NUC975DK61Y – Integriniai grandynai, įterptieji, mikrovaldikliai – NUVOTON Technology Corporation

1 Mikrovaldiklio apibrėžimas

Kadangi mikrovaldiklis yra aritmetinis loginis blokas, atmintis, laikmatis / skaičiuotuvas ir įvairios / O grandinės ir kt., integruotas į lustą, sudarantis pagrindinę pilną skaičiavimo sistemą, jis taip pat žinomas kaip vieno lusto mikrokompiuteris.

Mikrovaldiklio atmintyje esanti programa, glaudžiai naudojama su mikrovaldiklio aparatūros ir periferinės įrangos grandinėmis, skiriasi nuo kompiuterio programinės įrangos ir vadinama mikrovaldiklio programa kaip programinė įranga.Paprastai mikroprocesorius yra CPU vienoje integrinėje grandinėje, o mikrovaldiklis yra CPU, ROM, RAM, VO, laikmatis ir kt.Palyginti su CPU, mikrovaldiklis neturi tokios galingos skaičiavimo galios, taip pat neturi atminties valdymo bloko, dėl kurio mikrovaldiklis gali atlikti tik kai kurias gana paprastas valdymo, logikos ir kitas užduotis bei plačiai naudojamas įrangos valdymui, jutiklių signalų apdorojimui. ir kitose srityse, pavyzdžiui, kai kurie buitinė technika, pramoninė įranga, elektriniai įrankiai ir kt.

2 Mikrovaldiklio sudėtis

Mikrovaldiklis susideda iš kelių dalių: centrinio procesoriaus, atminties ir įvesties/išvesties:

-Centrinis procesorius:

Centrinis procesorius yra pagrindinė MCU sudedamoji dalis, įskaitant dvi pagrindines operatoriaus ir valdiklio dalis.

-Operatorius

Operatorius susideda iš aritmetinių ir loginių vienetų (ALU), akumuliatoriaus ir registrų ir tt ALU vaidmuo yra atlikti aritmetines arba logines operacijas su gaunamais duomenimis.ALU gali pridėti, atimti, suderinti arba palyginti šių dviejų duomenų dydį ir galiausiai išsaugoti rezultatą kaupiklyje.

Operatorius turi dvi funkcijas:

(1) Atlikti įvairius aritmetinius veiksmus.

(2) Atlikti įvairias logines operacijas ir loginius testus, tokius kaip nulinės reikšmės testas arba dviejų reikšmių palyginimas.

Visos operatoriaus atliekamos operacijos yra nukreipiamos valdymo signalais iš valdiklio ir, nors aritmetinė operacija duoda aritmetinį rezultatą, loginė operacija sukuria verdiktą.

- Valdiklis

Valdiklis susideda iš programų skaitiklio, komandų registro, komandų dekoderio, laiko generatoriaus ir operacijų valdiklio ir tt Tai yra "sprendimą priimanti institucija", kuri išduoda komandas, ty koordinuoja ir vadovauja visos mikrokompiuterių sistemos veikimui.Pagrindinės jo funkcijos yra šios:

(1) Norėdami gauti nurodymą iš atminties ir nurodyti kitos instrukcijos vietą atmintyje.

(2) Iššifruoti ir išbandyti komandą bei sugeneruoti atitinkamą operacijos valdymo signalą, kad būtų lengviau atlikti nurodytą veiksmą.

(3) Nurodo ir kontroliuoja duomenų srauto kryptį tarp procesoriaus, atminties ir įvesties bei išvesties įrenginių.

Mikroprocesorius sujungia ALU, skaitiklius, registrus ir valdymo sekciją per vidinę magistralę, o prie išorinės atminties ir įvesties/išvesties sąsajos grandinių – per išorinę magistralę.Išorinė magistralė, dar vadinama sistemos magistrale, yra padalinta į duomenų magistralę DB, adresų magistralę AB ir valdymo magistralę CB, o per įvesties/išvesties sąsajos grandinę yra prijungta prie įvairių periferinių įrenginių.

- Atmintis

Atmintį galima suskirstyti į dvi kategorijas: duomenų atmintį ir programų atmintį.

Duomenų atmintis naudojama duomenims išsaugoti, o programų saugykla – programoms ir parametrams saugoti.

-Įvestis / išvestis - skirtingų įrenginių susiejimas arba valdymas

Nuosekliojo ryšio prievadai - keičiasi duomenimis tarp MCU ir skirtingų periferinių įrenginių, tokių kaip UART, SPI, 12C ir kt.

3 Mikrovaldiklių klasifikacija

Pagal bitų skaičių mikrovaldiklius galima suskirstyti į: 4 bitų, 8 bitų, 16 bitų ir 32 bitų.Praktikoje 32 bitai sudaro 55%, 8 bitai - 43%, 4 bitai - 2%, o 16 bitai - 1%.

Galima pastebėti, kad 32 bitų ir 8 bitų mikrovaldikliai šiandien yra plačiausiai naudojami mikrovaldikliai.
Bitų skaičiaus skirtumas neatspindi gerų ar blogų mikroprocesorių, ne kuo didesnis bitų skaičius, tuo geresnis mikroprocesorius, ir ne kuo mažesnis bitų skaičius, tuo blogesnis mikroprocesorius

8 bitų MCU yra universalūs;jie siūlo paprastą programavimą, energijos vartojimo efektyvumą ir mažą pakuotės dydį (kai kurie turi tik šešis kaiščius).Tačiau šie mikrovaldikliai paprastai nenaudojami tinklo ir ryšių funkcijoms.

Labiausiai paplitę tinklo protokolai ir ryšio programinės įrangos paketai yra 16 arba 32 bitų.Ryšio periferiniai įrenginiai yra prieinami kai kuriems 8 bitų įrenginiams, tačiau 16 ir 32 bitų MCU dažnai yra efektyvesnis pasirinkimas.Nepaisant to, 8 bitų MCU paprastai naudojami įvairioms valdymo, jutimo ir sąsajos programoms.

Architektūriniu požiūriu mikrovaldiklius galima suskirstyti į dvi kategorijas: RISC (sumažintų instrukcijų rinkinio kompiuteriai) ir CISC (kompleksiniai instrukcijų rinkiniai).

RISC yra mikroprocesorius, kuris vykdo mažiau kompiuterių instrukcijų ir atsirado devintajame dešimtmetyje su MIPS pagrindiniu kompiuteriu (ty RISC įrenginiais), o RISC mašinose naudojami mikroprocesoriai bendrai vadinami RISC procesoriais.Tokiu būdu jis gali atlikti operacijas greičiau (milijonais daugiau instrukcijų per sekundę arba MIPS).Kadangi kompiuteriams reikia papildomų tranzistorių ir grandinės elementų, kad būtų galima vykdyti kiekvieną komandų tipą, kuo didesnis kompiuterio komandų rinkinys daro mikroprocesorių sudėtingesnį ir lėčiau atlieka operacijas.

CISC apima gausų mikroinstrukcijų rinkinį, kuris supaprastina procesoriuje veikiančių programų kūrimą.Instrukcijas sudaro surinkimo kalba, o kai kurios įprastos funkcijos, iš pradžių įdiegtos programinės įrangos, yra įdiegtos aparatinės įrangos instrukcijų sistemoje.Tokiu būdu programuotojo darbas gerokai sumažėja, o kai kurios žemesnės eilės operacijos arba operacijos yra apdorojamos vienu metu kiekviename instrukcijų periode, siekiant padidinti kompiuterio vykdymo greitį, ir ši sistema vadinama kompleksine instrukcijų sistema.

4 Santrauka

Rimtas iššūkis šių dienų automobilių elektronikos inžinieriams – sukurti nebrangias, be problemų ir net gedimo atveju galinčias veikti automobilių sistemas, kurių automobilio charakteristikos šiuo metu pamažu gerėja, tikimasi, kad mikrovaldikliai padidins našumą. automobilių elektroninių valdymo blokų.