Kinailangan ng mga tao na umasa sa mga messenger upang makatanggap at magpadala ng mga mensahe sa nakaraan. Sa huling bahagi ng ika-19 na siglo, nagkaroon ng malaking milestone sa industriya ng komunikasyon sa paglabas ng unang telepono. Binago ng pagpapakilalang ito kung paano nakikipag-ugnayan at nakikipag-usap ang mga tao sa isa't isa.
Gayunpaman, ang pagsulong ay hindi tumigil doon. Pagkaraan ng higit sa isang siglo, ang mobile phone ay ipinakilala na may mas advanced na mga tampok tulad ng kakayahan sa touchscreen, pagpapadala at pagtanggap ng mga email, at marami pang iba. Ang mga advanced na feature na ito ay sinusuportahan ng dalawa sa mga pangunahing bahagi ng isang smartphone: microprocessors at microcontrollers.
Tinatalakay ng artikulong ito ang kailangan mong malaman tungkol sa isa sa mga pangunahing bahagi ng mga smartphone, ang microcontroller. Dito, malalaman mo kung ano ang microcontroller, pag-uuri nito, at higit pa.
1. Ano ang Microcontroller?
Kapag pinag-uusapan ang tungkol sa mga computer at elektronikong aparato, marami ang napupunta sa mga microprocessor. Gayunpaman, ang isa pang kritikal na bahagi sa iyong smartphone ay nararapat sa ilang kaluwalhatian—ang microcontroller.
Ang microcontroller ay tumutukoy sa isang integrated circuit (IC) device na namamahala sa mga function ng isang electronic system. Ito ay na-optimize para sa software at permanenteng inilagay sa loob ng iyong smartphone upang magsagawa ng mga partikular na function, gaya ng pagtugon sa touchscreen.
Ang microcontroller unit (MCU) ay isang mahusay na napiling termino na tumutukoy sa mga katangian nito. Ang prefix na 'micro' ay naglalarawan sa kaliitan ng system. Samantala, inilalarawan ng 'controller' ang kakayahan ng system na kontrolin ang iba pang bahagi ng isang electronic system, kadalasan sa pamamagitan ng microprocessor unit at iba pang peripheral.
Nakadepende ang performance ng MCU sa functionality at agility ng digital processor at memory, at iba pang peripheral na device na idinisenyo upang tulungan ang system na makipag-ugnayan sa ibang mga system.
2. Microprocessors vs Microcontrollers
Minsan, maaaring gamitin ng mga tao ang terminong 'microprocessor' kapag tumutukoy sa isang microcontroller, ngunit dapat mong maunawaan ang isang natatanging pagkakaiba sa pagitan ng dalawang device.
Magsimula tayo sa pag-unawa kung ano ang microprocessor. Ang microprocessor ay tumutukoy sa isang controlling unit ng isang computer system na nagsasagawa ng arithmetic logic unit (ALU) operations at nakikipag-ugnayan sa iba pang device na konektado dito. Ang device ay nasa isang integrated circuit chip na naglalaman ng maraming maliliit na bahagi gaya ng semikonduktor, transistor, diode, transistor, at higit pa na gumagana nang magkasama, na tumutulong sa iyong telepono na gawin ang trabaho nito.
- Ang isang microprocessor ay nagsisilbing puso ng isang computer system; ibig sabihin, lahat ng ginagawa ng computer ay inilalarawan ng mga tagubilin ng mga program sa computer. Isinasagawa ng microprocessor ang mga tagubiling ito ng milyun-milyong bawat segundo. Samantala, kumikilos ang mga microcontroller bilang puso ng isang naka-embed na application.
- Ang isang microprocessor ay isang processor lamang; kaya, ang memorya at mga peripheral na device, tulad ng mga input at output (I/O) device, ay kailangang konektado sa labas, kaya ito ay nagiging napakalaki at mas kumplikado. Sa kabilang banda, ang isang microcontroller ay may processor at built-in na memorya at mga I/O system, kaya ang circuit ay maliit at hindi gaanong kumplikado.
- Ang microcontroller ay may mas mataas na bilis ng mga yunit ng pag-iimbak ng memorya kaysa sa microprocessor sa mga tuntunin ng mga rehistro. Kaya, karamihan sa mga operasyon sa microprocessors ay memory-based.
3. Pag-uuri Ng Mga Microcontroller
Ang mga microcontroller ay maaaring iuri ayon sa mga sumusunod:
-
Lapad ng Bus
Inilalarawan ng bus ang mga parallel na linya na ginagamit upang ikonekta ang iba't ibang bahagi ng microcontroller. Nagpapadala ito ng data at mga tagubilin sa pagitan ng mga bahagi ng kontroling device.
Ang mga microcontroller ay inuri sa 8-bit, 16-bit, at 32-bit microcontrollers batay sa lapad ng bus.
Ang isang 8-bit na microcontroller ay may 1-byte na lapad ng bus. Kaya, maaari itong ilipat at isagawa ang data ng walong bits sa isang solong cycle. Ang pangunahing kawalan ng microcontroller na ito ay kapag pinoproseso nito ang mga operasyon ng ALU. Kaya naman, kung nagpoproseso ito ng 16-bit na data, gagamit ito ng maraming cycle upang makumpleto ang operasyon nito, na humahantong sa hindi magandang pagganap at mga kamalian.
Samantala, ang isang 16-bit microcontroller ay may 2-byte na lapad ng bus. Ito ay mas mahusay at tumpak kaysa sa isang 8-bit microcontroller. Pinoproseso nito ang data ng 16 bits sa isang solong cycle.
Panghuli, ang isang 32-bit microcontroller ay may lapad ng bus na 32 bits o 4-bytes ang haba. Ang microcontroller na ito ay may mas mataas na pagganap at pangyayari kaysa sa 16-bit na uri. Gayunpaman, ito ay mas mahal at kumonsumo ng mas maraming kapangyarihan. Ito ay pinakaangkop sa pagsasagawa ng mga kumplikadong gawain sa pagpoproseso ng signal ng audio at video. Pinapadali din nito ang pagsasama ng maraming peripheral, tulad ng isang unibersal na serial bus (USB). Maaari kang pumili mula sa ilang 32-bit na microcontroller, kabilang ang STM32F031G6U6 at iba pang mga kagalang-galang na tatak na nakakuha ng katanyagan sa nakalipas na ilang taon dahil sa kanilang mataas na pagganap at katumpakan.
-
Memorya
Ang isang naka-embed na memory microcontroller ay mayroong lahat ng mahahalagang memory block na isinama sa loob ng isang chip. Kasama sa mga functional block na ito ang isang timer, mga interrupt, program, at memory ng data. Ang mga ito ay naayos, kaya hindi sila napapalawak; gayunpaman, maaari kang gumamit ng panlabas na read-only memory (ROM) upang palawigin ang storage ng iyong microcontroller.
Sa kabilang banda, ang isang external memory microcontroller ay walang isa sa mga functional block na naka-embed sa loob ng chip nito; kaya, kailangan itong kumonekta sa isang panlabas na bloke. Ang pagkonekta ng mga panlabas na module ay nagpapataas ng laki ng microcontroller.
4. Mga Pangunahing Bahagi ng Microcontrollers
Ang isang microcontroller ay may iba pang mga bahagi na isinama sa isang circuit upang magsagawa ng mga partikular na function. Kabilang dito ang:
-
CPU ng Central Processing Unit
Ang isang CPU ay gumaganap bilang utak ng microcontroller sa iyong smartphone. Kinukuha ng unit ang isang pagtuturo, nauunawaan kung ano ang ibig sabihin nito, at sa wakas ay isinasagawa ito. Gayundin, ikinokonekta ng unit ang bawat bahagi ng microcontroller sa isang circuit, kaya nagiging mas madali ang pagsasagawa ng mga partikular na function. Gayunpaman, ito ay mahalaga sa monitor ang temperatura ng iyong CPU, upang maiwasan ang mga pangmatagalang isyu na maaaring makaapekto sa pagganap ng iyong smartphone.
-
Mga Port At Register
Ang mga port at register ay tumutukoy sa mga espesyal na lokasyon ng memorya na nakatuon sa mga espesyal na function tulad ng lokasyon ng hardware. Gayunpaman, ang ilang mga port ay maaaring nakatuon sa I/O functionality ng microcontroller chip. Maaari mo ring baguhin ang pagtatalaga ng pin ng microcontroller (input pin sa output pin) sa pamamagitan ng pagpasok ng alinman sa 1 o 0 sa isang partikular na port address.
-
Analog To Digital Converter (ADC)
Tulad ng iminumungkahi ng pangalan, ang bahaging ito ay responsable para sa pag-convert ng mga analog signal sa mga digital. Halimbawa, kapag ginagamit mo ang iyong smartphone, ang pagpindot sa screen ay ang analog input sa converter na ito. ADC iko-convert ang input ng sensor sa isang digital form, at tutugon ang screen nang naaayon.
-
Hronometrahisto
Depende sa uri ng smartphone, ang isang microcontroller ay maaaring magkaroon ng higit sa isang timer o counter. Ang bahaging ito ay may pananagutan para sa lahat ng pag-andar ng timing at pagbibilang ng isang microcontroller. Ang ilan sa mga function nito ay kinabibilangan ng mga modulasyon, pagsukat ng dalas, pagbuo ng pulso, at pagbibilang ng mga panlabas na pulso.
-
Memorya
Ang memorya sa isang microcontroller ay ginagamit upang mag-imbak ng data at mga programa. Ang system ay may ibinigay na halaga ng random-access memory, ROM, at iba pang flash memory para sa pag-iimbak at pamamahala ng mga source code ng program.
Ika-Line
Gaya ng napag-usapan, binago ng pagpapakilala ng mga mobile phone kung paano nakikipag-ugnayan at nakikipag-usap ang mga tao sa isa't isa. Ang mga pangunahing bahagi ng mga smartphone, microprocessor, at microcontroller, ay sumusuporta sa mga advanced na feature gaya ng touchscreen at iba pang mga kakayahan.
