info@panadisplay.com
Mikrokontroler Ugrađeni dizajn

Mikrokontroler Ugrađeni dizajn

Mar 08, 2019

Mikrokontroleri moraju u realnom vremenu (predvidljivo, ali ne nužno i brzo) odgovoriti na događaje u ugrađenom sustavu koji kontroliraju. Kada se dogode određeni događaji, sustav prekida može signalizirati procesoru da obustavi obradu trenutnog slijeda naredbi i da započne rutinu servisiranja prekida (ISR, ili "rukovatelj prekidom") koji će izvesti sve potrebne obrade na temelju izvora prekida, prije povratak na izvorni slijed uputa. Mogući izvori prekida su ovisni o uređaju, a često uključuju događaje kao što je preljev internog tajmera, dovršenje analogno-digitalne pretvorbe, promjena razine logike na ulazu kao što je gumb koji se pritisne i podaci primljeni na komunikacijskoj vezi. Tamo gdje je potrošnja energije važna kao kod baterijskih uređaja, prekidi također mogu probuditi mikrokontroler iz stanja mirovanja niske potrošnje u kojem je procesor zaustavljen dok se ne učini nešto od vanjskog događaja.


programi

Programi mikrokontrola obično moraju stati u dostupnu memoriju na čipu, jer bi bilo skupo osigurati sustav s vanjskom memorijom koja se može proširiti. Kompajleri i montažeri koriste se za pretvaranje kodova visokog i skupnog jezika u kompaktni strojni kod za pohranu u memoriju mikrokontrolera. Ovisno o uređaju, programska memorija može biti trajna, memorija samo za čitanje koja se može programirati samo u tvornici, ili može biti bljeskalica koja se može mijenjati u polju ili izbrisiva memorija samo za čitanje.


Proizvođači su često proizvodili posebne verzije svojih mikrokontrolera kako bi pomogli u razvoju hardvera i softvera ciljnog sustava. Izvorno su to uključivale EPROM verzije koje imaju "prozor" na vrhu uređaja kroz koje se programska memorija može izbrisati ultraljubičastim svjetlom, spremna za reprogramiranje nakon programiranja ("snimanja") i ispitnog ciklusa. Od 1998. EPROM verzije su rijetke i zamijenjene su EEPROM-om i flashom, koji su lakši za korištenje (mogu se izbrisati elektronički) i jeftiniji za proizvodnju.


Druge verzije mogu biti dostupne tamo gdje se ROM-u pristupa kao vanjskom uređaju, a ne kao interna memorija, no oni postaju rijetki zbog raširene dostupnosti jeftinih programera mikrokontrolera.


Korištenje uređaja koji se mogu programirati na mikro kontroleru mogu dopustiti ažuriranje firmvera na terenu ili omogućiti kasne tvorničke revizije proizvoda koji su sastavljeni, ali još nisu otpremljeni. Programabilna memorija također smanjuje vrijeme potrebno za implementaciju novog proizvoda.


Gdje su potrebne stotine tisuća identičnih uređaja, upotreba dijelova programiranih u vrijeme proizvodnje može biti ekonomična. Ovi "maski programirani" dijelovi imaju program postavljen na isti način kao i logika čipa, u isto vrijeme.


Prilagođeni mikrokontroler sadrži blok digitalne logike koji se može personalizirati za dodatne mogućnosti obrade, periferije i sučelja koja su prilagođena zahtjevima aplikacije. Jedan primjer je AT91CAP tvrtke Atmel.


Ostale značajke mikrokontrolera

Mikrokontroleri obično sadrže od nekoliko do desetaka ulaznih / izlaznih pinova opće namjene (GPIO). GPIO pinovi su softverski konfigurirani za ulaz ili izlazno stanje. Kada su GPIO pinovi konfigurirani za ulazno stanje, oni se često koriste za čitanje senzora ili vanjskih signala. Konfiguriran prema izlaznom stanju, GPIO pinovi mogu upravljati vanjskim uređajima kao što su LED ili motori, često neizravno, preko vanjske elektronike napajanja.


Mnogi ugrađeni sustavi trebaju čitati senzore koji proizvode analogne signale. To je svrha analogno-digitalnog pretvarača (ADC). Budući da su procesori izgrađeni za tumačenje i obradu digitalnih podataka, tj. 1s i 0s, oni ne mogu učiniti ništa s analognim signalima koji mu se mogu poslati putem uređaja. Tako se analogno-digitalni pretvarač koristi za pretvaranje ulaznih podataka u oblik koji procesor može prepoznati. Manje uobičajena značajka na nekim mikrokontrolerima je digitalno-analogni pretvarač (DAC) koji omogućuje procesoru izlaz analognih signala ili naponskih razina.


Osim pretvarača, mnogi ugrađeni mikroprocesori također uključuju različite vremenske sklopove. Jedan od najčešćih tipova tajmera je programabilni intervalski brojač (PIT). PIT može ili odbrojavati od neke vrijednosti do nule, ili do kapaciteta brojačkog registra, koji se prelijeva na nulu. Kada dostigne nulu, šalje procesor prekidaču koji pokazuje da je završio s brojanjem. To je korisno za uređaje kao što su termostati, koji povremeno ispituju temperaturu oko njih kako bi vidjeli hoće li uključiti klima uređaj, uključiti grijač itd.


Namjenski blok za širinu impulsa (PWM) omogućuje CPU-u da kontrolira energetske pretvarače, otporna opterećenja, motore, itd., Bez korištenja puno CPU resursa u uskim timer petljama.


Univerzalni asinkroni prijemnik / predajnik (UART) blok omogućuje primanje i prijenos podataka preko serijske linije s vrlo malim opterećenjem na CPU. Namjenski hardver na čipu često uključuje i mogućnosti komuniciranja s drugim uređajima (čipovima) u digitalnim formatima kao što su inter-integrirani krug (I²C), serijsko periferno sučelje (SPI), univerzalna serijska sabirnica (USB) i Ethernet.