什么是微控制器? 通用组件的定义特征和结构

2022-4-11 10:14:06 7302 微控制器

0 在本文中，我们将研究这些极其流行的集成电路的定义特性，然后探索内部体系结构。如果我必须选择一个技能，这将是最有价值的除了任何工程师的技能，它无疑将是精通微控制器为基础的电路设计。微控制器在塑造现代生活的技术革命中发挥了根本性的ーー我甚至可以说是主导性的ーー作用。微控制器体积小、功能多样、价格低廉，不仅有经验丰富的电气工程师，还有业余爱好者、学生和其他专业人士都可以成功实现和编程。可能的微控制器应用程序的列表是如此之长，以至于我犹豫甚至给出例子。低成本的可穿戴设备、医疗设备、高端消费电子产品、坚固耐用的工业设备、最先进的军事和航空航天系统ーー这些适应性强、价格适中、用户友好的组件，几乎是任何电子产品的一个受欢迎的附加组件。这个任意波形发生器是我围绕一个8位微控制器设计的许多电路板之一在本文中，我们将重温微控制器的定义，并考虑它在设计中的作用。什么是微控制器？微控制器是一种集成电路(IC)设备，用于控制电子系统的其他部分，通常是通过微处理器单元(微处理器)、存储器和一些外围设备。这些设备针对嵌入式应用程序进行了优化，这些应用程序既需要处理功能，又需要与数字、模拟或机电组件进行灵活、快速的交互。提到这类集成电路最常用的方法是“微控制器”，但是“ MCU”的缩写可以互换，因为它代表“微控制器单元”。你也可以偶尔看到“ μC”(希腊字母 mu 代替了“ micro”)。 “微控制器”是一个精心选择的名称，因为它强调定义这个产品类别的特点。前缀“ micro”意味着小，这里的术语“ controller”意味着执行控制功能的增强能力。如上所述，这一功能是数字处理器和数字存储器与专门为帮助微控制器与其他组件交互而设计的附加硬件相结合的结果。微控制器 vs 微处理器人们有时会使用术语“微处理器”或“微处理器”时提到一个微控制器，但这两个设备不一定是相同的。微处理器和微控制器都是小型的、高度集成的计算机系统，但它们可能有不同的用途。 “处理器”一词用于识别由中央处理单元和(可选)某些存储器组成的系统; 微处理器是在单个集成电路中实现处理器所有功能的设备。相比之下，微控制器更加强调额外的硬件模块，使设备能够控制系统，而不是简单地执行指令和存储数据。下面的图表说明了这个概念。总的来说，“微处理器”和“微控制器”这两个术语可以互换使用，在我们非正式地交谈或者我们试图避免一遍又一遍地说同一个词的时候，这并不是一个大问题。但是，在技术讨论的背景下，保持这两个概念之间的区别很重要。微控制器与数字信号处理器(dsp) 数字信号处理器(或称“ DSP”)是一种微处理器，专门针对诸如数字滤波、实时信号的数学分析以及数据压缩等高难度计算任务进行优化。一个高度复杂的微控制器可以作为数字信号处理器的替代品，但是如果其内部电路的很大一部分用于控制、监视和与周围系统通信，那么它仍然被认为是微控制器。微控制器的元件微控制器由中央处理单元(CPU)、非易失性存储器、易失性存储器、外设和支持电路组成。中央处理器 CPU 执行算术运算，管理数据流，并根据程序员创建的指令序列生成控制信号。设计师看不到 CPU 功能所需的极其复杂的电路。实际上，由于集成开发环境和 c 等高级语言的存在，为微控制器编写代码通常是一项相当简单的任务。记忆非易失性存储器用于存储微控制器的程序，即(通常很长的)机器语言指令列表，这些指令准确地告诉 CPU 要做什么。您通常会看到单词“ Flash”(指一种特定形式的非易失性数据存储)而不是“非易失性存储器” 易失性存储器(即 RAM)用于临时数据存储。当微控制器断电时，这些数据就会丢失。内部寄存器也提供临时数据存储，但我们不认为它们是一个单独的功能块，因为它们集成到了 CPU 中。外围设备我们用“外围”这个词来描述帮助微控制器与外部系统交互的硬件模块。下面的要点标识了各种类别的外围设备，并提供了示例。数据转换器: 模拟数字转换器，数字模拟转换器，参考电压发生器这张图显示了我用微控制器的片上 ADC 数字化的三轴加速度计数据时钟产生: 内部振荡器，晶体驱动电路，锁相环定时: 通用定时器，实时时钟，外部事件计数器，脉冲调制模拟信号处理: 运算放大器，模拟比较器输入输出: 通用数字输入输出电路，并行存储接口围绕一个16位微控制器设计的这个传感器子系统支持电路微控制器包含了各种不能归类为外围设备的功能块，因为它们的主要目的不是控制、监视或与外部组件通信。尽管如此，它们仍然非常重要ーー它们支持设备的内部操作、简化实现并改进开发过程。调试电路允许设计者在微控制器执行指令时仔细地监视它。这是一个重要的，有时是不可或缺的，跟踪错误和优化固件性能的方法。中断是微控制器功能的一个非常有价值的方面。中断是由外部或内部基于硬件的事件生成的，它们通过执行一组特定的指令使处理器立即响应这些事件。用 c 语言编写的微控制器程序被组织成多种功能。一个中断导致程序执行“向量”到一个中断 interrupt handler (ISR) ，当 ISR 完成它的任务后，处理器返回到中断发生时正在执行的函数时钟产生模块可以被认为是外围设备，如果它的目的是产生信号，将在芯片之外使用，但在许多情况下，微控制器的内部振荡器的主要目的是提供时钟信号的 CPU 和外围设备。内部振荡器通常精度较低，但在能够容忍这种低精度的应用中，它们是简化设计和节省电路板空间的方便而有效的方法。微控制器可以集成各种类型的电源电路。集成电压调节器允许在芯片上产生所需的电源电压，可以使用电源管理模块显著减少设备在非活动状态下的电流消耗，并且当电源电压不够高时，监控模块可以将处理器置于稳定的复位状态，以确保可靠的运行。 0
2022-4-11 10:14:06　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 通用微控制器组件的特征和内部架构研究 1563 • 微控制器的结构和应用 960 • 微控制器的定义和工作原理 1601 • 微控制器平台的特征 1195 • 基于特征结构配置的容错控制器设计 8 • 微控制器的定义以及设计应用解析 2787 • 微控制器的定义、构成及分类 7643 • 微控制器的工作原理和基本结构微控制器引脚功能和应用电路 5442 • 什么是微控制器 3326 • 什么是微控制器 986 1 个讨论