Obecnie można znaleźć mikrokontroleryw prawie każdym przypadku urządzeń gospodarstwa domowego i elektroniki. Na przykład, jeśli kuchenka mikrofalowa ma ekran LED lub LCD i klawiaturę, to koniecznie jest wyposażona w specjalny układ kontrolny.
Wszystkie nowoczesne samochody zawierają co najmniejco najmniej jeden mikrokontroler i może być wyposażony w kilka dla silnika, układ przeciwblokujący, tempomat itp. Każde urządzenie ze zdalnym sterowaniem prawie na pewno będzie miało sterowanie mikrokontrolerem. Do tej kategorii należą telewizory, odtwarzacze i wysokiej jakości systemy stereo. Kompaktowe aparaty cyfrowe i lustrzanki, telefony komórkowe, kamery, automatyczne sekretarki, drukarki laserowe, telefony stacjonarne z możliwością identyfikacji dzwoniącego i pamięci dla 20 numerów, wielofunkcyjne lodówki, zmywarki i pralki, suszarki. Zasadniczo każde urządzenie gospodarstwa domowego lub urządzenie współpracujące z użytkownikiem ma wbudowany mikrokontroler.
Mikrokontroler to komputer.Wszystkie komputery, niezależnie od tego, czy są to komputery osobiste, czy duże komputery typu mainframe, mają pewne cechy wspólne. Mają jednostkę centralną (CPU), która wykonuje programy, ładując instrukcje z pewnego rodzaju magazynu danych. Na przykład na komputerze jest to dysk twardy. Komputer jest również wyposażony w pamięć o dostępie swobodnym (RAM). Do komunikacji ze światem zewnętrznym należy zapewnić specjalne środki. Na komputerze PC klawiatura i mysz są urządzeniami wejściowymi, a monitor i drukarka służą do wyprowadzania informacji. Dysk twardy łączy obie te funkcje, ponieważ działa zarówno z danymi wejściowymi, jak i wyjściowymi.
Typ procesora zastosowany w mikrokontrolerzezależy od konkretnego zastosowania. Dostępne są opcje od prostych 4-, 8- lub 16-bitowych do bardziej złożonych 32- lub 64-bitowych. Jeśli chodzi o pamięć, można zastosować RAM, pamięć flash, EPROM lub EEPROM. Zwykle mikrokontrolery są zaprojektowane do użytku bez dodatkowych komponentów komputerowych, ponieważ są zaprojektowane z wystarczającą pamięcią wbudowaną i ogólnymi pinami I / O, aby komunikować się bezpośrednio z czujnikami i innymi komponentami.
Architektura procesora może być typu Harvard lubvon Neumann, sugerując różne metody wymiany informacji między procesorem a pamięcią. W pierwszym przypadku magistrale danych i poleceń są rozdzielone, co umożliwia ich jednoczesną transmisję. W architekturze von Neumanna używa się do tego generała.
Procesory mikrokontrolerów mogą być opartena rozszerzonym (CISC) lub zredukowanym zestawie instrukcji (RISC). CISC zwykle zawiera około 80 instrukcji (RISC - około 30), a także większą liczbę trybów adresowania - 12-24 w porównaniu do 3-5 dla RISC. Chociaż rozszerzony zestaw instrukcji jest łatwiejszy do zaimplementowania i bardziej efektywnie wykorzystuje pamięć, jego wydajność jest wolniejsza z powodu większej liczby cykli zegara wymaganych do ich wykonania. Procesory RISC zwracają większą uwagę na oprogramowanie i są bardziej wydajne.
Pierwotnym językiem mikrokontrolerów był asembler. Język C jest obecnie popularnym wariantem.
Jeśli dostępny jest odpowiedni kabel, oprogramowanieoprogramowanie i komputer PC, programowanie mikrokontrolera własnymi rękami nie jest trudne. Konieczne jest podłączenie sterownika przewodem do portu równoległego komputera, uruchomienie aplikacji i pobranie zestawu poleceń.
Jak odróżnić komputer od mikrokontrolera?Podczas gdy to pierwsze jest urządzeniem ogólnego przeznaczenia, które może uruchamiać tysiące różnych programów, drugie jest wyspecjalizowane i koncentruje się na jednej aplikacji. Istnieje wiele innych cech, które wyróżniają mikrokontrolery. Dla początkujących użytkowników nie będzie to problem - wystarczy ustalić, że chip ma większość wymienionych poniżej cech, aby można go było bezpiecznie zaliczyć do tej kategorii.
Procesory stosowane w mikrokontrolerach,może się znacznie różnić. Na przykład telefony komórkowe wykorzystywały 8-bitowy mikroprocesor Z-80, opracowany w latach 70. XX wieku i pierwotnie używany w komputerach domowych. Nawigator GPS firmy Garmin został wyposażony w energooszczędną wersję procesora Intel 80386, który był również pierwotnie instalowany w komputerach stacjonarnych.
Większość urządzeń gospodarstwa domowego, takich jakKuchenki mikrofalowe są mało wymagające dla przetwórców, ale ich cena jest ważnym czynnikiem. W takich przypadkach producenci zwracają się do wyspecjalizowanych mikrokontrolerów opracowanych z niedrogich, małych i energooszczędnych procesorów. Motorola 6811 i Intel 8051 są dobrymi przykładami takich układów. Dostępna jest również popularna seria PIC firmy Microchip. Te procesory są niewiarygodnie minimalne jak na dzisiejsze standardy, ale są niezwykle tanie i często mogą zaspokoić potrzeby projektanta.
Typowy mikrokontroler to układ o pojemności 1000 bajtówROM, 20 bajtów pamięci RAM i 8 pinów I / O. Po wydaniu w dużych partiach ich koszt jest niski. Oczywiście nie da się uruchomić programu Microsoft Word na takim chipie - będzie wymagał co najmniej 30 MB RAM-u i procesora, który wykonuje miliony operacji na sekundę. Ale nie jest to konieczne do obsługi kuchenki mikrofalowej. Mikrokontroler realizuje jedno konkretne zadanie, a jego głównymi zaletami są niski koszt i pobór mocy.
Pomimo dużej różnorodnościmikrokontrolery i jeszcze więcej programów dla nich, po nauczeniu się obsługi jednego z nich, możesz poznać je wszystkie. Typowy scenariusz wygląda następująco:
