Mavzu: Mikrokontrollerlar

Mikrokontrollerlarning turlari
An'anaviy ravishda mikrokontrollerlarni uchta guruhga bo'lish mumkin: eng oddiy, o'rnatilgan va universal.
Eng oddiy mikrokontrollerlar talab qilinmagan hollarda qo'llaniladi yuqori ishlash lekin arzon narx muhim ahamiyatga ega.
Qurilmalar va jihozlarga o'rnatilgan mikrokontrollerlar yuqori ixtisoslashgan vazifalarni amalga oshirish uchun dasturlashtirilgan.
Universal mikrokontrollerlar nazorat, tartibga solish va boshqarish tizimlaridagi ko'plab vazifalarni hal qilishga qaratilgan.
Agar siz barcha turdagi zamonaviy mikrokontrollerlarni tasavvur qilsangiz, iste'molchi uchun mavjud bo'lgan ushbu toifadagi juda ko'p turli xil qurilmalardan hayratda qolishingiz mumkin. Biroq, ushbu qurilmalarning barchasini quyidagi asosiy turlarga bo'lish mumkin:
o'rnatilgan 8 bitli MCU,
16 va 32 bitli MK,
raqamli signal protsessorlari (maxsus mikroprotsessor uchun mo'ljallangan raqamli ishlov berish signallari).
Mikrokontroller korpuslarining turlari
DIP (Dual Inline Package) - ikki qatorli kontaktli korpus. Tanadagi oyoqlarning soni 8 dan 56 gacha.
SOIC (Small Outline Integrated Circuit) - planar mikrosxema - oyoqlar korpus joylashgan bir tomonda lehimlangan. Shu bilan birga, mikrosxema tanasi bilan taxtada yotadi. Oyoqlarning soni va ularning raqamlanishi DIP bilan bir xil.
PLCC (Plastic Leader Chip Carrier) - kvadrat tanasi. Oyoqlari to'rt tomondan joylashgan va J shaklida.
TQFP (Thin Profile Quad Flat Package) SOIC va PLCC o'rtasidagi o'rtacha hisoblanadi. Taxminan 1 mm qalinlikdagi kvadrat quti, har tomondan o'tkazgichlar joylashgan. Oyoqlar soni 32 dan 144 gacha.
Keling, har qanday mikrokontrollerning asosiy komponentlarini sanab o'tamiz:
Hisoblash birligi (arifmetik mantiq birligi) -> bu miniatyura kompyuter har bir mikrokontrollerning yuragi hisoblanadi. Albatta, kichik kristall ichiga o'rnatilgan hisoblash mantiqiy moduli ish stolidagi hamkasbi kabi deyarli kuchli emas, lekin bu barcha ot kuchiga muhtoj emas. Ish stoli kompyuteri bir vaqtning o'zida bir nechta vazifalarni bajarishi kerak bo'lsa-da, Internetda ma'lumot qidirish, elektron jadvallarni hisoblash va viruslarni ushlash, odatda mikrokontroller har qanday vazifani hal qilish uchun mo'ljallangan.
Doimiy xotira -> mikrokontroller har doim mavjud doimiy xotira dasturlar saqlanadigan joy. Ushbu xotira quvvat o'chirilgandan keyin ham ma'lumotlarni saqlashda davom etadi. Batareyani yoki boshqa manbani yoqish paytida mikrokontrollerda saqlangan ma'lumotlar yana mavjud bo'ladi.
I/U portlari -> mikrokontrollerning tashqi dunyo bilan aloqa qilishiga imkon beradi.
ALU raqamlar ustida amallarni bajaradi va operatsiya natijasini raqam sifatida qaytaradi. Bu raqamlar joylashtirilgan registrlar umumiy maqsad - vaqtinchalik xotiraning bir turi. Har bir mikrokontrollerda turli xil registrlar soni mavjud. Biroq, mikrokontrollerning normal ishlashi uchun umumiy maqsadli registrlar etarli emas, chunki, masalan, 32 bayt xotiraning juda kichik hajmi. Ko'proq ma'lumotni saqlash imkoniyatiga ega bo'lish uchun u ishlatiladi tasodifiy kirish xotirasi (RAM)... Umumiy maqsadli registrlar ALU ishlaydigan ma'lumotlarni o'z ichiga oladi bu daqiqa RAM esa qolgani. Buyruqlar, aniqrog'i, ALU bajaradigan buyruqlar ketma-ketligi saqlanadi faqat o'qish uchun xotira (ROM)... Bu odatda Flash xotira. Bu buyruqlar ketma-ketligi dasturchi tomonidan yaratilgan mikrokontroller dasturidan boshqa narsa emas. Barcha buyruqlar ROMda ma'lum manzillarda joylashgan. ROMdan biron bir buyruqni olish uchun siz uning manziliga murojaat qilishingiz kerak, bu dastur hisoblagichi yoki dastur hisoblagichi bajaradi. ROMdan olingan ma'lumotlar buyruqlar registriga tushadi. ALU doimiy ravishda buyruqlar registrining mazmunini "ko'rib chiqadi" va agar unda buyruq paydo bo'lsa, ALU darhol uni bajarishni boshlaydi. Ushbu mikrokontroller qurilmalarining barchasi mikrokontroller tashqi dunyo bilan aloqa qiladigan kiritish-chiqarish portlarisiz foydasiz bo'ladi. Kirish-chiqarish portlari ham kirish, ham chiqish sifatida ishlash uchun sozlanishi mumkin. Portlar maxsus registrlar orqali nazorat qilinadi. Odatiy bo'lib, mikrokontrollerning barcha portlari chiqish uchun o'rnatiladi.
Shuni ham ta'kidlash kerakki, mikrokontrollerning barcha ishi ichki yoki tashqi bo'lishi mumkin bo'lgan soat generatori tomonidan sinxronlashtiriladi. Soat chastotasi, yoki aniqrog'i, avtobus tezligi, vaqt birligida qancha hisoblashni amalga oshirish mumkinligini aniqlaydi.
Mikrokontroller aslida kichik kompyuter hisoblanganligi sababli, uning imkoniyatlari nihoyatda kengdir. Misol uchun, mikrokontrollerga turli miqdorlarni o'lchash, turli signallarni qayta ishlash va turli xil qurilmalarning keng doirasini boshqarish topshirilishi mumkin. Ko'p jihatdan, mikrokontrollerlarning imkoniyatlari faqat tasavvur va ular bilan ishlash qobiliyati bilan cheklangan, ammo ikkalasini ham o'rganish mumkin.
Mikrokontrollerlar bugungi kunda deyarli hamma joyda qo'llaniladi: zamonaviy monitorlarda, muzlatgichlarda, planshetlarda, xavfsizlik tizimlarida, kir yuvish mashinalari va h.k. Boshqarish zarur bo'lgan har qanday elektron qurilmada mikrokontroller o'z o'rnini egallashi mumkin. Va barchasini deyarli xohlaganingizcha dasturlash mumkinligi tufayli. Shuning uchun, hatto bitta turdagi mikrosxema ham elektron qurilmalar to'plamida ishlatilishi mumkin.
Zamonaviy mikrokontroller dizaynining murakkabligiga qaramay, uning qanday ishlashini faqat bitta jumla bilan aytishingiz mumkin: "Dastur kodi oddiygina mikrokontroller xotirasiga yoziladi, MC bu dasturdan buyruqlarni o'qiydi va keyin ularni oddiygina bajaradi" - bu butun ishlash printsipi.

Turli seriyali mikrokontrollerlarning fizik tuzilishi mutlaqo boshqacha bo'lishi mumkin, ammo ularning umumiy bazasi o'xshash bo'ladi va u quyidagi bloklardan iborat bo'ladi: RAM, ROM, ALU, taymerlar, kiritish-chiqarish portlari, registrlar, hisoblagichlar.

ROM	Faqat o'qish uchun xotira yoki faqat o'qish uchun xotira. ROMda yozilgan hamma narsa quvvat o'chirilgandan keyin ham uning ichida qoladi.
Ram	Operativ xotira MK ning ishchi xotirasi hisoblanadi. U dastur kodini bajarishning barcha oraliq natijalarini yoki tashqi sensorlardan olingan ma'lumotlarni saqlaydi.
ALU	Miya MK. Aynan u dasturni bajarish jarayonida ayiradi, qo'shadi, ko'paytiradi va ba'zan bo'linadi, birlar va nollarni taqqoslaydi.