Раней людзям даводзілася разлічваць на мессенджеры для атрымання і адпраўкі паведамленняў. У канцы 19 стагоддзя ў індустрыі сувязі адбылася важная вяха з выпускам першага тэлефона. Гэта ўвядзенне змяніла тое, як людзі ўзаемадзейнічаюць і камунікуюць адзін з адным.
Аднак на гэтым прасоўванне не спынілася. Пасля больш чым стагоддзя мабільны тэлефон быў прадстаўлены з больш пашыранымі функцыямі, такімі як сэнсарны экран, адпраўка і атрыманне электроннай пошты і многія іншыя. Гэтыя пашыраныя функцыі падтрымліваюцца двума асноўнымі кампанентамі смартфона: мікрапрацэсарамі і мікракантролерамі.
У гэтым артыкуле абмяркоўваецца, што вам трэба ведаць аб адным з асноўных кампанентаў смартфонаў, мікракантролеры. Тут вы даведаецеся, што такое мікракантролер, яго класіфікацыю і многае іншае.
1. Што такое мікракантролер?
Калі казаць пра камп'ютары і электронныя прылады, вялікая помпа ідзе на мікрапрацэсары. Аднак яшчэ адзін важны кампанент вашага смартфона заслугоўвае славы — мікракантролер.
Мікракантролер ставіцца да прылады інтэгральнай схемы (ІС), якая кіруе функцыямі электроннай сістэмы. Ён аптымізаваны для праграмнага забеспячэння і пастаянна знаходзіцца ў вашым смартфоне для выканання пэўных функцый, такіх як рэакцыя сэнсарнага экрана.
Мікракантролерны блок (MCU) — добра абраны тэрмін, які вызначае яго характарыстыкі. Прыстаўка 'micro' апісвае невялікасць сістэмы. Між тым, «кантролер» апісвае здольнасць сістэмы кіраваць іншымі часткамі электроннай сістэмы, звычайна з дапамогай мікрапрацэсарнага блока і іншых перыферыйных прылад.
Прадукцыйнасць MCU залежыць ад функцыянальнасці і манеўранасці лічбавага працэсара і памяці, а таксама іншых перыферыйных прылад, прызначаных, каб дапамагчы сістэме ўзаемадзейнічаць з іншымі сістэмамі.
2. Мікрапрацэсары супраць мікракантролераў
Часам людзі могуць выкарыстоўваць тэрмін «мікрапрацэсар», маючы на ўвазе мікракантролер, але вы павінны разумець выразную розніцу паміж двума прыладамі.
Давайце для пачатку разбярэмся, што такое мікрапрацэсар. Мікрапрацэсар - гэта блок кіравання камп'ютэрнай сістэмы, які выконвае аперацыі арыфметычна-лагічнага блока (АЛУ) і падтрымлівае сувязь з іншымі прыладамі, падлучанымі да яго. Прылада на адной інтэгральнай схеме, якая змяшчае мноства малюсенькіх кампанентаў, такіх як паўправаднікі, транзістары, дыёды, транзістары і многае іншае, якія працуюць разам, дапамагаючы вашаму тэлефону выконваць сваю працу.
- Мікрапрацэсар дзейнічае як сэрца камп'ютэрнай сістэмы; гэта значыць усё, што робіць кампутар, апісваецца інструкцыямі камп'ютэрных праграм. Мікрапрацэсар выконвае гэтыя інструкцыі шмат мільёнаў у секунду. Між тым, мікракантролеры дзейнічаюць як сэрца ўбудаванага прыкладання.
- Мікрапрацэсар - гэта толькі працэсар; такім чынам, памяць і перыферыйныя прылады, такія як прылады ўводу і вываду (I/O), павінны быць падлучаныя звонку, так што гэта становіцца грувасткім і больш складаным. З іншага боку, мікракантролер мае працэсар і ўбудаваную памяць і сістэмы ўводу-вываду, таму схема невялікая і менш складаная.
- Мікракантролер мае больш высакахуткасных блокаў захоўвання памяці, чым мікрапрацэсар з пункту гледжання рэгістраў. Такім чынам, большасць аперацый у мікрапрацэсарах заснаваныя на памяці.
3. Класіфікацыя мікракантролераў
Мікракантролеры можна класіфікаваць наступным чынам:
-
шырыня шыны
Шына апісвае паралельныя лініі, якія выкарыстоўваюцца для злучэння розных кампанентаў мікракантролера. Ён перадае дадзеныя і інструкцыі паміж кампанентамі кіруючай прылады.
Мікракантролеры падзяляюцца на 8-разрадныя, 16-разрадныя і 32-разрадныя мікракантролеры ў залежнасці ад шырыні шыны.
8-бітны мікракантролер мае шырыню шыны 1 байт. Такім чынам, ён можа перадаваць і выконваць даныя з васьмі біт за адзін цыкл. Асноўным недахопам гэтага мікракантролера з'яўляецца тое, што ён апрацоўвае аперацыі ALU. Такім чынам, калі ён апрацоўвае 16-бітныя дадзеныя, ён будзе выкарыстоўваць некалькі цыклаў для завяршэння сваёй працы, што прывядзе да нізкай прадукцыйнасці і недакладнасці.
Між тым, 16-бітны мікракантролер мае шырыню шыны 2 байта. Гэта больш эфектыўна і дакладна, чым 8-бітны мікракантролер. Ён апрацоўвае дадзеныя 16 біт за адзін цыкл.
Нарэшце, 32-разрадны мікракантролер мае шырыню шыны 32 біта або даўжыню 4 байта. Гэты мікракантролер мае больш высокую прадукцыйнасць і частату, чым 16-разрадны тып. Аднак гэта даражэй і спажывае больш энергіі. Ён лепш за ўсё падыходзіць для выканання складаных задач па апрацоўцы аўдыё і відэа сігналаў. Гэта таксама палягчае інтэграцыю некалькіх перыферыйных прылад, такіх як універсальная паслядоўная шына (USB). Вы можаце выбраць адзін з некалькіх 32-разрадных мікракантролераў, у тым ліку STM32F031G6U6 і іншыя аўтарытэтныя брэнды, якія набылі папулярнасць за апошнія некалькі гадоў дзякуючы высокай прадукцыйнасці і дакладнасці.
-
памяць
Мікракантролер убудаванай памяці мае ўсе асноўныя блокі памяці, інтэграваныя ўнутры аднаго чыпа. Гэтыя функцыянальныя блокі ўключаюць у сябе таймер, перапынкі, праграму і памяць даных. Яны фіксаваныя, таму іх нельга пашыраць; аднак, вы можаце выкарыстоўваць знешнюю памяць толькі для чытання (ROM), каб пашырыць захоўванне вашага мікракантролера.
З іншага боку, мікракантролер вонкавай памяці не мае ні аднаго з функцыянальных блокаў, убудаваных у чып; такім чынам, ён павінен падключацца да вонкавага блока. Падключэнне знешніх модуляў павялічвае памер мікракантролера.
4. Асноўныя кампаненты мікракантролераў
Мікракантролер мае іншыя кампаненты, інтэграваныя ў адну схему для выканання пэўных функцый. Да іх адносяцца:
-
Цэнтральны працэсар CPU
CPU дзейнічае як мозг мікракантролера ў вашым смартфоне. Прылада атрымлівае інструкцыю, разумее, што яна азначае, і, нарэшце, выконвае яе. Сапраўды гэтак жа прылада злучае кожны кампанент мікракантролера ў адну схему, так што выкананне пэўных функцый становіцца прасцей. Тым не менш, гэта вельмі важна кантраляваць тэмпературы вашага працэсара, каб пазбегнуць доўгатэрміновых праблем, якія могуць паўплываць на прадукцыйнасць вашага смартфона.
-
Парты і рэгістры
Парты і рэгістры адносяцца да спецыяльных месцаў памяці, прызначаных для спецыяльных функцый, такіх як размяшчэнне абсталявання. Аднак некаторыя парты могуць быць прызначаныя для функцыянальнасці ўводу-вываду мікракантролера. Вы таксама можаце змяніць прызначэнне кантактаў мікракантролера (уваходны кантакт да выхаднога), устаўляючы 1 або 0 у пэўны адрас порта.
-
Аналага-лічбавы пераўтваральнік (АЦП)
Як вынікае з назвы, гэты кампанент адказвае за пераўтварэнне аналагавых сігналаў у лічбавыя. Напрыклад, калі вы выкарыстоўваеце свой смартфон, дотык да экрана з'яўляецца аналагавым уваходам у гэтым канвертары. ADC ператворыць уваход датчыка ў лічбавую форму, і экран будзе рэагаваць адпаведным чынам.
-
Таймер
У залежнасці ад тыпу смартфона мікракантролер можа мець больш чым адзін таймер або лічыльнік. Гэты кампанент адказвае за ўсе функцыі часу і падліку мікракантролера. Некаторыя з яго функцый ўключаюць мадуляцыю, вымярэнне частоты, генерацыю імпульсаў і падлік знешніх імпульсаў.
-
памяць
Памяць у мікракантролеры выкарыстоўваецца для захоўвання даных і праграм. Сістэма мае зададзены аб'ём памяці з адвольным доступам, ПЗУ і іншую флэш-памяць для захоўвання і кіравання зыходнымі кодамі праграм.
Bottom Line
Як ужо гаварылася, увядзенне мабільных тэлефонаў змяніла тое, як людзі ўзаемадзейнічаюць і камунікуюць адзін з адным. Асноўныя кампаненты смартфонаў, мікрапрацэсараў і мікракантролераў падтрымлівалі пашыраныя функцыі, такія як сэнсарны экран і іншыя магчымасці.
