Yeni başlayanlar için mikrodenetleyiciler hakkında - yaratılış tarihi, ana türleri ve farklılıkları

İçindekiler:

• Mikrodenetleyicilerin gelişim tarihi

• Mikrodenetleyici türleri

• Mikrodenetleyici farkları

• Mikrodenetleyiciler üzerinde programlama ve cihaz oluşturma eğitimi

Mikrodenetleyici cihaz hakkında genel bilgiler ve ana tarihler

Mikrodenetleyiciler modern bir insanın yaşamının ayrılmaz bir parçasıdır. Çocuk oyuncaklarından kontrol sistemlerini işlemek için kullanılırlar. Mikrodenetleyicilerin kullanımı sayesinde, mühendisler neredeyse tüm üretim alanlarında daha yüksek üretim hızı ve ürün kalitesi elde etmeyi başardılar.

Bu materyal, mikrodenetleyiciler tarihindeki önemli tarihlere genel bir bakıştır. Bu teknik bir rehber değil, birçok incelik ve nokta eksik.

Mikroişlemci ve mikrodenetleyici sistemlerinin ortaya çıkması için önkoşullar

Mikroişlemci teknolojisinin ortaya çıkma ve gelişmesinin nedenlerini anlamak için ilk bilgisayarların özelliklerine ve özelliklerine bir göz atın. ENIAC - ilk bilgisayar, 1946. Ağırlık - 30 ton, tüm odayı veya uzayda 85 metreküp hacmi işgal etti. Büyük ısı dağılımı, güç tüketimi, elektronik lamba konektörleri nedeniyle sürekli arızalar. Oksitler, kontakların kaybolmasına ve lambanın kartla temasını kaybetmesine neden oldu. Gerekli sürekli bakım.

Bilgisayar teknolojisi gelişti ve 60'ların sonunda dünyada hem evrensel bilgisayarlar hem de mini bilgisayarlar dahil olmak üzere yaklaşık 30 bin kişi vardı. O zamanın mini olanları bir dolabın büyüklüğündeydi.

Bu arada, 1969'da İnternet - ARPANET (İngilizce İleri Araştırma Projeleri Ajans Ağı) prototipi zaten icat edildi.

Paralel olarak, yarı iletken teknolojileri gelişti - 1907'de yarı iletkenlerin dedektörleri ve elektrolüminesansı üzerinde çalışıyor. 1940'larda diyotlar ve transistörler. Tüm bunlar entegre teknolojinin ortaya çıkmasına neden oldu. Robert Neuss 1959'da entegre bir devre icat etti (bundan böyle IC veya MS olarak anılacaktır).

Bu önemlidir:

Intel - mikrodenetleyicilerin geliştirilmesine büyük katkı sağladı. Kurucular: Robert Noyce, Gordon Moore ve Andrew Grove. 1968 yılında kuruldu.

Belli bir zamana kadar şirket bellek cihazları üretti. Birincisi MS “3101” - 64 bit, Schottky - bipolar statik RAM idi.

Bir sonraki, kompozisyonunda 2300 p / p transistörlü, performansta ENIAC'den daha kötü değil, bir avuçtan daha küçük bir mikroişlemci olan “4004” ün icadı. yani 4004 mikroişlemcinin boyutu birçok büyüklükte daha küçüktü.

Mimarlık, programlama, fiziksel uygulama

İlk mikroişlemcinin mimarı - Ted hoffkumanda sistemleri - Stan Mazor. Federico Fagin - kristali tasarladı. Ancak başlangıçta Intel, bu çipin tüm haklarına sahip değildi ve Busicom'a 60.000 dolar ödeyerek tam haklara sahipti. Yakında, ikincisi iflas etti.

Yeni teknolojileri popülerleştirmek ve tanıtmak için Intel hem bir reklamcılık hem de bir eğitim kampanyası yürüttü.

Daha sonra, diğer elektronik üreticileri bu tür cihazların oluşturulduğunu açıkladı.

Bu ilginç:

4004 - 4 bit, p-MOS çip.

Bir sonraki adım, 1972'de 8008 işlemcinin piyasaya sürülmesiydi. Önceki modelin aksine, daha modern modellere benziyor. 8008 - 8 bit, bir pili, 6 genel amaçlı yazmacı, bir yığın işaretçisi, 8 adres yazmacı, G / Ç komutları vardır.

olay:

Ve 1973'te en başarılı mikroişlemci yapılandırması icat edildi, ki bu hala klasik - 8 bitlik bir “8080”.

Altı ay sonra, Intel'in ciddi bir rakibi vardı - 6800 işlemcili Motorola, n-MOS teknolojisi, 16 bit adres veriyollu üç veri yolu yapısı. Daha güçlü bir kesme sistemi, "8080" gibi üç değil, onu beslemek için yeterli voltaja ihtiyaç duyar.Ayrıca, takımlar daha basit ve daha kısaydı.

Bugüne kadar, bu üreticilerin mikroişlemci aileleri arasındaki çatışma devam ediyor.

16-bit mikroişlemcilerin giriş hızını arttırdı ve mikroişlemcilerin yeteneklerini artırdı. Bunlardan ilki Intel'in 8086'sıydı. IBM'de ilk kişisel bilgisayarları oluşturmak için kullanıldı.

“68000” işlemci - ATARI ve Apple bilgisayarlarda kullanılan Motorola'dan 16 bit yanıt

PC'ler geniş bir kitle için popüler hale geldi ZX Spektrumu. Sinclair Research Ltd.'den "Z80" işlemcileri kurdular. Popülerliğinin ana nedenlerinden biri, monitör satın almanıza gerek olmamasıdır, çünkü modern konsollar gibi Spectrum bir TV'ye ve programları ve verileri kaydetmek ve saklamak için bir cihaz olarak normal bir teyp kaydedicidir.

mikrokontrolörler

Mikro-bilgisayarlar, kontrol alanında bilgisayar otomasyonunun toplu uygulamasında ana adımdır. Otomasyondaki ana görev parametrelerin kontrolü ve düzenlenmesi olduğundan, “kontrolör” terimi bu ortamda sağlam bir şekilde yerleşmiştir.

Perestroika'dan sonra, bilgisayar teknolojisinin aktif ithalatı başladı ve “tek çipli mikro bilgisayarlar” ismi “Mikrodenetleyici” kelimesi ile değiştirildi (mikrodenetleyicinin mikroişlemciden nasıl farklı olduğu hakkında daha fazla bilgi için buraya bakın - Mikrodenetleyicilerin amacı ve düzenlenmesi).

Ve SSCB'de tek çipli mikro bilgisayarlar için ilk patent 1971'de Texas Instruments'tan M. Kochren ve G. Boone'a verildi. O zamandan beri, işlemciye ek olarak, silikon ve ek aygıtlar da silikon kristaline yerleştirildi.

Yetmişlerin sonu Intel ve Motorola arasında yeni bir rekabet dalgası. Bunun nedeni iki sunumdu, yani 76 Intel i8048'i piyasaya sürdü ve Motorola, sadece 78 - önceki mc6800 mikroişlemci ile uyumlu olan mc6801.

4 yıl sonra, 80 yılına kadar, Intel popüler ve hala MK i8051. Bu güne kadar yaşayan büyük bir ailenin doğumuydu. Dünyanın önde gelen üreticileri, çok çeşitli görevler için bu mimari üzerinde oldukça değiştirilmiş mikrodenetleyiciler üretmektedir.

Zamanı için düşünülemez 128.000 transistör vardı. Bu, i8086 işlemcinin dört katıydı.

2017 ve son on yılda, aşağıdaki mikrodenetleyici türleri en yaygın olanıdır:

• Microchip Technology'den 8 bit PIC mikrodenetleyiciler ve Atmel'den AVR;

• 16 bit TI MSP430;

• 32 bit mikrodenetleyiciler, ARM mimarisi. Geliştiriciler tarafından, birçok farklı ürünün üretildiği çeşitli şirketlere satılmaktadır.

Sovyetler Birliği'nde teknoloji durmadı. Bilim adamları sadece en başarılı ve ilginç yabancı gelişmeleri kopyalamakla kalmadı, aynı zamanda benzersiz projelerin geliştirilmesine de katıldı. Böylece, 1979'da TT Araştırma Enstitüsü'nde K1801BE1 geliştirildi, bu mikromimariye "SC Elektroniği" denildi ve 16 bit vardı.

Ayrıca bakınız: AVR mikrodenetleyicilerinin çeşitleri ve düzenlenmesi

Mikrodenetleyici farkları

Mikrodenetleyiciler aşağıdaki kriterlere göre bölünebilir:

• Bit;

• Komuta sistemi;

• Bellek mimarisi.

Bit derinliği, denetleyici veya işlemci tarafından işlenen bir sözcüğün uzunluğudur, büyüdükçe, mikrodenetleyici büyük miktarda veriyi daha hızlı işleyebilir, ancak bu yaklaşım her zaman doğru değildir, örneğin hem hızda hem de işlem yönteminde her görev için bireysel gereksinimler ortaya konur, örneğin, 8 bit sözcüklerle çalışan basit aygıtlarda çalışmak için 32 bit ARM mikroişlemcinin kullanılması, hem program yazma ve bilgi işleme kolaylığı hem de maliyetin kendisi ile doğrulanamaz.

Bununla birlikte, 2017 istatistiklerine göre, bu tür denetleyicilerin maliyeti aktif olarak azalır ve bu devam ederse, çok daha büyük bir işlev kümesi varsa, en basit PIC denetleyicilerinden daha ucuz olacaktır. Sadece bir şey net değil - bu bir pazarlama hareketi ve fiyatların yetersizliği veya gerçek teknolojik ilerleme.

Bölüm şu konumda gerçekleşir:

• 8-bit;

• 16-bit,

• 32 bit;

• 64 bit.

Komut sistemi türüne göre bölme:

• RISC mimarisiveya kısaltılmış komut sistemi. Temel komutların 1, daha az sıklıkla 2 makine döngüsünde hızlı bir şekilde yürütülmesine odaklanır ve ayrıca çok sayıda evrensel kayıt ve kalıcı belleğe erişmenin daha uzun bir yolu vardır. UNIX sistemleri için mimari;

• CISC mimarisiveya tam bir talimat sistemi, doğrudan bellekle çalışma, daha fazla sayıda talimat, az sayıda kayıt (bellekle çalışmaya yönelik), 1 ila 4 makine döngüsü arasındaki talimatların süresi karakteristiktir. Intel işlemcilere bir örnek.

Bellek türüne göre bölme:

• Von Neumann Mimarlık - ana özellik, komutlar ve veriler için ortak bellek alanıdır, bir programcı hatası sonucu böyle bir mimariyle çalışırken, veriler program bellek alanına yazılabilir ve daha fazla program yürütülmesi imkansız hale gelecektir. Veri aktarımı ve komut alma aynı nedenlerle aynı anda gerçekleştirilemez. 1945 yılında tasarlandı.

• Harvard mimarisi - Mark ailesi bilgisayarlarda ilk olarak kullanılan ayrı veri belleği ve program belleği. 1944 yılında tasarlandı.

bulgular

Mikroişlemci sistemlerinin kullanılmasının bir sonucu olarak, cihazların boyutu azaldı ve işlevsellik arttı. Mimari seçimi, bit derinliği, komut sistemi, bellek yapısı - cihazın nihai maliyetini etkiler, çünkü tek bir üretimde fiyat farkı önemli olmayabilir, ancak çoğaltma ile somuttan daha fazla olabilir.

E-kitap -AVR Mikrodenetleyicileri için Başlangıç ​​Kılavuzu

AVR mikrodenetleyicileri üzerinde programlama ve cihaz oluşturma konusunda adım adım talimatlar

Mikrodenetleyici cihazların tasarımı konusunda uzmanlaşmış elektronik mühendisleri için "hızlı başlangıç" terimi". Kısa sürede test yapılması gerektiğinde durumu ifade eder mikrodenetleyici ve en basit görevleri yerine getirmesini sağlayın.

Amaç, programlama teknolojisinde uzmanlaşmak ve ayrıntılara girmeden hızlı bir şekilde belirli bir sonuç elde etmektir. Tam sunum, beceri ve yetenekler sürecin ilerleyen bölümlerinde yer alacaktır.

"Hızlı başlangıç" modunda mikrodenetleyicilerle nasıl çalışılacağını öğrenmek, bunların nasıl programlanacağını ve çeşitli yararlı akıllı elektronik cihazların nasıl oluşturulacağını öğrenmek, raflardaki tüm ana noktaların düzenlendiği eğitim video kursları kullanılarak kolayca yapılabilir.

Mikrodenetleyicilerle çalışma prensiplerini hızlı bir şekilde incelemek için kullanılan metodoloji, diğer çeşitleri için güvenli bir şekilde programlar yapmak için temel mikro devrede ustalaşmanın yeterli olduğu gerçeğine dayanmaktadır. Bu sayede mikrodenetleyicileri programlama hakkındaki ilk deneyler çok zorlanmadan geçer. Temel bilgileri edindikten sonra kendi tasarımlarınızı geliştirmeye başlayabilirsiniz.

Şu anda, Maxim Selivanov'un mikrodenetleyiciler üzerinde basit ve karmaşık prensip üzerine inşa edilmiş 4 adet kursu var.

1. Yeni başlayanlar için mikrodenetleyici programlama

Kurs, elektronik ve programlamanın temellerini zaten bilen, temel elektronik bileşenleri bilen, basit devreleri bir araya getiren, bir havyayı nasıl tutacağını bilen ve tamamen yeni bir seviyeye gitmek isteyenler için, ancak yeni malzemeye hakimiyetteki zorluklar nedeniyle bu geçişi sürekli olarak ertelemek isteyenler içindir.

Kurs, mikrodenetleyici programlamayı öğrenmek için ilk denemelerini henüz denemiş olanlar için mükemmeldir, ancak her şeyden vazgeçmeye hazırdır, çünkü işe yaramıyor ya da çalışmıyor, ancak gerektiği gibi değil (tanıdık mı?!).

Elbette, mikrodenetleyiciler üzerinde zaten basit (veya belki de değil) devreler toplayan, ancak mikrodenetleyicinin nasıl çalıştığı ve harici cihazlarla nasıl etkileşime girdiği konusunda zayıf bir anlayışa sahip olanlar için yararlı olacaktır.

2. C dilinde mikrodenetleyicilerin programlanması

Bu ders mikrodenetleyicilerin C dilinde programlanmasını öğretmeye yöneliktir. Dersin ayırt edici bir özelliği, dilin çok derin bir düzeyde incelenmesidir. Eğitim, AVR mikrodenetleyicileri örneği üzerinde yapılır.Ancak, prensip olarak, diğer mikrodenetleyicileri kullananlar için uygundur.

Kurs, eğitimli bir dinleyici için tasarlanmıştır. Yani, ders bilgisayar bilimi ve elektronik ve mikrodenetleyicilerin temel temellerini kapsamaz. Ancak, kursta ustalaşmak için, herhangi bir dilde AVR mikrodenetleyicileri programlama konusunda çok az bilgiye ihtiyacınız olacaktır. Elektronik bilgisi arzu edilir, ancak gerekli değildir.

Kurs, C dilinde AVR mikrodenetleyicileri programlamaya yeni başlayan ve bilgilerini derinleştirmek isteyenler için idealdir. Diğer dillerde mikrodenetleyicileri nasıl programlayacağını bilenler için çok uygundur. Ve ayrıca C dili bilgisini derinleştirmek isteyen sıradan programcılar için de uygundur.

3. C dilinde mikrodenetleyici cihazların oluşturulması

Bu kurs, gelişimlerini basit veya hazır örneklerle sınırlamak istemeyenler içindir. Kurs, nasıl çalıştıklarını tam olarak anlayan ilginç cihazlar oluşturmak isteyenler için mükemmeldir. Kurs, C'deki mikrodenetleyicileri programlamaya zaten aşina olanlar ve bunları uzun süredir programlayanlar için çok uygundur.

Ders materyali öncelikle kullanım pratiğine odaklanmıştır. Aşağıdaki konular göz önünde bulundurulur: radyo frekansı tanımlama, ses üretimi, kablosuz veri alışverişi, renkli TFT ekranlarla çalışma, dokunmatik ekran, FAT SD kart dosya sistemiyle çalışma.

4. programlama NEXTION görüntüler

NEXTION ekranlar, ekranda çeşitli arayüzler oluşturmak için dokunmatik ekran ve UART ile programlanabilir ekranlardır. Programlama için, sadece birkaç akşamları çeşitli elektronikler için çok karmaşık arayüzler oluşturmanıza izin veren çok kullanışlı ve basit bir geliştirme ortamı kullanılır! Ve tüm komutlar UART arayüzü üzerinden mikro denetleyiciye veya bilgisayara iletilir. Ders materyali, basitten karmaşığa kadar derlenmiştir.

Bu kurs, mikrodenetleyiciler veya arduino programlamada en az biraz deneyime sahip olanlar için tasarlanmıştır. Kurs, zaten ekranları incelemeye çalışmış olanlar için mükemmelNextion. Ekranı iyi çalıştığınızı düşünseniz bile, kurstan birçok yeni bilgi öğreneceksiniz!