NUC975DK61Y – Circuitos Integrados, Embarcados, Microcontroladores – NUVOTON Technology Corporation

1 Definição de microcontrolador

Como o microcontrolador é a unidade lógica aritmética, memória, temporizador/calculadora e vários circuitos / O, etc. integrados em um chip, constituindo um sistema de computação básico completo, ele também é conhecido como microcomputador de chip único.

O programa na memória do microcontrolador usado em estreita colaboração com o hardware do microcontrolador e os circuitos de hardware periférico é diferenciado do software do PC e é chamado de programa do microcontrolador como firmware.Geralmente, um microprocessador é uma CPU em um único circuito integrado, enquanto um microcontrolador é uma CPU, ROM, RAM, VO, temporizador, etc., tudo em um único circuito integrado.Comparado com a CPU, o microcontrolador não possui um poder de computação tão poderoso, nem possui uma unidade de gerenciamento de memória, o que faz com que o microcontrolador só possa lidar com algumas tarefas de controle, lógica e outras tarefas relativamente únicas e simples, e é amplamente utilizado no controle de equipamentos, processamento de sinais de sensores. e outros campos, como alguns eletrodomésticos, equipamentos industriais, ferramentas elétricas, etc.

2 A composição do microcontrolador

O microcontrolador consiste em várias partes: processador central, memória e entrada/saída:

-Processador central:

O processador central é o componente central do MCU, incluindo as duas partes principais do operador e do controlador.

-Operador

O operador consiste em unidade aritmética e lógica (ALU), acumulador e registradores, etc. A função da ALU é realizar operações aritméticas ou lógicas nos dados recebidos.A ALU é capaz de somar, subtrair, combinar ou comparar o tamanho desses dois dados e, finalmente, armazenar o resultado no acumulador.

O operador tem duas funções:

(1) Para realizar várias operações aritméticas.

(2) Para realizar várias operações lógicas e realizar testes lógicos, como um teste de valor zero ou uma comparação de dois valores.

Todas as operações realizadas pelo operador são dirigidas por sinais de controle do controlador e, enquanto uma operação aritmética produz um resultado aritmético, uma operação lógica produz um veredicto.

-Controlador

O controlador é composto por contador de programa, registrador de instruções, decodificador de instruções, gerador de temporização e controlador de operação, etc. É o “órgão decisório” que emite comandos, ou seja, coordena e dirige a operação de todo o sistema do microcomputador.Suas principais funções são:

(1) Para recuperar uma instrução da memória e indicar a localização da próxima instrução na memória.

(2) Para decodificar e testar a instrução e gerar o sinal de controle de operação correspondente para facilitar a execução da ação especificada.

(3) Direciona e controla a direção do fluxo de dados entre a CPU, a memória e os dispositivos de entrada e saída.

O microprocessador interconecta a ALU, contadores, registros e seção de controle através do barramento interno, e se conecta à memória externa e aos circuitos de interface de entrada/saída através do barramento externo.O barramento externo, também chamado de barramento do sistema, é dividido em barramento de dados DB, barramento de endereço AB e barramento de controle CB, e é conectado a vários dispositivos periféricos através do circuito de interface de entrada/saída.

-Memória

A memória pode ser dividida em duas categorias: memória de dados e memória de programa.

A memória de dados é usada para salvar dados e o armazenamento de programas é usado para armazenar programas e parâmetros.

-Entrada/Saída -Linking ou condução de diferentes dispositivos

Portas de comunicação serial - trocam dados entre MCU e diferentes periféricos, como UART, SPI, 12C, etc.

3 Classificação do microcontrolador

Em termos do número de bits, os microcontroladores podem ser classificados em: 4 bits, 8 bits, 16 bits e 32 bits.Em aplicações práticas, contas de 32 bits representam 55%, contas de 8 bits representam 43%, contas de 4 bits representam 2% e contas de 16 bits representam 1%.

Pode-se observar que os microcontroladores de 32 e 8 bits são os microcontroladores mais utilizados atualmente.
A diferença no número de bits não representa os microprocessadores bons ou ruins, nem quanto maior o número de bits melhor o microprocessador, e nem quanto menor o número de bits pior o microprocessador

MCUs de 8 bits são versáteis;eles oferecem programação simples, eficiência energética e tamanho de pacote pequeno (alguns têm apenas seis pinos).Mas esses microcontroladores normalmente não são usados ​​para funções de rede e comunicação.

Os protocolos de rede e pilhas de software de comunicação mais comuns são de 16 ou 32 bits.Periféricos de comunicação estão disponíveis para alguns dispositivos de 8 bits, mas MCUs de 16 e 32 bits costumam ser a escolha mais eficiente.No entanto, MCUs de 8 bits são normalmente usados ​​para uma variedade de aplicações de controle, detecção e interface.

Arquitetonicamente, os microcontroladores podem ser divididos em duas categorias: RISC (Computadores com Conjunto de Instruções Reduzido) e CISC (Computadores com Conjunto de Instruções Complexas).

RISC é um microprocessador que executa menos tipos de instruções de computador e se originou na década de 1980 com o mainframe MIPS (ou seja, máquinas RISC), e os microprocessadores usados ​​em máquinas RISC são chamados coletivamente de processadores RISC.Dessa forma, ele é capaz de executar operações em uma taxa mais rápida (milhões de instruções a mais por segundo, ou MIPS).Como os computadores exigem transistores e elementos de circuito adicionais para executar cada tipo de instrução, quanto maior o conjunto de instruções do computador, mais complexo será o microprocessador e executará as operações mais lentamente.

CISC inclui um rico conjunto de microinstruções que simplificam a criação de programas executados no processador.As instruções são compostas de linguagem assembly e algumas funções comuns originalmente implementadas por software são implementadas por sistema de instrução de hardware.O trabalho do programador é, portanto, muito reduzido, e algumas operações ou operações de ordem inferior são processadas simultaneamente em cada período de instrução para aumentar a velocidade de execução do computador, e esse sistema é chamado de sistema de instrução complexo.

4 Resumo

Um sério desafio para os engenheiros eletrônicos automotivos de hoje é construir sistemas automotivos de baixo custo, sem problemas e mesmo em caso de falha, capazes de funcionar. No momento, o desempenho do carro melhora gradualmente, espera-se que os microcontroladores melhorem o desempenho de unidades de controle eletrônico automotivo.