NUC975DK61Y – Litar Bersepadu, Terbenam, Pengawal Mikro – NUVOTON Technology Corporation

1 Definisi mikropengawal

Memandangkan mikropengawal ialah unit logik aritmetik, memori, pemasa/kalkulator, dan pelbagai litar / O, dsb. disepadukan ke dalam cip, membentuk sistem pengkomputeran lengkap asas, ia juga dikenali sebagai mikrokomputer cip tunggal.

Program dalam memori mikropengawal yang digunakan rapat dengan perkakasan mikropengawal dan litar perkakasan persisian, dibezakan daripada perisian PC, dan dipanggil program mikropengawal sebagai perisian tegar.Secara amnya, mikropemproses ialah CPU pada litar bersepadu tunggal, manakala mikropengawal ialah CPU, ROM, RAM, VO, pemasa, dll. semuanya pada litar bersepadu tunggal.Berbanding dengan CPU, mikropengawal tidak mempunyai kuasa pengkomputeran yang begitu berkuasa, dan ia juga tidak mempunyai Unit MemoryManaaement, yang menjadikan mikropengawal hanya boleh mengendalikan beberapa kawalan, logik dan tugas lain yang agak tunggal dan mudah, dan ia digunakan secara meluas dalam kawalan peralatan, pemprosesan isyarat sensor dan bidang lain, seperti beberapa perkakas rumah, peralatan industri, alatan kuasa, dsb.

2 Komposisi pengawal mikro

Mikropengawal terdiri daripada beberapa bahagian: pemproses pusat, memori, dan input/output:

-Pemproses pusat:

Pemproses pusat ialah komponen teras MCU, termasuk dua bahagian utama pengendali dan pengawal.

-Operator

Operator terdiri daripada unit aritmetik & logik (ALU), penumpuk dan daftar, dsb. Peranan ALU adalah untuk melaksanakan operasi aritmetik atau logik pada data masuk.ALU mampu menambah, menolak, memadankan atau membandingkan saiz kedua-dua data ini, dan akhirnya menyimpan hasilnya dalam penumpuk.

Operator mempunyai dua fungsi:

(1) Untuk melakukan pelbagai operasi aritmetik.

(2) Untuk melaksanakan pelbagai operasi logik dan melakukan ujian logik, seperti ujian nilai sifar atau perbandingan dua nilai.

Semua operasi yang dilakukan oleh pengendali diarahkan oleh isyarat kawalan daripada pengawal, dan, sementara operasi aritmetik menghasilkan hasil aritmetik, operasi logik menghasilkan keputusan.

-Pengawal

Pengawal terdiri daripada pembilang program, daftar arahan, penyahkod arahan, penjana masa dan pengawal operasi, dsb. Ia adalah "badan pembuat keputusan" yang mengeluarkan arahan, iaitu menyelaras dan mengarahkan operasi keseluruhan sistem mikrokomputer.Fungsi utamanya ialah:

(1) Untuk mendapatkan semula arahan daripada ingatan dan menunjukkan lokasi arahan seterusnya dalam ingatan.

(2) Untuk menyahkod dan menguji arahan dan menjana isyarat kawalan operasi yang sepadan untuk memudahkan pelaksanaan tindakan yang ditentukan.

(3) Mengarah dan mengawal arah aliran data antara CPU, memori, dan peranti input dan output.

Mikropemproses menghubungkan ALU, pembilang, daftar dan bahagian kawalan melalui bas dalaman, dan menyambung kepada memori luaran dan litar antara muka input/output melalui bas luaran.Bas luaran, juga dipanggil bas sistem, dibahagikan kepada DB bas data, bas alamat AB dan bas kawalan CB, dan disambungkan kepada pelbagai peranti persisian melalui litar antara muka input/output.

-Memori

Memori boleh dibahagikan kepada dua kategori: memori data dan memori program.

Memori data digunakan untuk menyimpan data dan storan program digunakan untuk menyimpan program dan parameter.

-Input/Output -Menghubungkan atau memandu peranti yang berbeza

Port komunikasi bersiri-pertukaran data antara MCU dan peranti lain, seperti UART, SPI, 12C, dsb.

3 Pengelasan mikropengawal

Dari segi bilangan bit, mikropengawal boleh dikelaskan kepada: 4-bit, 8-bit, 16-bit, dan 32-bit.Dalam aplikasi praktikal, 32-bit menyumbang 55%, 8-bit menyumbang 43%, 4-bit menyumbang 2%, dan 16-bit menyumbang 1%

Dapat dilihat bahawa mikropengawal 32-bit dan 8-bit adalah mikropengawal yang paling banyak digunakan pada masa kini.
Perbezaan dalam bilangan bit tidak mewakili mikropemproses yang baik atau buruk, bukan semakin tinggi bilangan bit semakin baik mikropemproses, dan bukan semakin rendah bilangan bit semakin buruk mikropemproses

MCU 8-bit adalah serba boleh;mereka menawarkan pengaturcaraan mudah, kecekapan tenaga dan saiz pakej kecil (sesetengahnya hanya mempunyai enam pin).Tetapi mikropengawal ini biasanya tidak digunakan untuk rangkaian dan fungsi komunikasi.

Protokol rangkaian dan susunan perisian komunikasi yang paling biasa ialah 16- atau 32-bit.Peranti komunikasi tersedia untuk sesetengah peranti 8-bit, tetapi MCU 16- dan 32-bit selalunya merupakan pilihan yang lebih cekap.Namun begitu, MCU 8-bit biasanya digunakan untuk pelbagai aplikasi kawalan, penderiaan dan antara muka.

Dari segi seni bina, mikropengawal boleh dibahagikan kepada dua kategori: RISC (Reduced Instruction Set Computers) dan CISC (Complex Instruction Set Computers).

RISC ialah mikropemproses yang melaksanakan lebih sedikit jenis arahan komputer dan berasal pada tahun 1980-an dengan kerangka utama MIPS (iaitu, mesin RISC), dan mikropemproses yang digunakan dalam mesin RISC secara kolektif dipanggil pemproses RISC.Dengan cara ini, ia dapat melaksanakan operasi pada kadar yang lebih pantas (berjuta-juta lagi arahan sesaat, atau MIPS).Oleh kerana komputer memerlukan transistor dan elemen litar tambahan untuk melaksanakan setiap jenis arahan, lebih besar set arahan komputer menjadikan mikropemproses lebih kompleks dan melaksanakan operasi dengan lebih perlahan.

CISC termasuk set arahan mikro yang kaya yang memudahkan penciptaan program yang dijalankan pada pemproses.Arahan terdiri daripada bahasa himpunan, dan beberapa fungsi biasa yang pada asalnya dilaksanakan oleh perisian dilaksanakan oleh sistem arahan perkakasan.Oleh itu, kerja pengaturcara dikurangkan, dan beberapa operasi atau operasi peringkat rendah diproses secara serentak dalam setiap tempoh arahan untuk meningkatkan kelajuan pelaksanaan komputer, dan sistem ini dipanggil sistem arahan yang kompleks.

4 Ringkasan

Cabaran serius untuk jurutera elektronik automotif hari ini adalah untuk membina kos rendah, bebas masalah, dan walaupun sekiranya berlaku kegagalan boleh bekerja sistem automotif, dalam prestasi kereta secara beransur-ansur bertambah baik pada masa ini, mikropengawal dijangka meningkatkan prestasi unit kawalan elektronik automotif.