Mikrokontrollur (MCU) huwa tip ta 'ċippa ta' ċirkwit integrat, li tintegra l-unità ta 'proċessar ċentrali (CPU), memorja (RAM, ROM), diversi interfaces ta' input / output (I / O) u moduli funzjonali oħra fuq ċippa żgħira tas-silikon. Kkaratterizzat minn daqs żgħir, konsum baxx ta 'enerġija, bi prezz baxx, u funzjonijiet qawwija, mikrokontrolluri jintużaw ħafna f'varjetà ta' apparati u sistemi elettroniċi, bħal apparat tad-dar, kontroll industrijali, tagħmir ta 'komunikazzjoni, elettronika tal-karozzi, elettronika, eċċ.
Il-proċess tax-xogħol tal-mikrokontrollur jista 'jinqasam fil-passi li ġejjin:
1. Power-on reset:Meta l-mikrokontrollur ikun imqabbad mal-provvista tal-enerġija, awtomatikament iwettaq reset ta 'enerġija biex jikklerja r-reġistri interni u jipprepara għal tħaddim normali.
2. Istruzzjoni Fetch:Wara li r-reset jitlesta, l-MCU jieħu struzzjoni mill-memorja tal-programm u jaħżenha fir-reġistru tal-istruzzjoni.
3. Dekodifikazzjoni tal-istruzzjoni:Id-decoder tal-istruzzjoni tal-mikrokontrollur jiddekodifika l-istruzzjoni fir-reġistru tal-istruzzjoni biex tiddetermina l-operazzjoni li trid titwettaq.
4. Eżekuzzjoni ta 'struzzjonijiet:Skond ir-riżultati ta 'dekodifikazzjoni, il-mikrokontrollur iwettaq l-operazzjonijiet korrispondenti, bħal operazzjoni tad-dejta, ġudizzju loġiku, produzzjoni ta' kontroll u l-bqija.
5. Ipproċessar ta 'interruzzjoni:Matul l-eżekuzzjoni tal-istruzzjoni, jekk tiltaqa 'ma' talba ta 'interruzzjoni, l-MCU se jwaqqaf l-eżekuzzjoni tal-istruzzjoni kurrenti u jmur jimmaniġġa l-programm ta' servizz ta 'interruzzjoni.
6. Eżekuzzjoni Ċiklika:L-MCU jirrepeti l-proċess ta 'hawn fuq skont l-ordni tal-istruzzjonijiet fil-memorja tal-programm biex jirrealizza diversi funzjonijiet.
Is-segwenti hija deskrizzjoni dettaljata tal-komponenti varji tal-mikrokontrollur u l-prinċipju tax-xogħol tiegħu.
1. CPU:L-unità ċentrali tal-ipproċessar (CPU) tal-mikrokontrollur hija l-qalba tas-sistema kollha, li hija responsabbli għall-eżekuzzjoni tal-istruzzjonijiet fil-programm. Is-CPU jikkonsisti prinċipalment mill-unità tal-loġika aritmetika (ALU), l-unità ta 'kontroll (CU) u l-grupp tar-reġistru. L-ALU hija responsabbli biex twettaq kull tip ta 'dejta aritmetika u ġudizzji loġiċi; Il-CU hija responsabbli għad-dekodifikazzjoni u l-kontroll tal-istruzzjonijiet; u l-grupp tar-reġistru jintuża għall-ħażna tad-dejta u r-riżultati intermedji.
2. Memorja:Il-memorja tal-mikrokontrollur tinkludi prinċipalment il-memorja tal-programm (ROM) u l-memorja tad-dejta (RAM). Il-memorja tal-programm tintuża biex taħżen il-kodiċi tal-programm bil-miktub; Il-memorja tad-dejta tintuża biex taħżen id-dejta u l-varjabbli waqt l-operazzjoni.
3. Interface I / O:L-interface I / O tal-mikrokontrollur jintuża biex jiskambja dejta ma 'apparati esterni, u l-interface I / O tinkludi interface ta' input (input), interface tal-ħruġ (output) u interface bidirezzjonali (bidirezzjonali). L-interface tal-input jintuża biex jirċievi dejta mibgħuta minn apparati esterni; L-interface tal-ħruġ jintuża biex tibgħat dejta lil apparati esterni; Interfaċċa bidirezzjonali tista 'tirċievi dejta mibgħuta minn apparati esterni kif ukoll tibgħat dejta lil apparati esterni.
4. Timer / kontro:It-timer / counter ta 'mikrokontrollur jintuża biex jiġġenera sinjali tal-ħin jew jgħodd avvenimenti esterni. It-timer / counter jista 'jiġġenera sinjali tal-polz bi frekwenza fissa jew għadd skont il-frekwenza tas-sinjal tal-input.
5. Interfaċċa tal-komunikazzjoni serjali:L-interface tal-komunikazzjoni serjali tal-mikrokontrollur jintuża għall-komunikazzjoni serjali ma 'apparati oħra. L-interface tal-komunikazzjoni serjali jinkludi trasmettitur tas-serje (trasmettitur tas-serje) u riċevitur tas-serje (riċevitur tas-serje), li jista 'jirrealizza trasmissjoni full-duplex jew nofs-duplex tad-dejta.
6. Konvertitur Analog-għal Diġitali (ADC) u konvertitur diġitali għal Analog (DAC):L-ADC tal-mikrokontrollur jintuża biex jikkonverti sinjali analogi f'sinjali diġitali għall-ipproċessar; Id-DAC jintuża biex jikkonverti s-sinjali diġitali f’sinjali analogi għall-output għal apparati esterni.
7. Sistema ta 'Interruzzjoni:Is-sistema ta 'interruzzjoni tal-mikrokontrollur tintuża biex tittratta avvenimenti mhux mistennija u ttejjeb il-veloċità tal-ħin reali u tar-rispons tas-sistema. Is-sistema ta 'interruzzjoni tinkludi sors ta' interruzzjoni, kontrollur ta 'interruzzjoni u programm ta' servizz ta 'interruzzjoni. Is-sors ta 'interruzzjoni huwa l-apparat jew l-avveniment li jiġġenera t-talba ta' interruzzjoni; Il-kontrollur ta 'interruzzjoni huwa responsabbli għall-immaniġġjar u l-prijoritizzazzjoni tat-talba ta' interruzzjoni; U l-programm ta 'servizz ta' interruzzjoni huwa l-programm li jimmaniġġa l-avveniment ta 'interruzzjoni.
8. Ċirkuwitu tal-arloġġ:Iċ-ċirkwit tal-arloġġ ta 'mikrokontrollur jintuża biex jipprovdi sinjal tal-arloġġ stabbli biex tissinkronizza x-xogħol ta' kull modulu. Iċ-ċirkwit tal-arloġġ ġeneralment jikkonsisti minn oxxillatur intern u diviżur tal-arloġġ. L-oxxillatur intern jiġġenera sinjal tal-arloġġ ta 'frekwenza għolja; Id-diviżur tal-arloġġ jaqsam is-sinjal tal-arloġġ ta 'frekwenza għolja f'sinjali tal-arloġġ ta' frekwenza baxxa adattati għax-xogħol ta 'kull modulu.
9. Ċirkuwitu tal-Provvista tal-Enerġija:Iċ-ċirkwit tal-provvista tal-enerġija tal-mikrokontrollur jintuża biex jipprovdi vultaġġ stabbli tal-provvista tal-enerġija għas-sistema kollha. Iċ-ċirkwit tal-provvista tal-enerġija ġeneralment jinkludi regolatur tal-vultaġġ u filtru. Ir-regolatur tal-vultaġġ jistabbilizza l-vultaġġ tal-provvista tal-input għal vultaġġ adattat għall-operazzjoni tal-mikrokontrollur; Il-filtru jintuża biex jelimina l-istorbju u l-varjazzjonijiet fil-vultaġġ tal-provvista.
10. Ċirkwiti periferali:Iċ-ċirkwiti periferali ta 'mikrokontrollur jinkludu diversi sensuri, attwaturi u ċirkwiti awżiljarji oħra. Sensers jintużaw biex jikxfu bidliet fl-ambjent estern; L-attwaturi jintużaw biex isuqu apparat estern skont is-sinjali tal-kontroll; u ċirkwiti awżiljarji jintużaw biex jirrealizzaw funzjonijiet speċifiċi, bħal amplifikaturi u filtri.
Fil-qosor, il-mikrokontrollur huwa mikrokompjuter integrat ħafna, li jirrealizza l-kontroll u l-immaniġġjar ta 'diversi apparati permezz ta' diversi moduli ta 'funzjoni interna u ċirkwiti periferali esterni. Il-proċess ta 'ħidma ta' mikrokontrollur jista 'jinqasam f'passi bħal reset ta' enerġija, li jġibu l-istruzzjoni, dekodifikazzjoni ta 'struzzjonijiet, eżekuzzjoni ta' struzzjonijiet, immaniġġjar ta 'interruzzjoni u eżekuzzjoni tal-linja. Li nifhmu l-kompożizzjoni u l-prinċipju tax-xogħol tal-mikrokontrollur jgħinna biex niddisinjaw aħjar u niżviluppaw diversi apparati u sistemi elettroniċi.