คำจำกัดความและหลักการทำงานของไมโครคอนโทรลเลอร์

I. บทนำ

ไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักในเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยประวัติการพัฒนามีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความคืบหน้าของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ นับตั้งแต่เกิดในช่วงกลาง -1970 s, ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มีข้อดีของการรวมสูง, ต้นทุนต่ำและประสิทธิภาพสูงได้ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในหลายสาขาเช่นการควบคุมมอเตอร์เครื่องอ่านบาร์โค้ด/เครื่องสแกน อุปกรณ์โทรศัพท์ HVAC การควบคุมความปลอดภัยและการเข้าถึงการควบคุมการควบคุมอุตสาหกรรมและระบบอัตโนมัติและสินค้าสีขาว ในบทความนี้คำจำกัดความหลักการทำงานและสภาพการทำงานของไมโครคอนโทรลเลอร์จะได้รับการแนะนำในรายละเอียด

ii. คำจำกัดความของไมโครคอนโทรลเลอร์

ไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวย่อเป็น MCU (หน่วยไมโครคอนโทรลเลอร์) เป็นไมโครคอมพิวเตอร์จะเป็นส่วนหลักของไมโครคอมพิวเตอร์ที่รวมอยู่ในไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียว มันรวมหน่วยประมวลผลกลาง (CPU), หน่วยความจำ (ROM, RAM), อินเทอร์เฟซอินพุต/เอาต์พุต (I/O), เวลา/ตัวนับและระบบอินเตอร์รัปต์และส่วนประกอบสำคัญอื่น ๆ และมีขนาดเล็กการใช้พลังงานต่ำการใช้พลังงานต่ำ และประสิทธิภาพที่มั่นคง การเกิดขึ้นของไมโครคอนโทรลเลอร์ได้ส่งเสริมการพัฒนาระบบฝังตัวอย่างมากทำให้สามารถรับรู้ถึงอุปกรณ์อัจฉริยะที่หลากหลาย

iii. หลักการทำงานของไมโครคอนโทรลเลอร์

หลักการทำงานของไมโครคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับงานความร่วมมือของส่วนประกอบภายใน โดยเฉพาะหลักการทำงานของไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถสรุปได้ดังนี้:

หน่วยประมวลผลกลาง (CPU):CPU เป็นส่วนสำคัญของไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งรับผิดชอบในการดำเนินการตามคำสั่งการประมวลผลข้อมูลและอัลกอริทึมการควบคุม CPU ซิงโครไนซ์การทำงานผ่านสัญญาณนาฬิกาและดำเนินการดำเนินการที่สอดคล้องกันตามชุดคำสั่งในโปรแกรม

หน่วยความจำ:ไมโครคอนโทรลเลอร์มีความทรงจำภายในที่หลากหลายรวมถึงหน่วยความจำโปรแกรม (แฟลชหรือ EEPROM) และหน่วยความจำข้อมูล (RAM) หน่วยความจำโปรแกรมใช้เพื่อเก็บรหัสโปรแกรมและหน่วยความจำข้อมูลจะใช้เก็บข้อมูลที่ใช้ในโปรแกรม ขนาดและประเภทของหน่วยความจำขึ้นอยู่กับรุ่นไมโครคอนโทรลเลอร์เฉพาะ

ส่วนต่อพ่วงส่วนต่อพ่วง:อินเทอร์เฟซอุปกรณ์ต่อพ่วงที่หลากหลายถูกรวมเข้ากับไมโครคอนโทรลเลอร์รวมถึงอินพุตและเอาต์พุตวัตถุประสงค์ทั่วไป (GPIOs) อินพุตและเอาต์พุตแบบอะนาล็อก (ADCs, DACs), อินเทอร์เฟซการสื่อสาร (UARTS, SPIS, I2Cs), ตัวจับเวลาและ PWMS อินเทอร์เฟซอุปกรณ์ต่อพ่วงเหล่านี้ช่วยให้ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลและควบคุมด้วยอุปกรณ์ภายนอก

กลไกการจัดการขัดจังหวะ:ไมโครคอนโทรลเลอร์รองรับกลไกการขัดจังหวะโดยเมื่อเหตุการณ์ภายนอกเกิดขึ้น (เช่นคีย์จะถูกกดการรับข้อมูลจะเสร็จสมบูรณ์ ฯลฯ ) ไมโครคอนโทรลเลอร์ขัดจังหวะการดำเนินการโปรแกรมปัจจุบันและสลับไปยังการดำเนินการของโปรแกรมขัดจังหวะที่สอดคล้องกัน กลไกนี้ช่วยให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ตอบสนองต่อเหตุการณ์ภายนอกแบบเรียลไทม์ปรับปรุงเวลาจริงและความน่าเชื่อถือของระบบ

ในระหว่างการทำงานของไมโครคอนโทรลเลอร์ซีพียูจะอ่านคำสั่งจากหน่วยความจำโปรแกรมก่อนและดำเนินการคำสั่ง การดำเนินการของคำสั่งอาจเกี่ยวข้องกับการดำเนินการเช่นการอ่านข้อมูลการประมวลผลการจัดเก็บและการควบคุมอุปกรณ์ต่อพ่วง เมื่อเหตุการณ์ภายนอกเกิดขึ้นไมโครคอนโทรลเลอร์จะกำหนดว่าจำเป็นต้องขัดจังหวะการดำเนินการโปรแกรมปัจจุบันตามลำดับความสำคัญของการขัดจังหวะและดำเนินการโปรแกรมบริการขัดจังหวะที่เกี่ยวข้อง หลังจากการดำเนินการของโปรแกรมบริการขัดจังหวะไมโครคอนโทรลเลอร์จะกลับไปที่จุดดำเนินการโปรแกรมดั้งเดิมเพื่อดำเนินการต่อเพื่อดำเนินการโปรแกรม

iv. เงื่อนไขการทำงานของไมโครคอนโทรลเลอร์

เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานปกติและเสถียรของไมโครคอนโทรลเลอร์จะต้องเป็นไปตามเงื่อนไขพื้นฐานสามประการดังต่อไปนี้:

แหล่งจ่ายไฟ:ไมโครคอนโทรลเลอร์จำเป็นต้องทำงานภายใต้แหล่งจ่ายไฟบางชนิด แหล่งจ่ายไฟในการดำเนินงานมักจะจัดทำโดยวงจรแหล่งจ่ายไฟช่วงแรงดันไฟฟ้ามักจะ 3 ~ 5 V. ไมโครคอนโทรลเลอร์บางตัวในสถานะประหยัดพลังงานแรงดันไฟฟ้าของอุปทานไม่สามารถสูญหายได้ไม่เช่นนั้นไมโครคอนโทรลเลอร์จะไม่สามารถตื่นขึ้นมาได้ อีกครั้ง.

รีเซ็ตวงจร:วงจรรีเซ็ตใช้เพื่อสร้างระดับการรีเซ็ตของไมโครคอนโทรลเลอร์ ช่วงเวลาที่ไมโครคอนโทรลเลอร์ได้รับแหล่งจ่ายไฟวงจรรีเซ็ตจะให้ระดับการรีเซ็ตกับไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อรีเซ็ต หลังจากรีเซ็ตไมโครคอนโทรลเลอร์จะเริ่มทำงานจากสถานะเริ่มต้น

วงจรการแกว่งนาฬิกา: วงจรการแกว่งนาฬิกาเป็นพื้นฐานสำหรับการทำงานปกติของไมโครคอนโทรลเลอร์ การดำเนินการต่าง ๆ ของไมโครคอนโทรลเลอร์ (เช่นข้อมูลการเก็บ/ดึงข้อมูลการจัดเก็บแบบอะนาล็อก ฯลฯ ) ถูกขับเคลื่อนด้วยพัลส์นาฬิกา ภายใต้การกระทำของพัลส์นาฬิกาสามารถใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์ได้อย่างเป็นระเบียบ

V. บทสรุป

ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบหลักในเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยประวัติการพัฒนาของไมโครคอนโทรลเลอร์เชื่อมต่ออย่างใกล้ชิดกับความคืบหน้าของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ ผ่านการแนะนำอย่างละเอียดเกี่ยวกับคำจำกัดความหลักการทำงานและสภาพการทำงานเราสามารถมีความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับตำแหน่งที่สำคัญและบทบาทของไมโครคอนโทรลเลอร์ในเทคโนโลยีสมัยใหม่ ด้วยความคืบหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีและการขยายตัวของฟิลด์แอปพลิเคชันประสิทธิภาพและหน้าที่ของไมโครคอนโทรลเลอร์จะได้รับการปรับปรุงและสมบูรณ์ยิ่งขึ้นซึ่งจะฉีดพลังใหม่เข้าสู่การพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในอนาคต