Mikrokontrollerlarda markazlashgan nazorat tizimlarini ishlab chiqish omillari

MIKROKONTROLLERLARDA MARKAZLASHGAN NAZORAT TIZIMLARINI ISHLAB CHIQISH OMILLARI
E.D. Imamnazarov - katta o`qituvchi,
Murodjon Kamoliddinov– talaba.
Asilaxon Parpiboyeva– talaba.
Namangan muhandislik – qurilish instituti
Annotatsiya: Mikrokontorllerlar markaziy nazorati tizimini ishlab chiqarish turlari va boshqarish omillarini haqida qisqacha tushuncha.
Kalit so’zlar: interfeys, mikrokontroller, mikroprotsessor, SRAM, signal, analog signal, raqamli signal, impuls, axborot.
Аннотация: Краткое представление о типах производства и факторах управления центральной системы управления микроконтроллерами.
Ключевые слова: интерфейс, микроконтроллер, микропроцессор, SRAM, сигнал, аналоговый сигнал, цифровой сигнал, импульс, информация.

So’ngi bir necha yillar davomida mamlakatimizda jamiyatning turli soxalarida yangilanishlar va takomillashtirish ishlari jadal sur’atlarda amalga oshirilmoqda. Raqamli texnologiya va robotatexnika ham bunday mustasno emas albatta.

Mikrokontroller - bu mikroprotsessorlarning rivojlangan versiyasidir. Mikrokontrollerlar dastur bo’yicha moslashgan signallarni algorimtlariga muvofiq boshqaruv signallarini ketma-ketligini ishlab chiqaradi. Bu xolat signal bo’yicha boshqaruv signallarini xozirgi parametrlarini tariflaydi. Bular datchikining chiqish signallarini analog-raqamli oz’gartirgichlar yoki signal xolatini shakllantirish bilan birgalikda o’zgartirish yo’li bilan rivojlanadi. Mikrokontrollerlar bilan tanlangan boshqaruv signallari, raqamli analog o’zgartirgich yoki boshqaruv signallarini shakllanishi bilan o’zgartiriladi. Mikrokontrollerlar Takt signal generatori (GCK); protsessor (CPU); Flash loyixalarni saqlash uchun faqat o'qish xotirasi (FlashROM); axboratlarni saqlash uchun statik turdagi tasodifiy kirish xotirasi (SRAM- static random access memory); EEPROM axboratlarni saqlash uchun o'qish xotirasi (EEPROM- Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory); Ma'lumot va nazorat signallarini kiritish-chiqarish va boshqa ammallarni amalga oshirish uchun tashqi qurilmalar to'plamini o’z ichiga oladi.
UC GND

(1-rasm. Mikrokontrollerning umumlashtirilgan struktura sxemasi)

Hozirgi kunda mikrokontrollerlarining bir qator turlari ishlab chiqilyabdi. Mikrokontrollerlarini asosiy tarkibda uch turga bo’lish mumkin: 8-razryadli mikrokontrollerlar, -16- va 32- razryadli mikrokontrollerlar, -raqamli signal protsessorlari (DSP). Xozirgi kunda zamonaviy 8-razryadli mikrokontrollerlarni koplb bir biridan farq qiluvchu begilari mavjud. Bulardan asosiylarini misol keltiramiz:
Mikrokontrollerlarning yopiq arxitekturasidan foydalanish u magistralning manzillar va malumotlar yo’linig mikro-kontrollerlarining tugatilgan malumotlarga ishlov berish tizimi bo’lib, uni imkoniyatlarini manzil va malumotlarining yonma-yon magistrallarini (2-rasm. PWM ANALOG SPI 12C ARDUINO POVER ) qo’llash orqali amalga oshirish nazarda tutilgan.
- Modulliy tashkillanishi, u holda bitta protsessor yadrosi markaziy protsessor asosida Mikrokontrollerlarni qatorini loyihalashtiriladi, ular dastur xotirasining turi va hajmi bilan, malumot xotirasining xajmi, tashqi modul to‘plamlari va sinxronlash chastotasi bilan farqlanadilar
-Turli funksional tashqi modullaridan foydalanish vaqt, voqea protsessorlari, ketma-ket interfeys kontrollerlari, analog-raqam o‘zgartiruvchilar va boshqalar, turli ishlab chiqaruvchilarning Mikrokontrollerlarda ishlash algoritmlari kam farqlanadi;
Mikrokontrollerlarni robotlar, manipulyator tibbiyot texnikalari va boshqa nazorat qiluvchi hamda boshqarish ob’ektlarini amalda qollanuvchi mexanizmlari bilan ulanishlari kerak. Bunga quyidagi jarayonlar kiradi:

1. 
   Datchiklar, ozgartirgichlarda uzilishlar mavjud bo’lsa yoki yuqori kuchlanishlar kontrollerlarning ulangan zarjirga tushadgan bo’lsa bu kuchlanishlar kontrollerlarni kirishiga tushmasligi lozim.
   
2. 
   Kontrollerlarni kirish-chiqishlari o’zining foydalanayotgan kuchlanish to’kidan yuqori bo’lgan kuchlanish manbalari ximoyalangan bo’lishi shart
   
3. 
   Asosiy qurulmani ishlashi kontrollerlarni ishlashiga xalaqit bermasligi lozim
   
4. 
   Kontrollerlarni kirish-chiqishi yuqori chastotalari tashqi tasirdan ximoyalangan bo’lishi shart.
   
5. 
   Amalda qo’llanuchi mexanizmlar ishlayatgan jarayonda dastur ta’minoti buzulmasli kerak.
   

Mikrokontrollerlar ham o’z registorlariga ega bo’lib ularning barcha resusrlarini boshqarishda foydalaniladi. Mirkorontrollerlarda TXQ qiymatlari dasturlarni korsatishda va uzilishlar tugrisida ishlashda foydalaniladi. Ushbu operatsiyalar dastur ichidagi xisobchi va bosh registorlar saqlanib qoladi. Kiyinchalik esa asosiy dasturga qaytishda tiklanadi. Mikrokontrollerlarni katta darajada integratsiyalashda integral mikrosxema ko’rinishida bajarilgan mikroelektron bajaruvidagi boshqaruvchi raqamli qurilma hisoblanadi. Shuning uchun u ham elektron priborlarda mavjud bo’luvchi tezlik, gabarit va massa, qiymat, tempratura diapazoni, korpus tipi, sarflanadigan quvvat, manba darajalari miqdori ham hisoblash vositalari razryadlilik, komandalar bajarish tsikli, ichki registrlar soni, stekli xotira tipi, dasturiy ta’minot tarkibi kabi parametrlar to’plami bilan ifodalanadi. Mikrokontrollerlar yuqorida takidlab o’tilgan xarakteristikalariga nisbatan kuchlilari bilan qo’llashning samarali muhitini tanlash maqsadida sinflanadi. Bir kristalli mikrokontroller kontrollerlarning barcha apparatli vositalarini bitta katta integral sxemalari yoki katta integral sxemalari tizimlari ko’rinishida ishlatishdan olinadi. Ular bilan bajariladigan barcha mikrokontrollerlar komandalari to’plami bilan aniqlanadi.
Mikrokontroller xolat registri SREG 8 ta razryadli SREG7, SREG6,… , SREG0 dan iborat bo’lib, bularning xar bir razryadining vazifasi programma bajarilishi jarayonida barcha uzilishlarni taqiqlash yoki ularga ruxsat berish; bit ustida opertsiya bajarilganda uni saqlash; bajarilgan operatsiya natijasining belgilarini ishorasi, natija nolga teng yoki teng emasligi, o’tish razryadi, natija kodidagi «1» raqamlarining soni juft yoki toqlik belgisi va boshqalarni saqlashdan iborat.
Mikrokontrollerlarni katta darajada integratsiyalashda integral mikrosxema ko’rinishida bajarilgan mikroelektron bajaruvidagi murakkab dasturli boshqaruvchi raqamli qurilma hisoblanadi. Shuning uchun u ham elektron priborlarda mavjud bo’luvchi (tezlik, gabarit va massa, qiymat, tempratura diapazoni, korpus tipi, sarflanadigan quvvat, manba darajalari miqdori va hokazo), ham hisoblash vositalari (razryadlilik, komandalar bajarish tsikli, ichki registrlar soni, stekli xotira tipi, dasturiy ta’minot tarkibi va hokazo) kabi parametrlar to’plami bilan ifodalanadi. Mikrokontrollerlar yuqorida qayd etilgan xarakteristikalaridan nisbatan kuchlilari bilan qo’llashning samarali muhitini tanlash maqsadida sinflanadi.
Bir kristalli mikrokontroller kontrollerlarning barcha apparatli vositalarini bitta katta integral sxemalari yoki katta integral sxemalari tizimlari ko’rinishida ishlatishdan olinadi. Ular bilan bajariladigan barcha operatsiyalar mikrokontrollerlar komandalari to’plami bilan aniqlanadi. Bir kristalli mikrokontrollerlar tarkibiga:

• 
  arifmetik-mantiqiy qurilma (AMQ),
  
• 
  doimiy xotira qurilmasi,
  
• 
  operativ xotira qurilmasi,
  
• 
  umumiy belgilanishdagi registrlar bloki,
  
• 
  maxsus registrlar,
  
• 
  boshqaruv sxemalari, ma’lumotlar magistrali,
  
• 
  adreslar magistrali va boshqaruv magistrali,
  
• 
  kirish-chiqish portlari,
  
• 
  taymer-hisoblagichlar va boshqa funktsional tugunlar kiradi.
  

Xulosa. AVR mikrokontrollerlari Garvard arxitekturasiga ko’ra (dastur va ma'lumotlar turli manzil maydonlarida joylashgan) va buyruqlar tizimi RISC mafkurasiga yaqin. AVR protsessorida 32 ta umumiy maqsadli 8-bitli registrlar mavjud, ular registrlar fayliga birlashtirilgan. Risklarni "mukammal" RISC dan farqli o'laroq, registrlar mutlaqo nomuvofiq emas:
Ba'zi buyruqlar faqat registrlari bilan ishlaydi. Bular to'g'ridan-to'g'ri operand bilan ishlaydigan buyruqlar: ANDI / CBR, ORI / SBR, CPI, LDI, LDS (16 bit), STS (16 bit), SUBI, SBCI, shuningdek SER va MULS;
16 bitli qiymatni oshiradigan va kamaytiradigan buyruqlar (ular mavjud bo'lgan modellarda) to'g'ridan-to'g'ri operand juftliklaridan bittasi bilan ishlaydi.
Ikkita registrni nusxalash buyrug'i (u mavjud bo'lgan modellarda) faqat qo'shni registrlar bilan ishlaydi.
Ko'paytirish natijasi (ko'payish moduli mavjud bo'lgan modellarda) har doim r1: r0 ga joylashtiriladi. Bundan tashqari, faqat ushbu juftlik o'z-o'zini dasturlash bo'yicha ko'rsatmalar uchun operandlar sifatida ishlatiladi (mavjud bo'lsa);
Ko'paytirish ko'rsatmalarining ba'zi variantlari faqat r16 ... r23 diapazonidan (FMUL, FMULS, FMULSU, MULSU) ro'yxatga olishlarni argument sifatida qabul qiladi. AVR-lar mavjud bo'lgan arzon va arzon ishlab chiqarish vositalari, jumladan, ishlab chiqilgan kengashlar va bepul dasturiy ta'minot tufayli juda katta. AVRlar bir xil asosiy yadroga ega bo'lgan turli xil nomlar ostida sotiladi, ammo har xil atrof-muhit va xotira kombinatsiyalari bilan. Har bir oiladagi chiplar o'rtasidagi muvofiqlik juda yaxshi, garchi kirish-chiqish kontrollerining xususiyatlari farq qilishi mumkin.