Was ist ein Mikrocontroller? Definition und grundlegende Eigenschaften

Haben Sie sich gefragt, was ein Mikrocontroller ist und wozu er dient? Wie funktioniert es? Nun, hier erklären wir auf klare und für alle verständliche Weise alles, was Sie über dieses Stück Technik wissen müssen, das uns jeden Tag so viel gibt und von dem wir oft nicht einmal wissen, dass es da ist.

Mikrocontroller sind weltweit weit verbreitet und reichen von solchen, die zur Steuerung von Motoren verwendet werden, bis hin zu solchen, die auf Platinen montiert werden, um Arduino-ähnliche Innovationen zu schaffen. Aus diesem und anderen Gründen ist dieses Instrument aus unserem modernen Leben nicht mehr wegzudenken.

Wie funktioniert ein Mikrocontroller?

Der Betrieb eines Mikrocontrollers ist äußerst raffiniert und ermöglicht die Ausführung vieler Aufgaben pro Sekunde, was in Systemen mit integrierter CPU weit verbreitet ist und dabei hilft, grundlegende Anweisungen auszudrücken, aber wenn sie zusammen verwendet werden, können sie großartige Dinge tun. Um einem Mikrocontroller Anweisungen hinzuzufügen, muss dies über Software erfolgen.

Um das Programm zum Mikrocontroller hinzuzufügen, muss es in das Hexadezimalformat kopiert werden, das sein Format schlechthin ist. Um ein Programm zu entwerfen, ist es notwendig, seine funktionalen Teile zu kennen, die ROM-Speicher und Eingabe- und Ausgabeleitungen sind. Dank seiner Funktionen und des Umfangs seiner Steuerung auf analoger Ebene ist es möglich, MCUs anstelle von fest verdrahteten elektronischen Karten zu verwenden, die komplex sind.

Es hat auch Funktionalitäten, die parallel zu den Programmen laufen, nämlich: Uhrenschaltungen, Timer, der Watchdogel, der eine Steuerung ist, die auf unendliche Interaktionen reagiert, Analog-Digital-Wandler, Stromausfallschutz und Schlafzustände.

Hauptelemente eines Mikrocontrollers

Wenn wir über Mikrocontroller sprechen, beziehen wir uns auf den integrierten Schaltkreis, der die Komponenten unseres Computers enthält . Dieser steuert normalerweise den Betrieb einer bestimmten Aufgabe, da er so klein ist, dass er häufig in das Gerät integriert ist, das er steuert unsere Ausrüstung. Diese besteht aus einer Reihe von Elementen, die ihr korrektes Funktionieren ermöglichen, und zwar:

Peripherie

Die Ein- und Ausgabeperipherie erfüllt eine sehr wichtige Funktion, da der Mikrocontroller über diese mit der Außenwelt interagiert. Das heißt, sie empfangen und senden Informationen . Zu berücksichtigen ist auch, dass ein Mikrocontroller zwar mehrere Eingabe- und Ausgabeperipheriegeräte hat, aber nur eines in der Lage ist, beide Funktionen auszuführen.

Prozesseinheit

Die Zentraleinheit oder CPU, wir könnten sagen, dass sie der Kern oder das Gehirn des Mikrocontrollers ist, da sie die Funktion hat, zuvor im Speicher gespeicherte Aktionen auszuführen.

Mikroprozessor

Wenn wir über den Mikroprozessor sprechen, beziehen wir uns auf ein bestimmtes Teil innerhalb des Mikrocontrollers, das dieses System funktionsfähig macht. Genauer gesagt handelt es sich um einen integrierten Schaltkreis , der Teil der zentralen Verarbeitungseinheit, also des Kerns des Systems, ist.

Erinnerung

Der Speicher ist der Raum, in dem der Mikroprozessor alle Informationen speichert , die ihm eingegeben werden, und speichert auch die Aktionen, die er im Hinblick auf die Ausführung seiner Aufgaben ausführen kann.

Welche Verwendungen können einem Mikrocontroller gegeben werden?

Da es für so viele Dinge notwendig ist, erfüllt es im Wesentlichen endlose Funktionen, da es die gleichen Blöcke wie ein Computer hat, was uns hilft, es als Computergerät zu behandeln.

Dies kann für den Umgang mit Sensoren, für Spiele, für die Entwicklung von Taschenrechnern, in Lichtsequenzern, in Lichtwarnern, für den Betrieb von Elektroschlössern sowie für elektronische Terminkalender verwendet werden. Es ermöglicht uns, Fernbedienungen für Fernseher, Uhren und Wecker zu verwenden; intelligente Roboter und viele andere Dinge, was wirklich zu viel ist, um zum Mikrocontroller beizutragen.

Um die Programmierung eines Mikrocontrollers zu erreichen, müssen Sie Folgendes tun: Die Erstellung des Programms, das die Aufgabe ausführt, diesem Element mitzuteilen, was es tun soll, ein Code muss geschrieben werden, dann muss dieser Code in Binärsprache kompiliert werden, Laden Sie diesen Code auf die Mikrocontroller-Maschine.

Das Verwaltungsprogramm bleibt darin in einem speziellen Bereich, durch die Tools wird es einfach sein, die Programmierung über grafische Schnittstellen zu verwalten.

Welche folgen dem Designer für die Implementierung des Maschinencodes darin. Darüber hinaus finden Sie Mikrocontroller mit 8, 16 und sogar 32 Bit, die sich auf die Größe des Datenbusses beziehen, und mit einem größeren Bus ist es möglich, komplexe Berechnungen zu erstellen.

Was sind die Unterschiede zwischen einem Mikrocontroller und einem Mikroprozessor?

Der Unterschied, den wir zwischen diesen beiden Komponenten hervorheben können, besteht darin, dass die Mikroprozessoren zwar für große Aufgaben zuständig sind, die eine größere Kapazität in unseren Geräten erfordern, da dieses System jedoch mehrere Peripheriegeräte steuert, dh andere externe Komponenten steuert. Andererseits führt der Mikroprozessor nur bestimmte Aufgaben aus, wie z. B. die Verwaltung von Ein- und Ausgabeelementen oder die Handhabung von Interrupts.

Was wird als Mikrocontroller-Architektur bezeichnet?

Wenn wir über die Architektur des Mikrocontrollers sprechen, beziehen wir uns nicht auf das System, das es uns ermöglicht, seine Betriebsstruktur zu definieren. Bei dieser Art von System fallen zwei Architekturtypen auf :

Harvard-Architektur, die Art und Weise, wie das Gedächtnis organisiert wäre, auf der anderen Seite haben wir auch die Von-Neumann -Architektur , die zeitlich älter als Harvard ist und sich auf die Datenbanken und Speicherung dieses Systems konzentriert.