โครงสร้างภายในของไมโครคอนโทรลเลอร์มีอะไรบ้าง

จริงๆแล้วคำว่า ไมโครคอนโทรลเลอร์ คือ ชิพประมวลผลชนิดหนึ่ง เป็นสมองของหุ่นยนต์ ไมโครคอนโทรลเลอร์ช่วยให้นักออกแบบในการติดต่อเซ็นเซอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุมพิเศษร่วมกัน (พร้อมกับสิ่งที่จำเป็นอื่นใดสำหรับโครงการ) และมีตรรกะโดยรวมของหุ่นยนต์ ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มี Core Processor หน่วยความจำและอินพุต / เอาต์พุต Programmable อุปกรณ์ต่อพ่วง หน่วยความจำโปรแกรมในรูปแบบของ Ferroelectric RAM หรือแฟลชหรือ OTP รอมก็มักจะรวมอยู่ในชิปเช่นเดียวกับจำนวนเงินขนาดเล็กโดยทั่วไปของแรม ไมโครคอนโทรลเลอร์ได้รับการออกแบบสำหรับการใช้งานที่ฝังตัวในทางตรงกันข้ามกับไมโครโปรเซสเซอร์ที่ใช้ในเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลหรือการใช้งานอเนกประสงค์อื่น ๆ ซึ่งประกอบด้วยชิปที่ไม่ต่อเนื่องต่างๆ ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ในผลิตภัณฑ์ควบคุมโดยอัตโนมัติและอุปกรณ์เช่นระบบควบคุมเครื่องยนต์รถยนต์, อุปกรณ์ทางการแพทย์ implantable, การควบคุมระยะไกล, เครื่องใช้สำนักงาน, เครื่องใช้ไฟฟ้า, เครื่องมือไฟฟ้า, ของเล่นและระบบฝังตัวอื่น ๆ โดยการลดขนาดและค่าใช้จ่ายเมื่อเทียบกับการออกแบบที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ที่แยกต่างหาก, หน่วยความจำและอินพุต / อุปกรณ์ส่งออกที่ควบคุมขนาดเล็กทำให้ประหยัดในการควบคุมอุปกรณ์ดิจิทัลมากยิ่งขึ้นและกระบวนการ ไมโครคอนโทรลเลอร์สัญญาณผสมอยู่ร่วมกันบูรณาการแบบอะนาล็อกชิ้นส่วนจำเป็นในการควบคุมระบบอิเล็กทรอนิกส์ไม่ใช่ดิจิตอล ไมโครคอนโทรลเลอร์บางคนอาจใช้คำสี่บิตและทำงานที่ความถี่ต่ำเป็น 4 เฮิร์ทซ์สำหรับการใช้พลังงานต่ำ (มิลลิวัตต์หลักเดียวหรือไมโคร) พวกเขามักจะมีความสามารถในการรักษาฟังก์ชันการทำงานขณะที่รอให้เหตุการณ์เช่นการกดปุ่มหรือการขัดจังหวะอื่น ๆ การใช้พลังงานในขณะนอนหลับ (นาฬิกา CPU และอุปกรณ์ต่อพ่วงส่วนใหญ่ปิด) อาจเป็นเพียง nanowatts ทำให้คนอีกจำนวนมากเหมาะสำหรับการใช้งานที่ยาวนานของแบตเตอรี่ยาวนาน ไมโครคอนโทรลเลอร์อื่น ๆ อาจจะทำหน้าที่บทบาทของประสิทธิภาพการทำงานที่มีความสำคัญที่พวกเขาอาจจะต้องดำเนินการมากขึ้นเช่นประมวลผลสัญญาณดิจิตอล (DSP) มีความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่สูงขึ้นและการใช้พลังงาน ไมโครคอนโทรลเลอร์จะถือว่าเป็นระบบที่ตนเองมีกับหน่วยประมวลผลหน่วยความจำและอุปกรณ์ต่อพ่วงและสามารถนำมาใช้เป็นระบบฝังตัว. [13] ส่วนใหญ่ของไมโครคอนโทรลเลอร์ในการใช้งานในวันนี้จะฝังตัวอยู่ในเครื่องจักรอื่น ๆ เช่นรถยนต์, โทรศัพท์, เครื่องใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์ต่อพ่วงสำหรับระบบคอมพิวเตอร์ ในขณะที่บางระบบฝังตัวมีความซับซ้อนมากหลายมีความต้องการน้อยที่สุดสำหรับหน่วยความจำและระยะเวลาของหลักสูตรด้วยไม่มีระบบปฏิบัติการและความซับซ้อนซอฟต์แวร์ต่ำ ทั่วไปเข้าและส่งออกอุปกรณ์รวมถึงสวิทช์, รีเลย์, solenoids ไฟ LED แสดงของเหลวใสขนาดเล็กหรือที่กำหนดเอง, อุปกรณ์คลื่นความถี่วิทยุและเซ็นเซอร์สำหรับข้อมูลเช่นอุณหภูมิความชื้นระดับแสง ฯลฯ ระบบฝังตัวมักจะมีแป้นพิมพ์หน้าจอ, ดิสก์ เครื่องพิมพ์หรืออุปกรณ์ที่เป็นที่รู้จักของ I / O อื่น ๆ ของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลและอุปกรณ์ที่อาจจะขาดการปฏิสัมพันธ์ของมนุษย์ใด ๆ

MODBUS เกี่ยวข้องกับไมโครคอนโทรลเลอร์อย่างไร? บรรยายไทย คลิ๊กดูเลยครับ

การ Interrupts ของไมโครคอนโทรลเลอร์ คือ อะไร?

การ interrupt ของไมโครคอนโทรลเลอร์ คือว่าจะต้องให้เวลาจริง (คาดเดาได้ แต่ไม่จำเป็นต้องเร็ว) การตอบสนองต่อเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในระบบฝังตัวที่พวกเขาจะควบคุม เมื่อมีเหตุการณ์บางอย่างเกิดขึ้นซึ่งเป็นระบบการขัดจังหวะสามารถส่งสัญญาณการประมวลผลในการระงับการประมวลผลลำดับการเรียนการสอนในปัจจุบันและที่จะเริ่มต้นประจำบริการขัดจังหวะ (ISR หรือ “ขัดขวางการจัดการ”) ซึ่งจะดำเนินการประมวลผลใด ๆ ต้องอยู่บนพื้นฐานของแหล่งที่มาของการขัดจังหวะก่อน กลับไปที่การเรียนการสอนตามลำดับเดิม แหล่งที่มาขัดจังหวะเป็นไปได้ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์และมักจะมีเหตุการณ์เช่นล้นจับเวลาภายในเสร็จสิ้นการอนาล็อกเพื่อแปลงเป็นดิจิตอลมีการเปลี่ยนแปลงระดับตรรกะกับการป้อนข้อมูลเช่นจากปุ่มที่กำลังกดและข้อมูลที่ได้รับการเชื่อมโยงการสื่อสาร ที่ใช้พลังงานเป็นสิ่งสำคัญในอุปกรณ์ batteried ขัดจังหวะอาจตื่นไมโครคอนโทรลเลอร์จากการนอนหลับที่ใช้พลังงานต่ำที่โปรเซสเซอร์จะหยุดจนต้องทำบางสิ่งบางอย่างจากเหตุการณ์ที่ต่อพ่วง

ในปี 2002 ประมาณ 55% ของซีพียูทั้งหมดที่ขายในโลกที่มีไมโครคอนโทรลเลอร์ 8 บิตและไมโครโปรเซสเซอร์. มากกว่าสองพันล้าน 8-bit Microcontrollers ถูกขายในปี 1997 และเป็นไปตาม Semico กว่าสี่พันล้าน 8 บิตไมโครคอนโทรลเลอร์ถูกขายในปี 2006 เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้อ้าง Semico ตลาด MCU ขยายตัว 36.5% ในปี 2010 และ 12% ในปี 2011 บ้านโดยทั่วไปในประเทศพัฒนาแล้วมีแนวโน้มที่จะมีเพียงสี่ไมโครวัตถุประสงค์ทั่วไป แต่รอบสามโหลไมโครคอนโทรลเลอร์ ทั่วไปรถยนต์ช่วงกลางเดือนมีเป็นจำนวนมากถึง 30 หรือมากกว่าไมโครคอนโทรลเลอร์ พวกเขายังสามารถพบได้ในอุปกรณ์ไฟฟ้าหลายอย่างเช่นเครื่องซักผ้า, เตาอบไมโครเวฟและโทรศัพท์

ในอดีตส่วน 8 บิตได้ครอบงำตลาด MCU16 บิตไมโครคอนโทรลเลอร์กลายเป็นหมวดหมู่ MCU ปริมาณที่ใหญ่ที่สุดในปี 2011 แซงอุปกรณ์ 8 บิตเป็นครั้งแรกในปีนั้น IC ข้อมูลเชิงลึกเชื่อว่าการแต่งหน้าของ ตลาด MCU จะได้รับการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในอีกห้าปีที่ผ่านมากับอุปกรณ์ 32 บิตอย่างต่อเนื่องโลภหุ้นใหญ่ของยอดขายและปริมาณหน่วย โดยปี 2017 MCUs 32 บิตที่คาดว่าจะบัญชีสำหรับ 55% ของยอดขายไมโครคอนโทรลเลอร์ ในแง่ของปริมาณหน่วย MCUs 32 บิตที่คาดว่าการบัญชีสำหรับ 38% ของการจัดส่งไมโครคอนโทรลเลอร์ในปี 2017 ในขณะที่อุปกรณ์ 16 บิตจะเป็นตัวแทนของ 34% ของทั้งหมดและ ออกแบบ 8 บิตที่คาดว่าจะเป็น 28% ของหน่วยขายในปีนั้น ตลาด MCU แบบ 32 บิตที่คาดว่าจะเติบโตขึ้นอย่างรวดเร็วเนื่องจากความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับระดับที่สูงขึ้นของความแม่นยำในระบบฝังตัวในการประมวลผลและการเจริญเติบโตในการเชื่อมต่อการใช้อินเทอร์เน็ตที่ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าที่ซับซ้อน MCUs 32 บิตที่คาดว่าจะบัญชีกว่า 25% ของพลังการประมวลผลในยานพาหนะ

ในปี 2012 ยอดขายทั่วโลกของไมโครคอนโทรลเลอร์ 8 บิตประมาณ $ 4000000000 เพราะพวกเขามีประโยชน์เพื่อให้หลาย บริษัท จำเป็นต้องให้พวกเขาสามารถที่จะคืบหน้าในเทคโนโลยีที่ดีกว่า ในปี 2012, 4 บิตไมโครคอนโทรลเลอร์ยังเห็นยอดขายที่สำคัญ

ไมโครคอนโทรลเลอร์มักจะมีจากหลายหลายสิบอเนกประสงค์ขาอินพุต / เอาต์พุต (GPIO) หมุด GPIO ซอฟต์แวร์กำหนดให้ทั้งอินพุทหรือรัฐเอาท์พุท เมื่อหมุด GPIO มีการกำหนดให้เป็นรัฐอินพุตพวกเขามักจะใช้ในการอ่านเซ็นเซอร์หรือสัญญาณภายนอก การกำหนดค่าให้รัฐเอาท์พุท, ขา GPIO สามารถขับรถอุปกรณ์ภายนอกเช่นไฟ LED หรือมอเตอร์มักจะโดยอ้อมผ่านพลังงานไฟฟ้าภายนอก

ระบบฝังตัวหลายคนต้องอ่านเซ็นเซอร์ที่ผลิตสัญญาณอนาล็อก นี่คือวัตถุประสงค์ของการแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิตอล (ADC) ตั้งแต่โปรเซสเซอร์ถูกสร้างขึ้นเพื่อตีความและข้อมูลดิจิตอลกระบวนการเช่น 1s และ 0s พวกเขาจะไม่สามารถที่จะทำอะไรกับสัญญาณอนาล็อกที่อาจถูกส่งไปได้โดยอุปกรณ์ ดังนั้นอนาล็อกเพื่อแปลงดิจิตอลจะใช้ในการแปลงข้อมูลที่เข้ามาในรูปแบบการประมวลผลที่สามารถรับรู้ คุณสมบัติทั่วไปน้อยลงในไมโครคอนโทรลเลอร์บางแปลงดิจิตอลเป็นอะนาล็อก (DAC) ที่ช่วยให้การประมวลผลสัญญาณอนาล็อกเอาท์พุทหรือระดับแรงดันไฟฟ้า

นอกจากนี้ในการแปลงไมโครโปรเซสเซอร์ฝังอยู่จำนวนมากรวมถึงความหลากหลายของตัวนับได้เป็นอย่างดี หนึ่งในประเภทที่พบมากที่สุดของตัวนับเป็นจับเวลาช่วง programmable (PIT) หลุมอาจนับลงจากค่าบางอย่างให้เป็นศูนย์หรือเพิ่มขึ้นถึงขีดความสามารถของการลงทะเบียนนับล้นที่จะเป็นศูนย์ เมื่อมันถึงศูนย์ก็จะส่งขัดจังหวะการประมวลผลแสดงให้เห็นว่า บริษัท ได้เสร็จสิ้นการนับ นี้จะเป็นประโยชน์สำหรับอุปกรณ์เช่นอุณหภูมิซึ่งเป็นระยะทดสอบอุณหภูมิรอบตัวพวกเขาเพื่อดูว่าพวกเขาจำเป็นต้องเปิดเครื่องปรับอากาศในเครื่องทำความร้อนใน ฯลฯ

ทุ่มเท Pulse Width Modulation (PWM) บล็อกทำให้มันเป็นไปได้สำหรับ CPU ในการควบคุมแปลงไฟโหลดทาน, มอเตอร์ ฯลฯ โดยไม่ต้องใช้จำนวนมากของทรัพยากรของ CPU ในลูปจับเวลาแน่น

ยูนิเวอร์แซ Asynchronous Receiver / เครื่องส่งสัญญาณ (UART) บล็อกทำให้มันเป็นไปได้ที่จะได้รับและส่งข้อมูลผ่านสายอนุกรมกับภาระน้อยมากบน CPU ทุ่มเทบนชิปฮาร์ดแวร์ก็มักจะมีความสามารถในการสื่อสารกับอุปกรณ์อื่น ๆ (ชิป) ในรูปแบบดิจิตอลเช่น Inter-วงจรรวม (I²C) แบบ Serial Peripheral Interface (SPI) Universal Serial Bus (USB) และอีเธอร์เน็ต