pusty pusty pusty
pusty
pusty pusty forum szukaj książki linki artykuły
home c c c c c c c c c
teoria dla początkujących schematy elektronika retro mikrokontrolery pusty
na dół

Mikrokontrolery


Co to jest mikrokontroler?

MikrokontroleryMateriał tu przedstawiony został opracowany i napisany na podstawie wspaniałej książki "Zrozumieć małe mikrokontrolery". Sam jako typowy "analogowiec" aby przybliżyć sobie temat mikrokontrolerów musiałem wspomóc się fachowymi źródłami, wśród których była ta książka.
   Nie jest prawdą, że można nauczyć się pisać bardziej złożone, a nawet proste programy dla mikrokontrolerów, nie znając chociaż ogólnie ich budowy. Takie przynajmniej jest moje zdanie. Aby zrozumieć co to jest mikrokontroler należy najpierw powiedzieć parę słów na temat systemów komputerowych czyli po prostu komputerów. Tu się okaże, że prawie wszyscy wiedzą co to jest komputer. Niebawem stanie się jasne, że mikrokontroler jest jedną z najprostszych postaci komputera. Chociaż mikrokontrolery są rozmiarami nieporównywalnie mniejsze nawet od najmniejszych komputerów osobistych, to jednak w budowie wewnętrznej czyli architekturze obu tych urządzeń można znaleźć wiele cech wspólnych. Z tych podobieństw wynika również podobne działanie. Zarówno mikrokontrolery, jak i komputery, wytwarzają pewne sygnały wyjściowe na podstawie sygnałów wejściowych i instrukcji zawartych w programie, bez którego komputer byłby nic nie wartą plątaniną kabli i układów elektronicznych, a mikrokontroler nieprzydatnym do niczego układem scalonym.
System mikroprocesorowy
rys. 1

Budowa systemu komputerowego.
 Na rys. 1 został przedstawiony schemat blokowy typowego systemu komputerowego. Przez zmianę typów urządzeń wejściowych i wyjściowych schemat ten może przedstawiać komputer osobist (PC - Personal Computer), duży komputer centralny (mainframe) lub mikrokontroler (MCU - Microcontroller Unit). Pokazane na rys. 1 urządzenia wejścia i wyjścia, takie jak przełączniki, czujniki, wyświetlacze LED czy LCD itp. są typowymi dla systemów zbudowanych z wykorzystaniem mikrokontrolera. Poniżej są krótko opisane poszczególne elementy składowe systemu komputerowego, którego schemat jest pokazany na rys. 1.
Wejścia systemu komputerowego.  System komputerowy służy do przetwarzania sygnałów wejściowych na sygnały wyjściowe zgodnie z napisanym w tym celu programem. Urządzenia wejściowe dostarczają więc informacji do systemu komputerowego pochodzących ze świata zewnętrznego. W naszych domowych komputerach czy też dużych jednostkach centralnych takim typowym urządzeniem zewnętrznym jest klawiatura. W systemach zbudowanych w oparciu o mikrokontroler w zasadzie nie stosuje się jako urządzenia wejściowe typowych klawiatur, a jedynie dużo prostsze pojedyncze przełączniki lub małe klawiaturki. Natomiast można spotkać szereg nie stosowanych zwykle w komputerach osobistych urządzeń, takich jak wszelkiego rodzaju czujniki temperatury, gazów, wilgotności itp.
Wyjścia systemu komputerowego.  Urządzenia wyjściowe w systemie komputerowym służą do przekazania informacji wynikających z działania systemu komputerowego do świata zewnętrznego. I znów patrząc na nasz poczciwy PC-et od razu wiemy że będzie to np. monitor lub drukarka. W systemach zbudowanych w oparciu o mikrokontroler używa się nieco prostsze urządzenia wyjściowe takie jak np. wyświetlacze LED lub LCD, diody LED, tzw. "buzzery", przekaźniki, silniki itp. W komputerach osobistych sygnałami wyjściowymi są najczęściej informacje wyświetlane na monitorze czy drukowane na papierze, a w systemach, w których pracuje mikrokontroler są to najczęściej sygnały cyfrowe, które sterują pracą różnych urządzenia elektrycznych.
Jednostka centralna (CPU).  Bez tego elementu nie obędzie się żaden system komputerowy, a więc również i mikrokontroler. Jednostak centralna w skrócie nazywana CPU (ang. - Central Processing Unit) jest to centralna jednostka obliczeniowa, a więc serce każdego systemu komputerowego. To właśnie on zajmuje się wykonywaniem uruchamianych programów i przetwarzaniem danych. Tak naprawdę na mikroprocesor składa się wiele elementów zintegrowanych w jednym układzie scalonym jakim jest procesor (w przypadku komputerów osobistych) czy mikrokontroler. Procesor centralny składa się z trzech podstawowych części: jednostki arytmetyczno-logicznej ALU (ang. - Arithmetic and Logic Unit), jednostki sterującej oraz rejestrów. Zadaniem CPU jest precyzyjne wykonywanie rozkazów programu dostarczonego przez programistę. Program komputerowy instruuje CPU do odczytania informacji z urządzeń wejściowych, do odczytania i zapisu informacji w pamięci roboczej oraz do zapisania informacji w urządzeniach wyjściowych.
Zegar czyli generator taktujący.  Wszystkie systemy komputerowe używają generatora sygnału zegarowego po to aby wymusić na jednostce centralnej wykonanie kolejnego kroku operacji, można powiedzieć że sygnał zegarowy synchronizuje pracę systemu.
Pamięć.  Pamięć w systemie komputerowyn służy do przechowywania programu, danych, wyniku działania kolejnych operacji itp. Wynika z tego że nie może być to jeden rodzaj pamięci. I tak jest w rzeczywistości gdyż inna pamięć służy do przechowywania programu, inna do chwilowych wyników operacji, a jeszcze inna do przechowywania różnych informacji nawet po zaniku zasilania. Dla użytkowników komputerów najbardziej znanym rodzajem pamięci jest tzw. pamięć masowa jaką jest np. dysk twardy.
W przypadku mikrokontrolerów rozróżniamy obecnie następujące rodzaje pamięci:
   - Flash jest pamięcią programu, jej wielkość jest zależna od rodzaju mikrokontrolera. Starsze mikrokontrolery       posiadały pamięć programu typu EPROM lub EEPROM.
   - EEPROM (ang.- Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) czyli elektrycznie kasowalna o programowalna      pamięć tylko do odczytu jest pamięcią służącą do przechowywania różnych danych czy parametrów które nie      znikną nawet po wyłączeniu zasilania.
   - SRAM (ang. - Static Random Access Memory) jest pamięcią służącą doprzechowywania danych. Jest to pamięć o        swobodnym dostępie czyli inaczej mówiąc korzysta z niej podczas swojej pracy procesor. Pamięćta jest pamięcią      ulotną co oznacza że zapisane w niej dane giną po wyłączeniu zasilania.
Schemat blokowy Program.  To jest chyba najważniejsz rzecz w każdym systemie komputerowym. Jest to wytwór wynikający z umiejętności i wyobraźni programisty. Składnikami programu są rozkazy, które wynikają z listy rozkazów dla danego procesora czy mikrokontrolera. Napisany program jest przechowywany w pamięci systemu komputerowego.

   Teraz już można odpowidzieć na pytanie Co to jest mikrokontroler?
Na rys. 1 został przedstawiony schemat blokowy dowolnego systemu komputerowego z wydzielonym obszarem zaznaczonym przerywaną zieloną linią. Obszar ten to jest właśnie mikrokontroler. Na rys. 2 przedstawiony jest nieco bardziej szczegółowy schemat blokowy mikrokontrolera.
   Jak więc można zdefiniować mikrokontroler?

Mikrokontroler jest kompletnym systemem komputerowym zbudowanym w pojedynczym układzie scalonym, zawierającym jednostkę centralną, pamięć, generator sygnału zegarowego oraz układy wejścia i wyjścia.

Co dalej ?   Wróć do góry, a następnie z umieszczonego tam rozwijalnego "menu mikrokontrolery" wybierz interesujący Cię temat, możesz nacisnąć również strzałkę "dalej" - w tym przypadku przejdziesz do następnego tematu w ustalonej kolejności.
rys. 2

Literatura:

"Zrozumieć małe mikrokontrolery" - J. M. Sibigtroth
"Mikrokontrolery AVR w praktyce" - J. Doliński
pusty
do góry
WsteczMenuDalej
pusty

UWAGA: Wszystkie umieszczone schematy, informacje i przykłady mają służyć tylko do własnych celów edukacyjnych i nie należy ich wykorzystywać do żadnych konkretnych zastosowań bez przeprowadzenia własnych prób i doświadczeń, gdyż nie udzielam żadnych gwarancji, że podane informacje są całkowicie wolne od błędów i nie biorę odpowiedzialności za ewentualne szkody wynikające z zastosowania podanych informacji, schematów i przykładów.


Wszystkie nazwy handlowe, nazwy produktów oraz znaki towarowe umieszczone na tej stronie są zastrzeżone dla ich właścicieli.
Używanie ich tutaj nie powinno być uważane za naruszenie praw właściciela, jest tylko potwierdzeniem ich dobrej jakości.

All trademarks mentioned herein belong to their respective owners.
They aren't intended to infringe on ownership but only to confirm a good quality.


Strona wygląda równie dobrze w rozdzielczości 1024x768, jak i 800x600.
Optymalizowana była pod IE dlatego polecam przeglądanie jej w IE5.5 lub nowszych przy rozdzielczości 1024x768.


© Copyright 2001-2005   Elektronika analogowa
pusty
pusty pusty pusty