Tungkol sa mga microcontroller para sa mga nagsisimula - kasaysayan ng paglikha, pangunahing uri at pagkakaiba

Nilalaman:

• Ang kasaysayan ng pagbuo ng mga microcontroller

• Mga uri ng mga microcontroller

• Mga pagkakaiba sa Microcontroller

• Pagsasanay sa pagprograma at paglikha ng mga aparato sa mga microcontroller

Pangkalahatang impormasyon sa aparato ng mga microcontroller at pangunahing mga petsa

Ang mga Microcontroller ay isang mahalagang bahagi ng buhay ng isang modernong tao. Ginagamit ang mga ito mula sa mga laruan ng mga bata upang maproseso ang mga sistema ng kontrol. Salamat sa paggamit ng mga microcontroller, ang mga inhinyero ay nagtagumpay upang makamit ang higit na bilis ng pagmamanupaktura at kalidad ng produkto sa halos lahat ng mga lugar ng paggawa.

Ang materyal na ito ay isang pangkalahatang-ideya ng mga pangunahing petsa sa kasaysayan ng mga microcontroller. Hindi ito isang teknikal na gabay, maraming mga subtleties at puntos ang nawawala.

Mga kinakailangan para sa paglitaw ng mga microprocessor at mga sistema ng microcontroller

Upang maunawaan ang mga kadahilanan para sa hitsura at pag-unlad ng teknolohiya ng microprocessor, tingnan ang mga katangian at tampok ng mga unang computer. ENIAC - ang unang computer, 1946. Timbang - 30 tonelada, sinakop ang buong silid o 85 kubiko metro ng dami sa espasyo. Malaking pagwawaldas ng init, pagkonsumo ng kuryente, pare-pareho ang mga pagkakamali dahil sa mga konektor ng lampara ng electronic. Ang mga oxygen ay humantong sa paglaho ng mga contact at nawalan ng contact ang lampara sa board. Kinakailangan na patuloy na pagpapanatili.

Ang teknolohiyang kompyuter na binuo at sa pagtatapos ng 60s ay may humigit-kumulang 30 libong mga ito sa mundo, kabilang ang parehong mga unibersal na computer at mini-computer. Ang mga mini sa oras na iyon ay ang laki ng isang aparador.

Sa pamamagitan ng paraan, noong 1969 ang prototype ng Internet - ARPANET (English Advanced Research Projects Agency Network) ay naimbento na.

Sa kahanay, binuo ang mga teknolohiya ng semiconductor - noong 1907, gumana sa mga detektor at electroluminescence ng semiconductors. Noong 1940s, mga diode at transistor. Ang lahat ay humantong sa pagdating ng pinagsama-samang teknolohiya. Robert Neuss Noong 1959, siya ay nag-imbento ng isang integrated circuit (pagkatapos dito ay tinukoy bilang IC o MS).

Mahalaga:

Intel - gumawa ng isang malaking kontribusyon sa pagbuo ng mga microcontroller. Mga Tagapagtatag: Robert Noyce, Gordon Moore at Andrew Grove. Itinatag ito noong 1968.

Hanggang sa isang tiyak na oras, ang kumpanya ay gumawa ng mga aparato ng memorya. Ang una ay ang MS "3101" - 64 bits, Schottky - bipolar static RAM.

Ang kasunod ay ang pag-imbento ng "4004" - isang microprocessor na may 2300 p / p transistors sa komposisyon nito, hindi mas masahol sa pagganap kaysa sa ENIAC, ngunit mas maliit kaysa sa isang palad. I.e. ang laki ng 4004 na microprocessor ay maraming mga order ng magnitude na mas maliit.

Arkitektura, programming, pagpapatupad ng pisikal

Ang arkitekto ng unang microprocessor ay naging - Ted hoffmga sistema ng utos - Stan mazor. Federico Fagin - dinisenyo ang kristal. Ngunit sa una, ang Intel ay hindi nagmamay-ari ng lahat ng mga karapatan sa chip na ito, at, nang magbayad ng $ 60,000 sa Busicom, nakuha ang buong karapatan. Di-nagtagal, bumagsak ang huli.

Upang maibahagi at ipakilala ang mga bagong teknolohiya, isinagawa ng Intel ang parehong isang advertising at isang kampanya sa edukasyon.

Kasunod nito, inihayag ng iba pang mga tagagawa ng electronics ang paglikha ng mga naturang aparato.

Ito ay kagiliw-giliw na:

4004 - 4-bit, p-MOS chip.

Ang susunod na hakbang ay ang pagpapakawala ng 8008 processor noong 1972. Hindi tulad ng nakaraang modelo, mas katulad ito ng mga modernong modelo. Ang 8008 - 8 bit, ay may baterya, 6 pangkalahatang rehistro ng layunin, isang stack pointer, 8 address registro, mga utos ng I / O.

Kaganapan:

At noong 1973, ang pinakamatagumpay na pagsasaayos ng microprocessor ay naimbento, na klasiko pa rin - ito ay isang 8-bit na "8080".

Pagkalipas ng anim na buwan, ang Intel ay nagkaroon ng malubhang kakumpitensya - Motorola kasama ang 6800 processor, n-MOS na teknolohiya, isang istraktura ng tatlong-bus na may isang 16-bit address bus. Ang isang mas malakas na matakpan na sistema, nangangailangan ng sapat na boltahe upang ma-supply ito, at hindi tatlo, tulad ng "8080".Bilang karagdagan, ang mga koponan ay mas simple at mas maikli.

Hanggang ngayon, ang paghaharap sa pagitan ng mga pamilya ng mga microprocessors ng mga tagagawa na ito ay nananatili.

Pinabilis ang bilis at pinalawak ang mga kakayahan ng mga microprocessors ang pagpapakilala ng 16-bit microprocessors. Ang una sa mga ito ay ang Intel's 8086. Ginamit ito sa IBM upang lumikha ng mga unang personal na computer.

"68000" processor - 16 bit na tugon mula sa Motorola, na ginamit sa mga computer ng ATARI at Apple

Ang mga PC ay naging tanyag para sa isang malawak na madla ZX Spectrum. Nag-install sila ng mga processors na "Z80", mula sa Sinclair Research Ltd. Ang isa sa mga pangunahing dahilan para sa katanyagan nito ay hindi mo kailangang bumili ng monitor, dahil ang Spectrum, tulad ng mga modernong console, ay konektado sa isang TV, at isang regular na recorder ng tape bilang isang aparato para sa pag-record at pag-iimbak ng mga programa at data.

Microcontrollers

Ang mga Micro-computer ay ang pangunahing hakbang sa application ng masa ng automation ng computer sa larangan ng kontrol. Dahil ang pangunahing gawain sa automation ay ang kontrol at regulasyon ng mga parameter, ang salitang "magsusupil" ay naging matatag na itinatag sa kapaligiran.

Matapos ang perestroika, ang aktibong pag-import ng teknolohiya sa computer ay nagsimula, at ang pangalang "single-chip micro-computer" ay inilalaan ng salitang "Microcontroller" (para sa higit pang mga detalye sa kung paano naiiba ang microcontroller mula sa microprocessor, tingnan dito Layunin at pag-aayos ng mga microcontroller).

At ang unang patent sa USSR para sa mga single-chip micro-computer ay inisyu noong 1971 kina M. Kochren at G. Boone, mula sa Mga Instrumento sa Texas. Mula noon, bilang karagdagan sa processor, ang silikon at mga karagdagang aparato ay inilalagay din sa kristal na silikon.

Ang pagtatapos ng mga pitumpu ay isang bagong alon ng kumpetisyon sa pagitan ng Intel at Motorola. Ang dahilan para sa ito ay dalawang mga pagtatanghal, lalo na sa 76 na pinakawalan ng Intel ang i8048, at Motorola, 78 lamang - ang mc6801, na katugma sa naunang mc6800 microprocessor.

Pagkalipas ng 4 na taon, sa pamamagitan ng taong 80, pinakawalan ng Intel ang sikat at pa rin MK i8051. Ito ay ang kapanganakan ng isang malaking pamilya na nabubuhay hanggang ngayon. Ang mga nangungunang tagagawa sa mundo ay gumagawa ng lubos na binagong mga microcontroller sa arkitektura na ito para sa isang malawak na hanay ng mga gawain.

Sa oras nito, hindi ito maisip na 128,000 transistor. Ito ay apat na beses na ang halaga sa processor ng i8086.

Noong 2017 at ang huling dekada, ang mga sumusunod na uri ng mga microcontroller ay pinaka-karaniwan:

• 8-bit PIC microcontroller mula sa Microchip Technology at AVR mula sa Atmel;

• 16-bit TI MSP430;

• 32-bit microcontroller, arkitektura ng ARM. Ibinebenta ito ng mga developer sa iba't ibang mga kumpanya, batay sa kung saan maraming iba't ibang mga produkto ang ginawa.

Sa Unyong Sobyet, ang teknolohiya ay hindi tumayo. Hindi kinopya lamang ng mga siyentipiko ang pinakamatagumpay at kagiliw-giliw na pag-unlad ng dayuhan, ngunit nakikibahagi din sa pagbuo ng mga natatanging proyekto. Kaya, sa pamamagitan ng 1979, ang K1801BE1 ay binuo sa Research Institute of TT, ang microarchitecture na ito ay tinawag na "Electronics of the SC" at mayroong 16 bits.

Tingnan din: Mga uri at pag-aayos ng mga AVR microcontroller

Mga pagkakaiba sa Microcontroller

Ang mga Microcontroller ay maaaring nahahati ayon sa mga sumusunod na pamantayan:

• Kapasidad;

• Command system;

• Arkitektura ng memorya.

Ang lalim ng bit ay ang haba ng isang salita na naproseso ng magsusupil o processor, mas malaki ito, mas mabilis ang proseso ng microcontroller ay maaaring magproseso ng malalaking dami ng data, ngunit ang pamamaraang ito ay hindi palaging totoo, ang mga indibidwal na kinakailangan ay ilalagay para sa bawat gawain, kapwa sa bilis at sa proseso ng pagproseso, halimbawa, ang paggamit ng isang 32-bit ARM microprocessor upang gumana sa mga simpleng aparato na nagpapatakbo ng 8 bit na salita ay maaaring hindi mabigyan ng katwiran sa pamamagitan ng kaginhawaan ng pagsulat ng isang programa at pagproseso ng impormasyon, at ang gastos mismo.

Gayunpaman, ayon sa mga istatistika para sa 2017, ang gastos ng naturang mga Controller ay aktibong nabawasan, at kung ito ay magpapatuloy na magpatuloy, ito ay magiging mas mura kaysa sa pinakasimpleng mga Controller ng PIC, kung mayroong mas malaking hanay ng mga pag-andar. Isang bagay lamang ang hindi malinaw - ito ay isang paglipat ng marketing at isang hindi pagbagsak ng mga presyo, o tunay na pag-unlad ng teknolohiya.

Ang paghahati ay nangyayari sa:

• 8-bit

• 16-bit

• 32-bit

• 64-bit

Dibisyon ayon sa uri ng sistema ng utos:

• Arkitektura ng RISC, o pinaikling sistema ng utos. Nakatuon ito sa mabilis na pagpapatupad ng mga pangunahing utos sa 1, hindi gaanong madalas na 2 mga siklo ng makina, at mayroon ding isang malaking bilang ng mga unibersal na rehistro, at mas mahabang paraan upang ma-access ang permanenteng memorya. Arkitektura para sa mga system ng UNIX;

• Arkitektura ng CISC, o isang kumpletong sistema ng mga tagubilin, direktang gawain na may memorya, isang mas malaking bilang ng mga tagubilin, isang maliit na bilang ng mga rehistro (nakatuon upang gumana kasama ang memorya), ang tagal ng mga tagubilin mula sa 1 hanggang 4 na mga siklo ng makina ay katangian. Ang isang halimbawa ay ang mga processor ng Intel.

Dibisyon ayon sa uri ng memorya:

• Arkitektura ng Von Neumann - ang pangunahing tampok ay ang karaniwang lugar ng memorya para sa mga utos at data, kapag nagtatrabaho sa tulad ng isang arkitektura bilang isang resulta ng isang error sa programmer, maaaring isulat ang data sa lugar ng memorya ng programa at ang karagdagang pagpapatupad ng programa ay magiging imposible. Ang paglipat ng data at utos na pagkuha ay hindi maaaring gawin nang sabay-sabay para sa parehong mga kadahilanan. Dinisenyo noong 1945.

• Arkitektura ng Harvard - hiwalay na memorya ng data at memorya ng programa, na ginamit sa una sa mga computer ng Mark pamilya. Dinisenyo noong 1944.

Konklusyon

Bilang resulta ng pagpapakilala ng mga sistema ng microprocessor, ang laki ng mga aparato ay nabawasan, at nadagdagan ang pag-andar. Ang pagpili ng arkitektura, kaunting lalim, sistema ng utos, istraktura ng memorya - nakakaapekto sa pangwakas na gastos ng aparato, dahil sa isang solong produksyon ang pagkakaiba sa presyo ay maaaring hindi makabuluhan, ngunit sa pagtitiklop maaari itong higit pa sa nasasalat.

E-book -Gabay ng Baguhan sa AVR Microcontroller

Hakbang-hakbang na pagtuturo sa pagprograma at paglikha ng mga aparato sa AVR microcontroller

Para sa mga elektronikong inhinyero na nagdadalubhasa sa disenyo ng mga aparato ng microcontroller, ang salitang "mabilis na pagsisimula"". Tumutukoy ito sa kaso kung kinakailangan upang subukan sa isang maikling panahon microcontroller at gawin siyang gawin ang pinakasimpleng gawain.

Ang layunin ay upang makabisado ang teknolohiya ng programming at mabilis na makakuha ng isang kongkretong resulta nang hindi napunta sa mga detalye. Ang buong pagpapakita, kasanayan at kakayahan ay lilitaw sa paglaon sa proseso.

Upang malaman kung paano magtrabaho sa mga microcontroller sa mode na "mabilis na pagsisimula", upang malaman kung paano i-program ang mga ito at lumikha ng iba't ibang mga kapaki-pakinabang na matalinong elektronikong aparato ay madaling gawin gamit ang mga kurso sa video ng pagsasanay kung saan ang lahat ng mga pangunahing puntos ay inilatag sa mga istante.

Ang pamamaraan para sa isang mabilis na pag-aaral ng mga prinsipyo ng pakikipagtulungan sa mga microcontroller ay batay sa katotohanan na ito ay sapat na upang makabisado ang pangunahing microcircuit upang pagkatapos ay gumawa ng tiwala na mga programa para sa iba pang mga varieties. Salamat sa ito, ang unang mga eksperimento sa mga programming ng microcontroller ay pumasa nang walang labis na kahirapan. Pagkuha ng pangunahing kaalaman, maaari kang magsimulang bumuo ng iyong sariling mga disenyo.

Sa ngayon, ang Maxim Selivanov ay may 4 na kurso sa paglikha ng mga aparato sa mga microcontroller, na binuo sa prinsipyo mula sa simple hanggang sa kumplikado.

1. Programa ng Microcontroller para sa mga nagsisimula

Ang kurso ay para sa mga taong pamilyar na sa mga pangunahing kaalaman sa mga electronics at programming, na nakakaalam ng mga pangunahing sangkap na elektronik, magtipon ng mga simpleng circuit, alam kung paano hawakan ang isang paghihinang iron at nais na pumunta sa isang buong bagong antas, ngunit patuloy na ipagpaliban ang paglipat na ito dahil sa mga paghihirap sa mastering ng bagong materyal.

Ang kurso ay angkop din para sa mga kamakailan lamang na gumawa ng kanilang unang pagtatangka upang pag-aralan ang programming ng microcontroller, ngunit handa na isuko ang lahat mula sa katotohanan na walang gumagana o gumagana para sa kanya, ngunit hindi tulad ng kailangan niya (alam niya?!).

Ang kurso ay magiging kapaki-pakinabang sa mga nakolekta na simple (o marahil hindi) mga circuits sa mga microcontroller, ngunit magkaroon ng isang mahinang pag-unawa sa kakanyahan ng kung paano gumagana ang microcontroller at kung paano ito nakikipag-ugnay sa mga panlabas na aparato.

2. Programming microcontroller sa wika C

Ang kurso ay nakatuon sa pagtuturo sa pagprograma ng mga microcontroller sa C wika. Ang isang natatanging tampok ng kurso ay ang pag-aaral ng wika sa isang napakalalim na antas. Nagaganap ang pagsasanay sa halimbawa ng mga AVR microcontroller.Ngunit, sa prinsipyo, angkop ito sa mga gumagamit ng iba pang mga microcontroller.

Ang kurso ay dinisenyo para sa isang bihasang tagapakinig. Iyon ay, ang kurso ay hindi sumasaklaw sa mga pangunahing pundasyon ng computer science at electronics at microcontrollers. Ngunit, upang makabisado ang kurso, kakailanganin mo ang kaunting kaalaman sa programming ng AVR microcontroller sa anumang wika. Ang kaalaman sa elektronika ay kanais-nais, ngunit hindi kinakailangan.

Ang kurso ay mainam para sa mga nagsimula pa ring mag-aral ng mga programming AVR microcontroller sa C wika at nais na palalimin ang kanilang kaalaman. Angkop para sa mga nakakaalam kung paano i-program ang mga microcontroller sa ibang wika. At angkop din para sa mga ordinaryong programmer na nais mapalalim ang kanilang kaalaman sa wikang C.

3. Paglikha ng mga aparato sa mga microcontroller sa wika C

Ang kursong ito ay para sa mga hindi nais na limitahan ang kanilang pag-unlad sa mga simple o handa na mga halimbawa. Ang kurso ay perpekto para sa mga kailangang lumikha ng mga kagiliw-giliw na aparato na may ganap na pag-unawa sa kung paano sila gumagana. Ang kurso ay mahusay na angkop para sa mga taong pamilyar sa mga programming microcontroller sa C at sa mga nag-program ng mga ito sa loob ng mahabang panahon.

Ang materyal ng kurso ay pangunahing nakatuon sa kasanayan ng paggamit. Ang mga sumusunod na paksa ay isinasaalang-alang: pagkilala sa dalas ng radyo, pagpaparami ng tunog, pagpapalitan ng wireless data, magtrabaho kasama ang mga kulay ng TFT na display, touch screen, gumana kasama ang FAT SD card file system.

4.Programming NEXTION nagpapakita

Ang mga display na NEXTION ay maaaring maiprogramang mga display na may isang touchscreen at UART upang lumikha ng iba't ibang mga interface sa screen. Para sa programming, ang isang napaka maginhawa at simpleng kapaligiran sa pag-unlad ay ginagamit, na nagbibigay-daan sa iyo upang lumikha ng kahit na kumplikadong mga interface para sa iba't ibang mga electronics sa loob lamang ng ilang mga gabi! At ang lahat ng mga utos ay ipinadala sa pamamagitan ng interface ng UART sa microcontroller o computer. Ang materyal ng kurso ay pinagsama-sama mula sa simple hanggang sa kumplikado.

Ang kursong ito ay idinisenyo para sa mga may hindi bababa sa isang maliit na karanasan sa mga programming microcontroller o arduino. Ang kurso ay perpekto para sa mga sinubukan na mag-aral ng mga displayNextion. Malalaman mo ang maraming mga bagong impormasyon mula sa kurso, kahit na sa palagay mong pinag-aralan mo nang mabuti ang pagpapakita!