ભૂતકાળમાં લોકોને મેસેજ મેળવવા અને મોકલવા માટે મેસેન્જર્સ પર આધાર રાખવો પડતો હતો. 19મી સદીના અંતમાં, પ્રથમ ફોનની રજૂઆત સાથે સંચાર ઉદ્યોગમાં એક મુખ્ય સીમાચિહ્નરૂપ હતું. આ પરિચયથી લોકો કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને એકબીજા સાથે વાતચીત કરે છે તે બદલાઈ ગયું.
જો કે, પ્રગતિ ત્યાં અટકી ન હતી. એક સદી કરતાં વધુ સમય પછી, મોબાઇલ ફોનને વધુ અદ્યતન સુવિધાઓ જેમ કે ટચસ્ક્રીન ક્ષમતા, ઇમેઇલ્સ મોકલવા અને પ્રાપ્ત કરવી અને અન્ય ઘણી સુવિધાઓ સાથે રજૂ કરવામાં આવ્યો હતો. આ અદ્યતન સુવિધાઓ સ્માર્ટફોનના બે પ્રાથમિક ઘટકો દ્વારા સમર્થિત છે: માઇક્રોપ્રોસેસર્સ અને માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સ.
આ લેખ ચર્ચા કરે છે કે તમારે સ્માર્ટફોનના પ્રાથમિક ઘટકોમાંના એક, માઇક્રોકન્ટ્રોલર વિશે શું જાણવાની જરૂર છે. અહીં, તમે માઇક્રોકન્ટ્રોલર શું છે, તેનું વર્ગીકરણ અને વધુ શીખી શકશો.
1. માઇક્રોકન્ટ્રોલર શું છે?
કમ્પ્યુટર્સ અને ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો વિશે વાત કરતી વખતે, ખૂબ ધૂમધામ માઇક્રોપ્રોસેસર પર જાય છે. જો કે, તમારા સ્માર્ટફોનમાં અન્ય મહત્વપૂર્ણ ઘટક કેટલાક ગૌરવને પાત્ર છે - માઇક્રોકન્ટ્રોલર.
માઇક્રોકન્ટ્રોલર એ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ (IC) ઉપકરણનો સંદર્ભ આપે છે જે ઇલેક્ટ્રોનિક સિસ્ટમના કાર્યોનું સંચાલન કરે છે. તે સૉફ્ટવેર માટે ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં આવે છે અને ટચસ્ક્રીન પ્રતિસાદ જેવા વિશિષ્ટ કાર્યો કરવા માટે તમારા સ્માર્ટફોનની અંદર કાયમી રૂપે મૂકવામાં આવે છે.
માઇક્રોકન્ટ્રોલર યુનિટ (MCU) એ એક યોગ્ય રીતે પસંદ કરેલ શબ્દ છે જે તેની લાક્ષણિકતાઓને વ્યાખ્યાયિત કરે છે. ઉપસર્ગ 'માઈક્રો' સિસ્ટમની નાનીતાનું વર્ણન કરે છે. દરમિયાન, 'કંટ્રોલર' ઇલેક્ટ્રોનિક સિસ્ટમના અન્ય ભાગોને નિયંત્રિત કરવાની સિસ્ટમની ક્ષમતાનું વર્ણન કરે છે, સામાન્ય રીતે માઇક્રોપ્રોસેસર યુનિટ અને અન્ય પેરિફેરલ્સ દ્વારા.
MCU નું પ્રદર્શન ડિજિટલ પ્રોસેસર અને મેમરીની કાર્યક્ષમતા અને ચપળતા અને સિસ્ટમને અન્ય સિસ્ટમો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવામાં મદદ કરવા માટે રચાયેલ અન્ય પેરિફેરલ ઉપકરણો પર આધારિત છે.
2. માઇક્રોપ્રોસેસર્સ વિ માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સ
કેટલીકવાર, લોકો માઇક્રોકન્ટ્રોલરનો ઉલ્લેખ કરતી વખતે 'માઇક્રોપ્રોસેસર' શબ્દનો ઉપયોગ કરી શકે છે, પરંતુ તમારે બે ઉપકરણો વચ્ચેનો એક અલગ તફાવત સમજવો જોઈએ.
ચાલો માઇક્રોપ્રોસેસર શું છે તે સમજવાથી શરૂ કરીએ. માઇક્રોપ્રોસેસર એ કોમ્પ્યુટર સિસ્ટમના નિયંત્રણ એકમનો ઉલ્લેખ કરે છે જે અંકગણિત તર્ક એકમ (ALU) કામગીરી કરે છે અને તેની સાથે જોડાયેલા અન્ય ઉપકરણો સાથે વાતચીત કરે છે. ઉપકરણ સિંગલ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ચિપ પર છે જેમાં ઘણા નાના ઘટકો જેવા કે સેમીકન્ડક્ટર, ટ્રાન્ઝિસ્ટર, ડાયોડ, ટ્રાન્ઝિસ્ટર અને વધુ જે એકસાથે કામ કરે છે, તમારા ફોનને તેનું કામ કરવામાં મદદ કરે છે.
- માઇક્રોપ્રોસેસર કમ્પ્યુટર સિસ્ટમના હૃદય તરીકે કામ કરે છે; એટલે કે, કોમ્પ્યુટર જે કરે છે તે બધું કોમ્પ્યુટર પ્રોગ્રામની સૂચનાઓ દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે. માઇક્રોપ્રોસેસર આ સૂચનાઓને સેકન્ડમાં લાખોની સંખ્યામાં કરે છે. દરમિયાન, માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સ એમ્બેડેડ એપ્લિકેશનના હૃદય તરીકે કાર્ય કરે છે.
- માઇક્રોપ્રોસેસર માત્ર એક પ્રોસેસર છે; આમ, મેમરી અને પેરિફેરલ ઉપકરણો, જેમ કે ઇનપુટ અને આઉટપુટ (I/O) ઉપકરણો, બાહ્ય રીતે જોડાયેલા હોવા જોઈએ, તેથી તે વિશાળ અને વધુ જટિલ બને છે. બીજી બાજુ, માઇક્રોકન્ટ્રોલરમાં પ્રોસેસર અને બિલ્ટ-ઇન મેમરી અને I/O સિસ્ટમ્સ હોય છે, તેથી સર્કિટ નાની અને ઓછી જટિલ હોય છે.
- માઇક્રોકન્ટ્રોલરમાં રજિસ્ટરની દ્રષ્ટિએ માઇક્રોપ્રોસેસર કરતાં વધુ હાઇ-સ્પીડ મેમરી સ્ટોરિંગ યુનિટ છે. આમ, માઇક્રોપ્રોસેસર્સમાં મોટા ભાગની કામગીરી મેમરી આધારિત હોય છે.
3. માઇક્રોકન્ટ્રોલરનું વર્ગીકરણ
માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સને નીચે પ્રમાણે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે:
-
બસ પહોળાઈ
બસ વિવિધ માઇક્રોકન્ટ્રોલર ઘટકોને જોડવા માટે વપરાતી સમાંતર રેખાઓનું વર્ણન કરે છે. તે નિયંત્રણ ઉપકરણના ઘટકો વચ્ચે ડેટા અને સૂચનાઓનું પ્રસારણ કરે છે.
માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સને બસની પહોળાઈના આધારે 8-બીટ, 16-બીટ અને 32-બીટ માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.
8-બીટ માઇક્રોકન્ટ્રોલર પાસે 1-બાઇટ બસ પહોળાઈ છે. આમ, તે એક જ ચક્રમાં આઠ બિટ્સનો ડેટા ટ્રાન્સફર અને એક્ઝિક્યુટ કરી શકે છે. આ માઇક્રોકન્ટ્રોલરનો મુખ્ય ગેરલાભ એ છે કે જ્યારે તે ALU ઓપરેશન્સ પર પ્રક્રિયા કરે છે. આથી, જો તે 16-બીટ ડેટાની પ્રક્રિયા કરી રહ્યું હોય, તો તે તેની કામગીરી પૂર્ણ કરવા માટે બહુવિધ ચક્રોનો ઉપયોગ કરશે, જે નબળા પ્રદર્શન અને અચોક્કસતા તરફ દોરી જશે.
દરમિયાન, 16-બીટ માઇક્રોકન્ટ્રોલર પાસે 2-બાઇટ બસ પહોળાઈ છે. તે 8-બીટ માઇક્રોકન્ટ્રોલર કરતાં વધુ કાર્યક્ષમ અને સચોટ છે. તે એક ચક્રમાં 16 બિટ્સના ડેટાની પ્રક્રિયા કરે છે.
છેલ્લે, 32-બીટ માઇક્રોકન્ટ્રોલર પાસે 32 બિટ્સ અથવા 4-બાઇટ્સ લાંબી બસની પહોળાઈ છે. આ માઇક્રોકન્ટ્રોલરમાં 16-બીટ પ્રકાર કરતાં ઉચ્ચ પ્રદર્શન અને ઘટના છે. જો કે, તે વધુ ખર્ચાળ છે અને વધુ પાવર વાપરે છે. જટિલ ઑડિઓ અને વિડિયો સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ કાર્યો કરવા માટે તે શ્રેષ્ઠ અનુરૂપ છે. તે યુનિવર્સલ સીરીયલ બસ (USB) જેવા બહુવિધ પેરિફેરલ્સના એકીકરણને પણ સરળ બનાવે છે. તમે કેટલાક 32-બીટ માઇક્રોકન્ટ્રોલરમાંથી પસંદ કરી શકો છો, જેમાં સમાવેશ થાય છે STM32F031G6U6 અને અન્ય પ્રતિષ્ઠિત બ્રાન્ડ્સ કે જેઓ તેમના ઉચ્ચ પ્રદર્શન અને ચોકસાઈને કારણે છેલ્લા કેટલાક વર્ષોમાં લોકપ્રિયતા મેળવી છે.
-
યાદગીરી
એમ્બેડેડ મેમરી માઇક્રોકન્ટ્રોલરમાં તમામ આવશ્યક મેમરી બ્લોક્સ એક જ ચિપની અંદર સંકલિત હોય છે. આ કાર્યાત્મક બ્લોક્સમાં ટાઈમર, ઇન્ટરપ્ટ્સ, પ્રોગ્રામ અને ડેટા મેમરીનો સમાવેશ થાય છે. આ નિશ્ચિત છે, તેથી તેઓ વિસ્તૃત થઈ શકતા નથી; જો કે, તમે તમારા માઇક્રોકન્ટ્રોલરના સ્ટોરેજને વિસ્તારવા માટે એક્સટર્નલ રીડ-ઓન્લી મેમરી (ROM) નો ઉપયોગ કરી શકો છો.
બીજી બાજુ, બાહ્ય મેમરી માઇક્રોકન્ટ્રોલરમાં તેની ચિપની અંદર એમ્બેડ કરેલ કાર્યાત્મક બ્લોક્સમાંથી એક નથી; આમ, તેને બાહ્ય બ્લોક સાથે જોડવું પડશે. બાહ્ય મોડ્યુલોને કનેક્ટ કરવાથી માઇક્રોકન્ટ્રોલરનું કદ વધે છે.
4. માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સના મૂળભૂત ઘટકો
માઇક્રોકન્ટ્રોલર પાસે ચોક્કસ કાર્યો કરવા માટે એક સર્કિટમાં સંકલિત અન્ય ઘટકો હોય છે. આમાં શામેલ છે:
-
સેન્ટ્રલ પ્રોસેસિંગ યુનિટ CPU
CPU તમારા સ્માર્ટફોનમાં માઇક્રોકન્ટ્રોલરના મગજ તરીકે કામ કરે છે. એકમ સૂચના મેળવે છે, તેનો અર્થ શું છે તે સમજે છે અને અંતે તેનો અમલ કરે છે. તેવી જ રીતે, એકમ દરેક માઇક્રોકન્ટ્રોલર ઘટકને એક સર્કિટમાં જોડે છે, તેથી ચોક્કસ કાર્યો કરવાનું સરળ બને છે. જો કે, તે જરૂરી છે મોનીટર તમારા CPU નું તાપમાન, તમારા સ્માર્ટફોનના પ્રદર્શનને અસર કરી શકે તેવી લાંબા ગાળાની સમસ્યાઓને ટાળવા માટે.
-
બંદરો અને રજિસ્ટર
બંદરો અને રજિસ્ટર ખાસ મેમરી સ્થાનોનો સંદર્ભ આપે છે જે ખાસ કાર્યો માટે સમર્પિત હોય છે જેમ કે હાર્ડવેર સ્થાન. જો કે, કેટલાક પોર્ટ માઇક્રોકન્ટ્રોલર ચિપની I/O કાર્યક્ષમતાને સમર્પિત હોઈ શકે છે. તમે ચોક્કસ પોર્ટ એડ્રેસમાં 1 અથવા 0 દાખલ કરીને માઇક્રોકન્ટ્રોલર (ઇનપુટ પિનથી આઉટપુટ પિન) ની પિન અસાઇનમેન્ટ પણ બદલી શકો છો.
-
એનાલોગ થી ડિજિટલ કન્વર્ટર (ADC)
નામ સૂચવે છે તેમ, આ ઘટક એનાલોગ સિગ્નલોને ડિજિટલમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે જવાબદાર છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે તમે તમારા સ્માર્ટફોનનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં હોવ, ત્યારે સ્ક્રીન પરનો ટચ એ આ કન્વર્ટરમાં એનાલોગ ઇનપુટ છે. એડીસી સેન્સર ઇનપુટને ડિજિટલ સ્વરૂપમાં રૂપાંતરિત કરશે, અને સ્ક્રીન તે મુજબ પ્રતિસાદ આપશે.
-
ટાઈમર
સ્માર્ટફોનના પ્રકાર પર આધાર રાખીને, માઇક્રોકન્ટ્રોલરમાં એક કરતાં વધુ ટાઈમર અથવા કાઉન્ટર હોઈ શકે છે. આ ઘટક માઇક્રોકન્ટ્રોલરના તમામ સમય અને ગણતરી કાર્યો માટે જવાબદાર છે. તેના કેટલાક કાર્યોમાં મોડ્યુલેશન, આવર્તન માપન, પલ્સ જનરેશન અને બાહ્ય કઠોળની ગણતરીનો સમાવેશ થાય છે.
-
યાદગીરી
માઇક્રોકન્ટ્રોલરની મેમરીનો ઉપયોગ ડેટા અને પ્રોગ્રામ સ્ટોર કરવા માટે થાય છે. પ્રોગ્રામ સોર્સ કોડને સ્ટોર કરવા અને મેનેજ કરવા માટે સિસ્ટમમાં રેન્ડમ-એક્સેસ મેમરી, ROM અને અન્ય ફ્લેશ મેમરીનો આપેલ જથ્થો છે.
આ બોટમ લાઇન
જેમ જેમ ચર્ચા કરવામાં આવી છે તેમ, મોબાઇલ ફોનના પરિચયથી લોકો કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને એકબીજા સાથે વાતચીત કરે છે તે બદલાઈ ગયું છે. સ્માર્ટફોન, માઇક્રોપ્રોસેસર્સ અને માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સના પ્રાથમિક ઘટકો, ટચસ્ક્રીન અને અન્ય ક્ષમતાઓ જેવી અદ્યતન સુવિધાઓને સપોર્ટ કરે છે.
