스마트폰의 마이크로컨트롤러: 알아야 할 4가지 사항

과거에는 사람들이 메시지를 주고받기 위해 메신저에 의존해야 했습니다. 19세기 후반, 최초의 전화기가 출시되면서 통신 산업에 중대한 이정표가 있었습니다. 이 소개는 사람들이 서로 상호 작용하고 의사 소통하는 방식을 변경했습니다.

그러나 발전은 여기서 그치지 않았습니다. 한 세기가 넘는 시간이 흐른 후 터치스크린 기능, 이메일 보내기 및 받기 등과 같은 고급 기능을 갖춘 휴대폰이 출시되었습니다. 이러한 고급 기능은 스마트폰의 두 가지 주요 구성요소인 마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러에서 지원됩니다.

이 기사에서는 스마트폰의 주요 구성 요소 중 하나인 마이크로 컨트롤러에 대해 알아야 할 사항에 대해 설명합니다. 여기에서 마이크로컨트롤러가 무엇인지, 분류 등을 배우게 됩니다.

1. 마이크로컨트롤러란 무엇입니까?

컴퓨터와 전자 장치에 대해 이야기할 때 많은 팡파르가 마이크로프로세서에 갑니다. 그러나 스마트폰의 또 다른 중요한 구성 요소인 마이크로 컨트롤러는 영광을 누려야 합니다.

마이크로 컨트롤러는 전자 시스템의 기능을 관리하는 집적 회로(IC) 장치를 말합니다. 소프트웨어에 최적화되어 있으며 스마트폰 내부에 영구적으로 배치되어 터치스크린 응답과 같은 특정 기능을 수행합니다.

마이크로컨트롤러 유닛(MCU)은 그 특성을 정의하는 잘 선택된 용어입니다. 접두사 'micro'는 시스템의 소형화를 나타냅니다. 한편 '컨트롤러'는 일반적으로 마이크로프로세서 장치 및 기타 주변 장치를 통해 전자 시스템의 다른 부분을 제어하는 ​​시스템의 기능을 설명합니다.

MCU의 성능은 시스템이 다른 시스템과 상호 작용할 수 있도록 설계된 디지털 프로세서와 메모리, 기타 주변 장치의 기능과 민첩성에 따라 달라집니다.

2. 마이크로프로세서 대 마이크로컨트롤러

때때로 사람들은 마이크로컨트롤러를 언급할 때 '마이크로프로세서'라는 용어를 사용할 수 있지만 두 장치의 뚜렷한 차이점을 이해해야 합니다.

마이크로프로세서가 무엇인지 이해하는 것으로 시작하겠습니다. 마이크로프로세서는 산술 논리 장치(ALU) 연산을 수행하고 이에 연결된 다른 장치와 통신하는 컴퓨터 시스템의 제어 장치를 말합니다. 이 장치는 다음과 같은 많은 작은 구성 요소를 포함하는 단일 집적 회로 칩에 있습니다. 반도체, 트랜지스터, 다이오드, 트랜지스터 등이 함께 작동하여 휴대전화가 제대로 작동하도록 돕습니다.

• 마이크로프로세서는 컴퓨터 시스템의 심장 역할을 합니다. 즉, 컴퓨터가 하는 모든 일은 컴퓨터 프로그램의 명령으로 설명됩니다. 마이크로프로세서는 이러한 명령을 초당 수백만 번 수행합니다. 한편 마이크로컨트롤러는 임베디드 애플리케이션의 핵심 역할을 합니다.
• 마이크로프로세서는 프로세서일 뿐입니다. 따라서 입출력(I/O) 장치와 같은 메모리 및 주변 장치를 외부에서 연결해야 하므로 부피가 커지고 복잡해집니다. 반면 마이크로컨트롤러는 프로세서와 메모리, I/O 시스템이 내장되어 있어 회로가 작고 덜 복잡하다.
• 마이크로 컨트롤러는 레지스터 측면에서 마이크로 프로세서보다 더 많은 고속 메모리 저장 장치를 가지고 있습니다. 따라서 마이크로프로세서에서 대부분의 작업은 메모리 기반입니다.

3. 마이크로컨트롤러의 분류

마이크로컨트롤러는 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

• 버스 너비

버스는 서로 다른 마이크로컨트롤러 구성요소를 연결하는 데 사용되는 병렬 라인을 설명합니다. 제어 장치의 구성 요소 간에 데이터와 명령을 전송합니다.

마이크로컨트롤러는 버스 폭에 따라 8비트, 16비트 및 32비트 마이크로컨트롤러로 분류됩니다.

8비트 마이크로컨트롤러는 1바이트 버스 너비를 갖습니다. 따라서 한 사이클에서 16비트의 데이터를 전송하고 실행할 수 있습니다. 이 마이크로컨트롤러의 주요 단점은 ALU 작업을 처리할 때입니다. 따라서 XNUMX비트 데이터를 처리하는 경우 여러 사이클을 사용하여 작업을 완료하므로 성능이 저하되고 부정확합니다.

한편, 16비트 마이크로컨트롤러는 2바이트 버스 폭을 갖습니다. 8비트 마이크로컨트롤러보다 더 효율적이고 정확합니다. 단일 사이클에서 16비트의 데이터를 처리합니다.

마지막으로 32비트 마이크로컨트롤러의 버스 너비는 32비트 또는 4바이트입니다. 이 마이크로컨트롤러는 16비트 유형보다 성능과 발생이 높습니다. 그러나 더 비싸고 더 많은 전력을 소비합니다. 복잡한 오디오 및 비디오 신호 처리 작업을 수행하는 데 가장 적합합니다. 또한 USB(범용 직렬 버스)와 같은 여러 주변 장치를 쉽게 통합할 수 있습니다. 다음을 포함한 여러 32비트 마이크로컨트롤러 중에서 선택할 수 있습니다. STM32F031G6U6 및 높은 성능과 정확성으로 인해 지난 몇 년 동안 인기를 얻은 다른 평판 좋은 브랜드.

• 메모리

임베디드 메모리 마이크로컨트롤러에는 모든 필수 메모리 블록이 단일 칩에 통합되어 있습니다. 이러한 기능 블록에는 타이머, 인터럽트, 프로그램 및 데이터 메모리가 포함됩니다. 이들은 고정되어 있으므로 확장할 수 없습니다. 그러나 외부 ROM(읽기 전용 메모리)을 사용하여 마이크로컨트롤러의 저장 공간을 확장할 수 있습니다.

반면에 외부 메모리 마이크로컨트롤러에는 칩 내부에 기능 블록 중 하나가 내장되어 있지 않습니다. 따라서 외부 블록에 연결해야 합니다. 외부 모듈을 연결하면 마이크로컨트롤러의 크기가 증가합니다.

4. 마이크로컨트롤러의 기본 구성요소

마이크로 컨트롤러에는 특정 기능을 수행하기 위해 하나의 회로에 통합된 다른 구성 요소가 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

• 중앙 처리 장치 CPU

CPU는 스마트폰에서 마이크로컨트롤러의 두뇌 역할을 합니다. 장치는 명령을 가져와서 의미를 이해하고 마지막으로 실행합니다. 마찬가지로 이 장치는 모든 마이크로 컨트롤러 구성 요소를 단일 회로에 연결하므로 특정 기능을 더 쉽게 수행할 수 있습니다. 그러나 모니터 스마트폰 성능에 영향을 미칠 수 있는 장기적인 문제를 피하기 위해 CPU 온도.

• 포트 및 레지스터

포트 및 레지스터는 하드웨어 위치와 같은 특수 기능에 사용되는 특수 메모리 위치를 나타냅니다. 그러나 일부 포트는 마이크로컨트롤러 칩의 I/O 기능 전용일 수 있습니다. 특정 포트 주소에 1 또는 0을 삽입하여 마이크로컨트롤러의 핀 할당(입력 핀에서 출력 핀으로)을 변경할 수도 있습니다.

• 아날로그-디지털 변환기(ADC)

이름에서 알 수 있듯이 이 구성 요소는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 역할을 합니다. 예를 들어, 스마트폰을 사용할 때 화면의 터치는 이 변환기의 아날로그 입력입니다. ADC 센서 입력을 디지털 형식으로 변환하고 화면이 그에 따라 응답합니다.

• 타이머 기능

스마트폰 유형에 따라 마이크로컨트롤러에는 두 개 이상의 타이머 또는 카운터가 있을 수 있습니다. 이 구성 요소는 마이크로 컨트롤러의 모든 타이밍 및 카운팅 기능을 담당합니다. 일부 기능에는 변조, 주파수 측정, 펄스 생성 및 외부 펄스 계산이 포함됩니다.

• 메모리

마이크로컨트롤러의 메모리는 데이터와 프로그램을 저장하는 데 사용됩니다. 시스템에는 프로그램 소스 코드를 저장하고 관리하기 위해 주어진 양의 랜덤 액세스 메모리, ROM 및 기타 플래시 메모리가 있습니다.

히프 라인

논의된 바와 같이, 휴대전화의 도입은 사람들이 서로 상호작용하고 의사소통하는 방식을 변화시켰습니다. 스마트폰, 마이크로프로세서 및 마이크로컨트롤러의 주요 구성요소는 터치스크린 및 기타 기능과 같은 고급 기능을 지원했습니다.