info@panadisplay.com
Mikrokontroler Embedded design

Mikrokontroler Embedded design

Mar 08, 2019

Mikrokontrolerji morajo v realnem času (predvidljivo, čeprav ne nujno hitro) zagotoviti odziva na dogodke v vgrajenem sistemu, ki ga nadzorujejo. Ko pride do določenih dogodkov, lahko prekinitveni sistem procesorju signalizira, da prekine obdelavo trenutnega zaporedja ukazov in začne s prekinitvijo storitev (ISR ali "prekinitveni upravljalec"), ki bo izvedla vse zahtevane obdelave na podlagi vira prekinitve, preden vrnitev na prvotno zaporedje navodil. Možni prekinitveni viri so odvisni od naprave in pogosto vključujejo dogodke, kot je prelivanje notranjega časovnika, končanje analogne do digitalne pretvorbe, sprememba logične ravni na vhodu, kot je pritisk na gumb, in podatki, prejeti na komunikacijski povezavi. Kadar je poraba energije pomembna, kot pri baterijskih napravah, lahko prekine tudi zbudijo mikrokontroler iz stanja mirovanja pri nizki porabi, kjer se procesor ustavi, dokler ni potrebno, da se nekaj zgodi z zunanjim dogodkom.


Programi

Programi mikrokrmilnikov se običajno ujemajo z razpoložljivim pomnilnikom na čipu, saj bi bilo drago zagotoviti sistem z zunanjim razširljivim pomnilnikom. Prevajalniki in sestavljavci se uporabljajo za pretvorbo kod z visokimi in sestavnimi jeziki v kompaktno strojno kodo za shranjevanje v pomnilnik mikrokontrolerja. Odvisno od naprave je lahko pomnilnik programa stalni, pomnilnik samo za branje, ki ga je mogoče programirati samo v tovarni, ali pa je lahko bliskavica, ki se lahko spremeni v polje, ali izbrisljiv pomnilnik samo za branje.


Proizvajalci so pogosto izdelovali posebne različice svojih mikrokontrolerjev, da bi pomagali pri razvoju strojne in programske opreme ciljnega sistema. Prvotno so to vsebovale različice EPROM, ki imajo na vrhu naprave "okno", preko katerega se lahko programski pomnilnik izbriše z ultravijolično svetlobo, pripravljen za reprogramiranje po programiranju ("opeklina") in preskusnem ciklu. Od leta 1998 so različice EPROM redke in so jih nadomestili EEPROM in flash, ki so enostavnejši za uporabo (lahko se izbrišejo elektronsko) in cenejši za izdelavo.


Druge različice so lahko na voljo tam, kjer je ROM dostopen kot zunanja naprava in ne kot notranji pomnilnik, vendar so te zaradi redke dostopnosti poceni programatorjev mikrokontrolerjev redke.


Uporaba naprav, ki se lahko programirajo na polju, na mikro krmilniku lahko omogoči posodobitev vdelane programske opreme na terenu ali omogoči pozne popravke v tovarni izdelkov, ki so bili sestavljeni, vendar še niso bili poslani. Programabilni pomnilnik tudi skrajša čas, potreben za uvajanje novega izdelka.


Kjer je potrebnih več sto tisoč enakovrednih naprav, je lahko uporaba delov, ki so programirana v času izdelave, ekonomična. Ti "maski programirani" deli imajo istočasno program določen na enak način kot logika čipa.


Mikro-krmilnik po meri vključuje blok digitalne logike, ki se lahko prilagodi za dodatne zmogljivosti obdelave, zunanje naprave in vmesnike, ki so prilagojeni zahtevam aplikacije. En primer je AT91CAP podjetja Atmel.


Druge funkcije mikrokrmilnika

Mikrokontrolerji običajno vsebujejo od več do desetih vhodno / izhodnih nožic splošnega namena (GPIO). GPIO zatiči so programsko nastavljivi na vhodno ali izhodno stanje. Ko so GPIO zatiči nastavljeni na stanje vhoda, se pogosto uporabljajo za branje senzorjev ali zunanjih signalov. Konfigurirani v izhodno stanje, GPIO zatiči lahko poganjajo zunanje naprave, kot so LED diode ali motorji, pogosto posredno, z zunanjo energetsko elektroniko.


Mnogi vgrajeni sistemi morajo prebrati senzorje, ki proizvajajo analogne signale. To je namen analogno-digitalnega pretvornika (ADC). Ker so procesorji zgrajeni za interpretacijo in obdelavo digitalnih podatkov, tj. 1s in 0s, ne morejo storiti ničesar z analognimi signali, ki jih lahko pošlje naprava. Tako se analogno-digitalni pretvornik uporablja za pretvorbo vhodnih podatkov v obliko, ki jo lahko prepozna procesor. Manj pogosta značilnost nekaterih mikrokontrolerjev je digitalno-analogni pretvornik (DAC), ki omogoča procesorju, da oddaja analogne signale ali napetostne nivoje.


Poleg pretvornikov imajo številni vgrajeni mikroprocesorji tudi različne merilnike časa. Eden od najpogostejših tipov časovnikov je programabilni intervalski časovnik (PIT). PIT lahko bodisi odšteje od neke vrednosti do nič ali pa do kapacitete registra za štetje, ki se preliva na nič. Ko doseže nič, pošlje procesor prekinjevalcu, ki kaže, da je končal štetje. To je uporabno za naprave, kot so termostati, ki periodično preizkušajo temperaturo okoli njih, da bi videli, če je potrebno vklopiti klimatsko napravo, vklopiti grelnik itd.


Namenska enota za pulzno-širinsko modulacijo (PWM) omogoča CPU krmiljenje močnostnih pretvornikov, uporovnih bremen, motorjev itd., Brez uporabe veliko CPU virov v tesnih časovnih zankah.


Univerzalni asinhroni sprejemnik / oddajnik (UART) omogoča sprejem in prenos podatkov preko serijske linije z zelo malo obremenitve CPE. Namenska strojna oprema na čipu pogosto vključuje tudi zmožnosti komuniciranja z drugimi napravami (čipi) v digitalnih oblikah, kot so inter-integrirano vezje (I²C), serijski vmesnik (SPI), univerzalna serijska vodila (USB) in Ethernet.