NUC975DK61Y – Geïntegreerde schakelingen, ingebouwde microcontrollers – NUVOTON Technology Corporation

1 Microcontrollerdefinitie

Omdat de microcontroller de rekenkundige logische eenheid, het geheugen, de timer/rekenmachine en verschillende /O-circuits enz. is, geïntegreerd in een chip, die een compleet basiscomputersysteem vormt, wordt hij ook wel een microcomputer met één chip genoemd.

Het programma in het geheugen van de microcontroller dat nauw samenwerkt met de hardware van de microcontroller en de randapparatuurcircuits, onderscheidt zich van de software van de pc en wordt als firmware het microcontrollerprogramma genoemd.Over het algemeen is een microprocessor een CPU op een enkel geïntegreerd circuit, terwijl een microcontroller een CPU, ROM, RAM, VO, timer, enz. Is, allemaal op een enkel geïntegreerd circuit.Vergeleken met de CPU heeft de microcontroller niet zo'n krachtige rekenkracht, noch beschikt hij over een MemoryManaaement Unit, waardoor de microcontroller slechts enkele relatief enkele en eenvoudige besturings-, logica- en andere taken kan uitvoeren, en deze wordt veel gebruikt bij apparatuurbesturing en sensorsignaalverwerking en andere gebieden, zoals sommige huishoudelijke apparaten, industriële apparatuur, elektrisch gereedschap, enz.

2 De samenstelling van de microcontroller

De microcontroller bestaat uit verschillende onderdelen: centrale processor, geheugen en invoer/uitvoer:

-Centrale verwerker:

De centrale processor is het kernonderdeel van de MCU, inclusief de twee hoofdonderdelen: de operator en de controller.

-Bediener

De operator bestaat uit een rekenkundige en logische eenheid (ALU), een accumulator en registers, enz. De rol van ALU is het uitvoeren van rekenkundige of logische bewerkingen op de binnenkomende gegevens.De ALU kan de grootte van deze twee gegevens optellen, aftrekken, matchen of vergelijken, en uiteindelijk het resultaat opslaan in de accumulator.

De operator heeft twee functies:

(1) Verschillende rekenkundige bewerkingen uitvoeren.

(2) Om verschillende logische bewerkingen uit te voeren en om logische tests uit te voeren, zoals een nulwaardetest of een vergelijking van twee waarden.

Alle door de operator uitgevoerde handelingen worden aangestuurd door besturingssignalen van de controller, en terwijl een rekenkundige bewerking een rekenkundig resultaat oplevert, levert een logische bewerking een oordeel op.

-Controller

De controller bestaat uit een programmateller, een instructieregister, een instructiedecoder, een timinggenerator en een bedieningscontroller, enz. Het is het "besluitvormende orgaan" dat commando's uitvaardigt, dwz de werking van het hele microcomputersysteem coördineert en stuurt.De belangrijkste functies zijn:

(1) Om een ​​instructie uit het geheugen op te halen en de locatie van de volgende instructie in het geheugen aan te geven.

(2) Het decoderen en testen van de instructie en het genereren van het overeenkomstige bedieningsbesturingssignaal om de uitvoering van de gespecificeerde actie te vergemakkelijken.

(3) Stuurt en controleert de richting van de gegevensstroom tussen de CPU, het geheugen en invoer- en uitvoerapparaten.

De microprocessor verbindt de ALU, tellers, registers en besturingssectie via de interne bus, en is via de externe bus verbonden met het externe geheugen en de input/output-interfacecircuits.De externe bus, ook wel de systeembus genoemd, is verdeeld in de databus DB, adresbus AB en besturingsbus CB, en is via het invoer/uitvoer-interfacecircuit verbonden met verschillende randapparatuur.

-Geheugen

Het geheugen kan worden onderverdeeld in twee categorieën: datageheugen en programmageheugen.

Datageheugen wordt gebruikt om gegevens op te slaan en programmaopslag wordt gebruikt om programma's en parameters op te slaan.

-Invoer/uitvoer - Verschillende apparaten koppelen of aansturen

Seriële communicatiepoorten - uitwisseling van gegevens tussen MCU en verschillende randapparatuur, zoals UART, SPI, 12C, enz.

3 Classificatie van microcontrollers

In termen van het aantal bits kunnen microcontrollers worden ingedeeld in: 4-bit, 8-bit, 16-bit en 32-bit.In praktische toepassingen is 32-bit goed voor 55%, 8-bit goed voor 43%, 4-bit goed voor 2% en 16-bit goed voor 1%

Het is duidelijk dat 32-bits en 8-bits microcontrollers tegenwoordig de meest gebruikte microcontrollers zijn.
Het verschil in het aantal bits vertegenwoordigt niet de goede of slechte microprocessors, niet hoe hoger het aantal bits, hoe beter de microprocessor, en niet hoe lager het aantal bits, hoe slechter de microprocessor

8-bit MCU's zijn veelzijdig;ze bieden eenvoudige programmering, energie-efficiëntie en kleine verpakkingsgrootte (sommige hebben slechts zes pinnen).Maar deze microcontrollers worden doorgaans niet gebruikt voor netwerk- en communicatiefuncties.

De meest voorkomende netwerkprotocollen en communicatiesoftwarestacks zijn 16- of 32-bits.Voor sommige 8-bits apparaten zijn communicatierandapparatuur beschikbaar, maar 16- en 32-bits MCU's zijn vaak de efficiëntere keuze.Niettemin worden 8-bit MCU's doorgaans gebruikt voor een verscheidenheid aan besturings-, detectie- en interfacetoepassingen.

Architectonisch kunnen microcontrollers worden onderverdeeld in twee categorieën: RISC (Reduced Instruction Set Computers) en CISC (Complex Instruction Set Computers).

RISC is een microprocessor die minder soorten computerinstructies uitvoert en is ontstaan ​​in de jaren tachtig met het MIPS-mainframe (dwz RISC-machines), en de microprocessors die in RISC-machines worden gebruikt, worden gezamenlijk RISC-processors genoemd.Op deze manier kan het bewerkingen sneller uitvoeren (miljoenen extra instructies per seconde, of MIPS).Omdat computers extra transistors en circuitelementen nodig hebben om elk instructietype uit te voeren, wordt de microprocessor complexer naarmate de computerinstructieset groter is en worden de bewerkingen langzamer uitgevoerd.

CISC bevat een uitgebreide reeks micro-instructies die het maken van programma's die op de processor draaien, vereenvoudigen.De instructies zijn samengesteld uit assembleertaal en sommige algemene functies die oorspronkelijk door software zijn geïmplementeerd, worden in plaats daarvan geïmplementeerd door een hardware-instructiesysteem.Het werk van de programmeur wordt dus aanzienlijk verminderd, en sommige bewerkingen of bewerkingen van lagere orde worden in elke instructieperiode gelijktijdig verwerkt om de uitvoeringssnelheid van de computer te verhogen, en dit systeem wordt een complex instructiesysteem genoemd.

4 Samenvatting

Een serieuze uitdaging voor de hedendaagse auto-elektronica-ingenieurs is het bouwen van goedkope, probleemloze en zelfs in het geval van een storing werkende autosystemen. In de auto worden de prestaties momenteel geleidelijk verbeterd, van microcontrollers wordt verwacht dat ze de prestaties verbeteren van elektronische regeleenheden voor auto's.