Struktura wewnętrzna mikrokontrolera zamkniętego Kamil Smużyński

Spis treści Rodzaje kontrolerów Architektury Rodzaje pamięci Układ sterujący oraz wykonawczy Pobór mocy Porty Peryferia Zastosowanie Literatura

Rodzaje kontrolerów Wyróżniamy 3 typy kontrolerów: z osobną pamięcią (procesory) układy wymagające zewnętrznej pamięci co za tym idzie więcej linii wyprowadzonych, konieczna wyprowadzona magistrala programu, błędy w komunikacji złożoność układu końcowego z dodatkową pamięcią (kontrolery) mają udostępnioną magistrale poprzez porty zewnętrzne, przez co możemy rozszerzyć możliwości takiego kontrolera o dodatkową pamięć, kosztem ograniczenia ilości dostępnych wyprowadzeń z wbudowana pamięcią (mikrokontrolery) mikrokontrolery autonomiczne czyli mogą pracować samodzielnie w oparciu o własny bądź zewnętrzny zegar

Architektury W zależności od struktury mapy pamięci wyróżniamy 3 typy architektur: harwardzką osobne magistrale danych i pamięci, różne długości słowa zmodyfikowana Harwardzka rozwiązanie pośrednie, zakłada wykorzystanie osobnych pamięci, ale dane i instrukcje o takiej samej długości słowa von-Neumanna wykorzystuje jedną szynę do danych i instrukcji, podział pamięci umowny, prostsza w budowie, wolniejsza, bardziej podatna na błędy programisty

Harwardzka

von-Neumanna

Rodzaje pamięci W zależności od potrzeby, w kontrolerach stosowanych jest kila rodzajów pamięci: RAM – szybka, ulotna, stosowana do rejestrów ROM – stała tylko do odczytu; tryby serwisowe, dane producentów EEPROM – odmiana EPROM – może być kasowana elektrycznie FLASH – dość popularna ze względu na większą szybkość niż EEPROM, zapewnia większą ilość cykli zapisu i kasowania

Układ sterujący oraz wykonawczy układa sterujący odpowiedzialny jest za odpowiednie sterowanie szyną danych i przesyłanie informacji pomiędzy odpowiednimi blokami Układ wykonawczy realizacja operacji za pomocą jednostki arytmetyczno-logicznej ALU akumulatora rejestrów

Jądro mikrokontrolera

Pobór mocy Ze względu na rygorystyczne wymagania stawiane mikrokontrolerom posiadają w swojej strukturze dodatkowe systemy redukujące pobór mocy. osobne zegary taktujące – szybszy i wolniejszy odłączanie niektórych peryferii np. przet. ADC tryby głębokiego uśpienia

Porty Do komunikacji ze światem zewnętrznym służą dostępne porty kontrolera. W zależności od wielkości obudowy dostępna jest różna ilość wyprowadzeń. Typy portów: dwukierunkowe wejściowe wyjściowe Rodzaje linii portów: z otwartym obwodem drenu tranzystora o zwiększonej obciążalności Porty dodatkowo mogą pełnić kilka różnych funkcji zależnie od kontrolera. Z tego względu konieczne jest przełączanie i kontrola tych zasobów.

Peryferia Dodatkowe bloki w strukturze zwiększające funkcjonalność kontrolera tj.: Bloki portów wejścia/wyjścia Timery Przetworniki cyfrowo-analogowe Interfejsy szeregowe np. I2C, SPI, UART PWM

Zastosowanie Małe mikrokontrolery stosuje się w aplikacjach nie wymagających dużej mocy obliczeniowej i są stosowane między innymi w: zabawkach systemach płynnego startu silników inteligentnych czujnikach odświeżaczach powietrza pilotach zdalnego sterowania prostych alarmach do kontroli klawiatury przesyłania informacji sterowania oświetleniem w automatyce i wiele innych…

Literatura Mariusz Nowak www.cs.put.poznan.pl/mnowak/KSS/ mikrokontrolery.ppt www.atmel.com dokumentacja ATtiny4 www.microchip.com dokumentacja PIC10F200

Dziękuję za uwagę