Микроконтроллер

Atmel компаниясының микроконтроллері ATtiny2313.]] Микроконтроллер — электрондық құрылғыларды басқаруға арналған микросұлба.Әдеттегі микроконтроллер процессордың және перифериялық құрылғылардың функцияларын бір чипте біріктіреді және жедел жады және/немесе ROM жады дан тұрады. Негізінде, бұл салыстырмалы түрде қарапайым тапсырмаларды орындауға қабілетті бір чипті компьютер. * сыртқы құрылғылардың немесе аспаптардың контроллерлерінде пайдалануға арналған мамандандырылған микропроцессор; * микропроцессордың базасындағы контроллер. Тарихы Бір кристалды микрокомпьютердің пайда болуы компьютерлік автоматтандыруды басқару саласында жаппай қолдану дәуірінің басталуымен байланысты. Осыған байланысты «контроллер» (ағылшынша controller - реттеуші, басқару құрылғысы) терминін анықтады. Ресейдегі өндірістің төмендеуіне және жабдықтардың, соның ішінде есептеу техникасының импортының артуына байланысты «микроконтроллер» (МК) термині бұрын қолданылған «бір чипті микрокомпьютер» терминін қолданыстан ығыстырды. Бір чипті микрокомпьютерге бірінші патент 1971 жылы американдық Texas Instruments компаниясының инженер-қызметкерлері Майкл Кокран мен Гари Бунға берілді. Дәл солар бір чипке процессорды ғана емес, жад пен енгізу-шығару құрылғыларын да орналастыруды ұсынды. 1976 жылы американдық Intel компаниясы i8048 микроконтроллерін шығарды. 1978 жылы Motorola өзінің алғашқы микроконтроллерін MC6801 шығарды, ол бұрын шығарылған MC6800 микропроцессорымен үйлесімді нұсқаулар жинағы болды. 1980 жылы Intel компаниясы келесі микроконтроллерді шығарды: i8051. Перифериялық құрылғылардың сәтті жиынтығы, сыртқы немесе ішкі бағдарлама жадын икемді таңдау мүмкіндігі және қол жетімді баға осы микроконтроллердің нарықтағы табысын қамтамасыз етті. Технологиялық тұрғыдан алғанда, i8051 микроконтроллері өз уақыты үшін өте күрделі өнім болды - кристалда 128 мың транзистор пайдаланылды, бұл 16 разрядты i8086 микропроцессорындағы транзисторлар санынан 4 есе көп болды. КСРО-да түпнұсқа микроконтроллерлерді жасау жүзеге асырылды, сонымен қатар ең сәтті шетелдік конструкциялардың клондарын шығару игерілді. 1979 жылы КСРО-да ТТ ҒЗИ микроархитектурасы «Электроника НЦ» деп аталатын бір чипті 16 разрядты K1801BE1 компьютерін жасап шығарды. 2013 жылғы жағдай бойынша жиырмадан астам компания шығарған i8051-мен үйлесімді микроконтроллерлердің 200-ден астам модификациясы және басқа үлгідегі микроконтроллерлердің үлкен саны болды. Әзірлеушілер арасында танымал Microchip Technology фирмасының 8-биттік, 16-биттік және 32-биттік PIC микроконтроллерлері, Atmel фирмасының AVR микроконтроллерлері (2016 жылдан бастап Microchip шығарған), TI-дан 16-биттік MSP430, сондай-ақ ARM архитектурасының 32-биттік микроконтроллерлері, оны ARM Limited әзірлеген және оларды өндіру үшін басқа компанияларға лицензия сатады. Сипаттамасы Микроконтроллерлерді жобалау кезінде бір жағынан өлшем мен баға, ал екінші жағынан икемділік пен өнімділік арасында келіссөздер бар. Әртүрлі қолданбалар үшін осы және басқа параметрлердің оңтайлы тепе-теңдігі әртүрлі болуы мүмкін. Сондықтан микроконтроллерлердің көптеген түрлері бар, олар процессор модулінің архитектурасында, кірістірілген жадтың өлшемі мен түрімен, перифериялық құрылғылар жиынтығымен, корпус түрімен және т.б. ерекшеленеді. Кәдімгі компьютерлік микропроцессорлардан айырмашылығы, микроконтроллерлер көбінесе Гарвард жады архитектурасын пайдаланады, яғни деректерді жедел жадта және ROM-да нұсқауларды бөлек сақтайды. Жедел жады дан басқа микроконтроллерде бағдарламалар мен деректерді сақтауға арналған кірістірілген тұрақты жады болуы мүмкін. Көптеген контроллер үлгілерінде сыртқы жадты қосуға арналған шиналар мүлде жоқ. Жадтың ең арзан түрлері тек бір реттік жазуға мүмкіндік береді немесе сақталған бағдарлама өндіріс сатысында (технологиялық маскалар жиынтығының конфигурациясы бойынша) кристалға жазылады. Мұндай құрылғылар контроллер бағдарламасы жаңартылмайтын жағдайларда жаппай өндіріске жарамды. Контроллерлердің басқа модификациялары тұрақты жадта бағдарламаны бірнеше рет қайта жазу мүмкіндігіне ие. Микроконтроллерлерде қолдануға болатын перифериялық құрылғылардың ішінара тізімі мыналарды қамтиды: * енгізу және шығару үшін теңшеуге болатын әмбебап цифрлық порттар; * түрлі енгізу/шығару интерфейстері, мысалы, UART, I²C, SPI, CAN, USB, IEEE 1394, Ethernet; * аналогты-цифрлық және цифрлық-аналогты түрлендіргіштер; * компаратор лар; * импульстік ен модуляторлары (PWM контроллері); * таймер лер; * щеткасыз қозғалтқыштардың, оның ішінде қадамдық қозғалтқыштардың контроллері; * дисплей мен пернетақта контроллері; * радиожиілік қабылдағыштар мен таратқыштар; * кірістірілген флэш-жадтың массивтері; * Кіріктірілген сағат генераторы және бақылаушы таймері Баға мен қуат тұтыну шектеулері контроллердің сағат жылдамдығын шектейді. Өндірушілер өз өнімдерінің жоғары жиілікте жұмыс істеуін қамтамасыз етуге тырысса да, олар сонымен бірге әртүрлі жиіліктер мен қоректендіру кернеулеріне арналған модификацияларды шығару арқылы тұтынушыларға таңдау ұсынады. Көптеген микроконтроллер үлгілері жедел жады мен ішкі регистр лер үшін статикалық жадты пайдаланады. Бұл контроллерге төменгі жиілікте жұмыс істеу мүмкіндігін береді және тіпті сағат генераторы толығымен тоқтаған кезде деректерді жоғалтпайды. Кейбір перифериялық құрылғылар мен есептеу модулі өшірілген әртүрлі қуатты үнемдеу режимдері жиі қамтамасыз етіледі. Белгілі түрлері * MCS 51 (Intel) * ESP8266 и ESP32 (Espressif) * MSP430 (TI) * ARM (ARM Limited) ** ST Microelectronics STM32 ARM-based MCUs ** ARM Cortex, ARM7 и ARM9-based MCUs ** Texas Instruments Stellaris MCUs ** NXP ARM-based LPC MCUs ** Toshiba ARM-based MCUs ** Analog Devices ARM7-based MCUs ** Cirrus Logic ARM7-based MCUs ** Freescale Semiconductor ARM9-based MCUs ** Silicon Labs EFM32 ARM-based MCUs * AVR (Atmel) ** ATmega ** ATtiny ** XMega * PIC (Microchip) * STM8 (STMicroelectronics) * С8051F34x * RL78 (Renesas Electronics) Қолданылуы Заманауи микроконтроллерде тұтас жиынтықтың орнына бір микросхемаға салынған кең мүмкіндіктері бар жеткілікті қуатты есептеуіш құрылғыны пайдалану оның негізінде құрастырылған құрылғылардың көлемін, қуат тұтынуын және құнын айтарлықтай төмендетеді. Әртүрлі құрылғыларды және олардың жеке блоктарын басқару үшін қолданылады: * компьютерлік технологияда: аналық платалар, қатқыл және дискеталарға арналған контроллерлер, CD және DVD дискілері, калькулятор лар; * электроника және электронды басқару жүйелерін пайдаланатын әртүрлі тұрмыстық техника - кір жуғыш машиналар, микротолқынды пештер, ыдыс жуғыштар, телефондар және заманауи құрылғылар, әртүрлі роботтар, ақылды үй жүйелері және т.б. Өнеркәсіпте: * өнеркәсіптік автоматика құрылғылары - бағдарламаланатын релелер мен ендірілген жүйелерден PLC * және машинаны басқару жүйелеріне дейін Дереккөздер