I. Introduktion
Mikrokontroller, som en kärnkomponent inom modern elektronisk teknik, är dess utvecklingshistoria nära besläktad med framstegen med elektronisk teknik. Sedan dess födelse i mitten -1970 s har mikrokontroller, med sina fördelar med hög integration, låg kostnad och hög prestanda, använts i stor utsträckning inom många områden, såsom motorstyrning, streckkodsläsare/skannrar, konsumentelektronik, spel, spel Enheter, telefoner, VVS, byggnadssäkerhet och åtkomstkontroll, industriell kontroll och automatisering och vitvaror. I detta dokument kommer definitionen, arbetsprincipen och arbetsvillkoren för mikrokontroller att introduceras i detalj.
Ii. Definition av mikrokontroller
Mikrokontroller, förkortad som MCU (mikrokontrollenhet), är en mikrodator kommer att vara huvuddelen av mikrodatorn integrerad i en enda chipmikrocomputer. Den integrerar den centrala bearbetningsenheten (CPU), minne (ROM, RAM), ingång/utgång (I/O) gränssnitt, timing/räknare och avbrottssystem och andra huvudkomponenter och kännetecknas av dess lilla storlek, låg effektförbrukning och stabil prestanda. Framväxten av mikrokontroller har i hög grad främjat utvecklingen av inbäddade system, vilket möjliggör förverkligandet av olika intelligenta enheter.
Iii. Arbetsprincipen för mikrokontroller
Arbetsprincipen för mikrokontroller är huvudsakligen baserad på kooperativa arbetet för dess interna komponenter. Specifikt kan arbetsprincipen för mikrokontroller sammanfattas enligt följande:
Central Processing Unit (CPU):CPU är kärndelen av mikrokontrollern, ansvarig för genomförandet av instruktioner, databehandling och kontrollalgoritmer. CPU synkroniserar sina operationer genom klocksignaler och utför motsvarande operationer i enlighet med instruktionssätt i programmet.
Minne:Mikrokontroller innehåller en mängd interna minnen, inklusive programminne (Flash eller EEPROM) och dataminne (RAM). Programminnet används för att hålla programkoden och dataminnet används för att hålla de data som används i programmet. Storleken och typen av minne beror på den specifika mikrokontrollmodellen.
Perifera gränssnitt:En mängd perifera gränssnitt är integrerade i mikrokontrollern, inklusive allmänna ingångar och utgångar (GPIO), analoga ingångar och utgångar (ADC: er, DAC), kommunikationsgränssnitt (Uarts, SPI, I2CS), timers och PWMS. Dessa perifera gränssnitt gör det möjligt för mikrokontrollern att utbyta data och kontrollera med externa enheter.
Avbrottshanteringsmekanism:Mikrokontrollern stöder en avbrottsmekanism där när en extern händelse inträffar (t.ex. en tangent trycks, är datamottagningen klar osv.) Avbryter mikrokontrollern det aktuella programmets körning och byter till exekveringen av motsvarande avbrottstjänstprogram. Denna mekanism gör det möjligt för mikrokontrollern att svara på externa händelser i realtid och förbättra systemets realtid och tillförlitlighet.
Under driften av mikrokontrollern läser CPU först en instruktion från programminnet och kör instruktionen. Utförandet av instruktionen kan involvera operationer som dataläsning, bearbetning, lagring och kontroll av kringutrustning. När en extern händelse inträffar, bestämmer mikrokontrollern om det är nödvändigt att avbryta det nuvarande programmet som utförs enligt avbrottsprioriteten och kör motsvarande avbrottstjänstprogram. Efter genomförandet av avbrottsserviceprogrammet kommer mikrokontrollern att återgå till den ursprungliga programmets exekveringspunkt för att fortsätta att utföra programmet.
Iv. Mikrokontrollernas driftsförhållanden
För att säkerställa den normala och stabila driften av mikrokontrollern måste uppfylla följande tre grundläggande förhållanden:
Strömförsörjning:Mikrokontrollern måste arbeta under en viss strömförsörjning. Driftströmförsörjningen tillhandahålls vanligtvis av strömförsörjningskretsen, spänningsområdet är vanligtvis 3 ~ 5 V. Vissa mikrokontroller i det energibesparande tillståndet, matningsspänningen kan inte gå förlorad, annars kommer mikrokontrollern inte att kunna vakna upp igen.
Återställningskrets:Återställningskretsen används för att generera återställningsnivån för mikrokontrollern. I det ögonblick som mikrokontrollern får strömförsörjning kommer återställningskretsen att tillhandahålla återställningsnivån till mikrokontrollern för att återställa den. Efter återställning börjar mikrokontrollern fungera från det ursprungliga tillståndet.
Klocksoscillationskrets: Klockans oscillationskrets är grunden för den normala driften av mikrokontrollern. Olika operationer av mikrokontrollern (t.ex. lagra/hämta data, analog lagring, etc.) drivs av klockpulser. Endast under klockpulsen kan mikrokontrollern fungera på ett ordnat sätt.
V. Slutsats
Som en kärnkomponent inom modern elektronisk teknik är utvecklingshistorien för mikrokontroller nära kopplad till elektronisk teknik. Genom den detaljerade introduktionen av dess definition, arbetsprincip och arbetsvillkor kan vi ha en djupare förståelse för mikrokontrollerens viktiga position och roll i modern teknik. Med teknikens kontinuerliga framsteg och utvidgningen av applikationsfält kommer mikrokontrollernas prestanda och funktioner att förbättras och perfektioneras och injicera ny vitalitet i den framtida utvecklingen av vetenskap och teknik.