la stampante vengono utilizzati per l'output delle informazioni. Il disco rigido combina entrambe queste funzionalità, poiché funziona sia con dati di input che di output.
Il tipo di processore utilizzato nel microcontrolloredipende dall'applicazione specifica. Le opzioni vanno da semplici 4, 8 o 16 bit a più complessi 32 o 64 bit. Per la memoria, è possibile utilizzare RAM, memoria flash, EPROM o EEPROM. In genere, i microcontrollori sono progettati per essere utilizzati senza componenti di elaborazione aggiuntivi perché sono progettati con sufficiente memoria integrata e pin I/O generali per comunicare direttamente con sensori e altri componenti.
L'architettura della CPU può essere Harvard ovon Neumann, suggerendo vari metodi per lo scambio di informazioni tra il processore e la memoria. Nel primo caso, i bus dati e comandi sono separati, il che consente la loro trasmissione simultanea. Nell'architettura di von Neumann, il generale è usato per questo.
Si possono basare processori a microcontrolloresu set di istruzioni esteso (CISC) o ridotto (RISC). CISC di solito include circa 80 istruzioni (RISC - circa 30), e anche un numero maggiore di modalità di indirizzamento - 12-24 rispetto a 3-5 per RISC. Sebbene il set di istruzioni esteso sia più facile da implementare e utilizzi la memoria in modo più efficiente, le sue prestazioni sono più lente a causa del maggior numero di cicli di clock necessari per eseguirli. I processori RISC prestano maggiore attenzione al software e sono più potenti.
Il linguaggio originale dei microcontrollori era l'assemblatore. La scelta popolare oggi è C.
Se è disponibile il cavo appropriato, il softwaresoftware e un PC, non è difficile programmare il microcontrollore con le proprie mani. È necessario collegare il controller con un cavo alla porta parallela del computer, eseguire l'applicazione e scaricare il set di comandi.
Come distinguere un computer da un microcontrollore?Mentre il primo è un dispositivo generico che può eseguire migliaia di programmi diversi, il secondo è specializzato, focalizzato su un'applicazione. Ci sono una serie di altre caratteristiche che distinguono i microcontrollori. Per gli utenti inesperti, questo non sarà un problema: è sufficiente stabilire che il chip ha la maggior parte delle seguenti qualità, in modo da poterlo tranquillamente riferire a questa categoria.
Processori utilizzati nei microcontrollori,può variare notevolmente. Ad esempio, i telefoni cellulari utilizzavano il microprocessore Z-80 a 8 bit, sviluppato negli anni '70 e originariamente utilizzato nei computer di casa. Il navigatore GPS Garmin era dotato di una versione a basso consumo di Intel 80386, originariamente installata anche nei PC desktop.
La maggior parte degli elettrodomestici comei forni a microonde sono poco impegnativi per i trasformatori, ma il loro prezzo è un fattore importante. In questi casi, i produttori si rivolgono a microcontrollori specializzati sviluppati da CPU economiche, piccole e a basso consumo. Il Motorola 6811 e l'Intel 8051 sono buoni esempi di tali chip. È disponibile anche la popolare serie PIC di Microchip. Questi processori sono incredibilmente minimi per gli standard odierni, ma sono estremamente economici e spesso possono soddisfare le esigenze di un progettista.
Un tipico microcontrollore è un chip con 1000 byteROM, 20 byte di RAM e 8 pin I/O. Quando vengono rilasciati in grandi lotti, il loro costo è basso. Naturalmente, è impossibile eseguire Microsoft Word su un tale chip: richiederà almeno 30 MB di RAM e un processore che esegue milioni di operazioni al secondo. Ma questo non è necessario per far funzionare il forno a microonde. Il microcontrollore svolge un compito specifico e il basso costo e il consumo energetico sono i suoi principali vantaggi.
Nonostante la grande varietàmicrocontrollori e ancora più programmi per loro, dopo aver imparato a gestirne uno, puoi conoscerli tutti. Uno scenario tipico assomiglia a questo:
