میکروکنترلر

میکروکنترلر چیست؟

در این بخش می خواهیم با میکروکنترلر آشنا شویم؛ در واقع در دنیای امروز میکروکنترلرها  نقش بسیار مهمی را در زندگی ما ایفا می کنند و در بسیاری از دستگاه هایی که روزانه با آن سروکار دارید میکروکنترلر وجود دارد.

میکروکنترلر (microcontroller) یا واحد کنترلر(MCU)، تراشه یا همان چیپ برنامه پذیری است که در یک مدار الکترونیکی با گردآوری و اتصال قطعات الکترونیکی مختلف، اجزای یک کامپیوتر ساده را می سازد و اساسا برای کنترل ویژگی‌های کوچک یک جزء بزرگ‌تر مانند کنترل انواع وسایل الکترونیکی و لوازم خانگی، بدون سیستم‌عامل (OS) پیچیده طراحی شده‌اند.

میکروکنترلرها اجزای ضروری بسیاری از سیستم های الکترونیکی مدرن از جمله لوازم خانگی و لوازم الکترونیکی مصرفی تا خودروها و سیستم های اتوماسیون صنعتی هستند.

• Embedded systems
• Digital signal processing
• Peripherals
• I/O (Input/Output)
• Timer/Counter
• Interrupts
• EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)
• Flash memory
• ADC (Analog-to-Digital Converter)
• MCU (Microcontroller Unit)
• ARM (Advanced RISC Machines)
• PIC (Peripheral Interface Controller)
• AVR (Alf and Vegard’s RISC Processor)
• GPIO (General Purpose Input/Output)
• UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)

انواع میکروکنترلرها با کاربردها و ویژگی های منحصر به فرد خود:

میکروکنترلرهای 8 بیتی:

این نوع از میکروکنترلرها، ساده ترین و ابتدایی ترین نوع میکروکنترلرها هستند و اغلب در لوازم الکترونیکی و لوازم خانگی کم مصرف استفاده می شوند.

با گذرگاه داده 8 بیتی و اندازه حافظه کوچکشان مشخص می شوند که معمولاً از چند کیلوبایت تا چند ده کیلوبایت متغیر است.

میکروکنترلرهای 16 بیتی:

این میکروکنترلرها نسبت به میکروکنترلرهای 8 بیتی سطح کارایی و عملکرد بالاتری را ارائه می دهند و اغلب در طیف وسیع تری از کاربردها از جمله اتوماسیون صنعتی و سیستم های کنترل و همچنین کاربردهای خودرو استفاده می شوند.

این نوع از میکروکنترلرها دارای یک گذرگاه داده 16 بیتی و یک حافظه بزرگتر هستند که معمولاً از 64 کیلوبایت تا 1 مگابایت متغیر است.

میکروکنترلرهای 32 بیتی:

میکروکنترلرهای 32 بیتی، پیشرفته ترین نوع میکروکنترلرها هستند و بالاترین سطح کارایی و عملکرد را ارائه می دهند. آنها در طیف گسترده ای از کاربردها، از جمله دستگاه های پزشکی، لوازم الکترونیکی مصرفی پیشرفته و سیستم های کنترل صنعتی استفاده می شوند.

آن ها دارای یک گذرگاه داده 32 بیتی و یک حافظه بزرگ هستند که معمولاً از 128 کیلوبایت تا چندین مگابایت متغیر است.

خانواده میکروکنترلرها 

خانواده میکروکنترلرها به گروه‌هایی از میکروکنترلرها اطلاق می‌شود که توسط یک شرکت تولید می‌شوند و معماری، مجموعه دستورالعمل‌ها و مدل برنامه‌نویسی مشترکی دارند.

برخی از محبوب ترین خانواده های Microcontroller عبارتند از:

میکروکنترلرهای PIC:

میکروکنترلرهای PIC توسط Microchip تولید می شوند و به طور گسترده در طیف وسیعی از کاربردها از جمله الکترونیک مصرفی، سیستم های خودرو و سیستم های کنترل صنعتی استفاده می شوند.

آن ها را به دلیل هزینه کم و سهولت استفاده می شناسند .

میکروکنترلرهای 8051:

میکروکنترلرهای 8051 بر اساس معماری اصلی میکرو 8051 هستند که توسط اینتل در دهه 1980 توسعه یافت.

آن ها به طور گسترده در طیف وسیعی از کاربردها، از جمله سیستم های کنترل صنعتی، الکترونیک مصرفی و سیستم های مخابراتی استفاده می شوند.

میکروکنترلرهای ARM:

میکروکنترلرهای ARM توسط تعدادی شرکت مختلف از جمله NXP، STMicroelectronics و Texas Instruments تولید می شوند.

از این مدل در طیف وسیعی از برنامه ها؛ از جمله گوشی های هوشمند، دستگاه های پوشیدنی، و سیستم های تعبیه استفاده می کنند.

میکروکنترلرهای AVR:

میکرو های AVR توسط Atmel تولید می‌شوند و به طور گسترده در طیف وسیعی از کاربردها، از جمله لوازم الکترونیکی مصرفی، پروژه‌های سرگرمی و سیستم‌های آموزشی استفاده می‌شوند.

میکروکنترلر AVR را با اندازه کوچک، مصرف انرژی کم و ابزارهای توسعه با استفاده آسان آن می شناسند.

هر ریزپردازنده معمولاً از اجزای مختلفی از جمله یک واحد پردازش مرکزی (CPU)، حافظه، ورودی/خروجی (I/O) و یک مدار ساعت تشکیل می شود. CPU قلب Microcontroller است و وظیفه اجرای دستورات سازنده یک برنامه را بر عهده دارد. حافظه برنامه و هر داده ای که توسط برنامه استفاده می شود را ذخیره می کند. لوازم جانبی ورودی/خروجی راهی برای تعامل Microcontroller با دنیای خارج فراهم می کند و مدار ساعت یک پایگاه زمانی پایدار برای عملکرد Microcontroller فراهم می کند.

خلاصه:

به طور خلاصه، Microcontroller در بسیاری از سیستم های الکترونیکی مدرن نقش حیاتی ایفا می کنند و انواع مختلفی دارند که هر کدام مجموعه ای از ویژگی ها و قابلیت های منحصر به فرد خود را دارند.

میکروکنترلرها بر اساس سازنده و معماری به خانواده هایی دسته بندی می شوند و معمولاً از تعدادی اجزای مختلف از جمله CPU، حافظه، لوازم جانبی ورودی/خروجی و مدار ساعت و مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) و مبدل دیجیتال به آنالوگ (DCA) تشکیل می شود.