|
Ubaydullayev a tekshirdi: Umurzoqov o samarqand 2024 Mikrokontrollerlar arxitekturasi
|
| Sana | 15.05.2024 | | Hajmi | 202,79 Kb. | | #235896 |
Bog'liq 2-amaliy
O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI RAQAMLI TEXNALOGIYALAR VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI SAMARQAND FILIALI
“IoT xavfsizligi” fanidan
2-amaliy topshiriq
Bajardi: Ubaydullayev A
Tekshirdi: Umurzoqov O
SAMARQAND 2024
Mikrokontrollerlar arxitekturasi.
Mikrokontroller (inglizcha Micro Controller Unit, MCU) - bu elektron qurilmalarni boshqarish uchun mo'ljallangan mikrosxema.
Oddiy mikrokontroller protsessor va tashqi qurilmalarning funktsiyalarini bitta chipda birlashtiradi, RAM va / yoki ROMni o'z ichiga oladi. Aslida, bu nisbatan oddiy vazifalarni bajarishga qodir bo'lgan bitta chipli kompyuter.
U mikrosxema, taymerlar va boshqa periferik qurilmalarga birlashtirilgan kiritish-chiqarish qurilmalari bilan mikroprotsessordan farq qiladi.
Hikoya
Bir chipli mikrokompyuterlarning paydo bo'lishi bilan kompyuterni avtomatlashtirishni boshqaruv sohasida ommaviy qo'llash davrining boshlanishi bog'liq. Ko'rinishidan [manba 1100 kun ko'rsatilmagan], bu holat "nazoratchi" atamasini aniqladi (inglizcha kontroller - regulyator, boshqaruv moslamasi).
Mahalliy ishlab chiqarishning qisqarishi va asbob-uskunalar, jumladan, hisoblash texnikasi importining ko'payishi tufayli "mikrokontroller" (MC) atamasi ilgari qo'llanilgan "bir chipli mikrokompyuter" atamasini siqib chiqardi.
Bir chipli mikrokompyuter uchun birinchi patent 1971 yilda American Texas Instruments kompaniyasining muhandislari Maykl Kokran va Gari Bunga berilgan. Aynan ular nafaqat protsessorni, balki kiritish-chiqarish moslamalari bo'lgan xotirani ham bitta chipga joylashtirishni taklif qilishdi.
1976 yilda Amerikaning Intel kompaniyasi i8048 mikrokontrollerini chiqardi. 1978 yilda Motorola o'zining birinchi mikrokontrolleri MC6801 ni chiqardi, u ilgari chiqarilgan MC6800 mikroprotsessoriga mos keladi. 1980 yilda Intel quyidagi mikrokontrollerni chiqardi: i8051. Yaxshi tashqi qurilmalar to'plami, tashqi yoki ichki dastur xotirasining moslashuvchan tanlovi va arzon narx ushbu mikrokontrollerning bozorda muvaffaqiyat qozonishini ta'minladi. Texnologiya nuqtai nazaridan, i8051 mikrokontrolleri o'z davri uchun juda murakkab mahsulot edi - kristalda 128 ming tranzistor ishlatilgan, bu 16 bitli i8086 mikroprotsessoridagi tranzistorlar sonidan 4 baravar ko'p edi.
SSSRda original mikrokontrollerlarni ishlab chiqish amalga oshirildi va eng muvaffaqiyatli xorijiy namunalarning klonlarini ishlab chiqarish ham o'zlashtirildi. 1979 yilda SSSRda NII TT bir chipli 16 bitli K1801BE1 kompyuterini ishlab chiqdi, uning mikroarxitekturasi "Electronics NTs" deb nomlandi.
2013 yilda yigirma kompaniyalar tomonidan ishlab chiqarilgan i8051 bilan mos keladigan mikrokontrollerlarning 200 dan ortiq modifikatsiyalari va boshqa turdagi mikrokontrollerlarning ko'pligi mavjud edi. Ishlab chiquvchilar orasida Microchip Technology kompaniyasining 8-bitli, 16-bitli va 32-bitli PIC mikrokontrollerlari, Atmel'dan AVR mikrokontrollerlari (2016 yildan beri Microchip tomonidan ishlab chiqarilgan), TI'dan 16-bitli MSP430, shuningdek, ARMning 32-bitli mikrokontrollerlari mashhurdir. arxitektura, bu ARM Limited tomonidan ishlab chiqilgan va ularni ishlab chiqarish uchun boshqa kompaniyalarga litsenziyalangan. Rossiyada yuqorida tilga olingan mikrokontrollerlarning mashhurligiga qaramay, 2009 yilda Gartner guruhi ma'lumotlariga ko'ra, sotish bo'yicha jahon reytingi boshqacha ko'rindi: Renesas Electronics keng farq bilan birinchi, Freescale ikkinchi, Samsung uchinchi, Microchip keyingi o'rinlarni egalladi. va TI, keyin - qolganlari.
Tavsif
Mikrokontrollerlarni loyihalashda bir tomondan o'lcham va xarajat, ikkinchi tomondan moslashuvchanlik va ishlash o'rtasida muvozanat mavjud. Turli xil ilovalar uchun bu va boshqa parametrlarning optimal nisbati juda katta farq qilishi mumkin. Shuning uchun protsessor modulining arxitekturasi, o'rnatilgan xotira hajmi va turi, tashqi qurilmalar to'plami, korpus turi va boshqalar bilan farq qiluvchi juda ko'p turdagi mikrokontrollerlar mavjud.
An'anaviy kompyuter mikroprotsessorlaridan farqli o'laroq, mikrokontrollerlar ko'pincha Garvard xotira arxitekturasidan foydalanadilar, ya'ni operativ xotirada ma'lumotlarni alohida saqlash va ROMda ko'rsatmalar.
RAMga qo'shimcha ravishda, mikrokontroller dastur va ma'lumotlarni saqlash uchun o'rnatilgan doimiy xotiraga ega bo'lishi mumkin. Ko'pgina kontroller modellarida tashqi xotirani ulash uchun shinalar umuman yo'q.
Xotiraning eng arzon turlari faqat bitta yozishga imkon beradi yoki saqlangan dastur ishlab chiqarish bosqichida chipga yoziladi (texnologik niqoblar to'plamining konfiguratsiyasi). Bunday qurilmalar nazoratchi dasturi yangilanmaydigan hollarda ommaviy ishlab chiqarish uchun javob beradi. Kontrollerlarning boshqa modifikatsiyalari dasturni doimiy xotirada qayta-qayta yozish imkoniyatiga ega.
Mikrokontrollerlarda ishlatilishi mumkin bo'lgan tashqi qurilmalarning qisman ro'yxati quyidagilarni o'z ichiga oladi:
kirish va chiqish uchun sozlanishi mumkin bo'lgan universal raqamli portlar;
UART, I²C, SPI, CAN, USB, IEEE 1394, Ethernet kabi turli xil kiritish/chiqarish interfeyslari;
analog-raqamli va raqamli-analogli konvertorlar;
solishtiruvchilar;
impuls kengligi modulyatorlari (PWM kontrolleri);
taymerlar;
cho'tkasi bo'lmagan motorlarni, shu jumladan step motorlarini boshqaruvchi;
displey va klaviatura kontrollerlari;
RF qabul qiluvchilar va uzatuvchilar;
o'rnatilgan flesh xotira massivlari;
o'rnatilgan soat generatori va qo'riqchi taymer;
Narxlar va quvvat cheklovlari kontrollerlarning soat tezligini cheklaydi. Ishlab chiqaruvchilar o'z mahsulotlarining yuqori chastotalarda ishlashini ta'minlashga harakat qilishsa-da, ular bir vaqtning o'zida turli xil chastotalar va ta'minot kuchlanishlari uchun mo'ljallangan modifikatsiyalarni chiqarish orqali mijozlarga tanlash imkoniyatini beradi. Mikrokontrollerlarning ko'pgina modellari RAM va ichki registrlar uchun statik xotiradan foydalanadi. Bu nazoratchiga past chastotalarda ishlash va hatto soat generatori to'liq to'xtatilganda ma'lumotlarni yo'qotmaslik imkoniyatini beradi. Ko'pincha turli xil energiya tejash rejimlari taqdim etiladi, ularda periferik qurilmalarning bir qismi va hisoblash moduli o'chiriladi.
Taniqli oilalar
MCS 51 (Intel)
ESP8266 va ESP32 (Espressif)
MSP430(TI)
ARM (ARM Limited)
ST Microelectronics STM32 ARM-ga asoslangan MCU
ARM Cortex, ARM7 va ARM9-ga asoslangan MCU
Texas Instruments Stellaris MCUs
NXP ARM-ga asoslangan LPC MCU
Toshiba ARM-ga asoslangan MCU
Analog qurilmalar ARM7-ga asoslangan MCU
Cirrus Logic ARM7-ga asoslangan MCU
Freescale Semiconductor ARM9-ga asoslangan MCU
Silicon Labs EFM32 ARM-ga asoslangan MCU
AVR (Atmel)
ATmega
ATtiny
XMega
PIC (mikrochip)
STM8 (STMicroelectronics)
S8051F34x
RL78 (Renesas Electronics)
Ilova
Butun komplekt o'rniga bitta chipda qurilgan zamonaviy mikrokontrollerda keng imkoniyatlarga ega etarlicha kuchli hisoblash qurilmasidan foydalanish uning asosida qurilgan qurilmalarning hajmini, quvvat sarfini va narxini sezilarli darajada kamaytiradi.
Turli qurilmalar va ularning alohida birliklarini boshqarish uchun ishlatiladi:
kompyuter texnologiyasida: ana platalar, qattiq va floppi disklar uchun kontrollerlar, CD va DVD disklar, kalkulyatorlar;
elektronika va elektron boshqaruv tizimlaridan foydalanadigan turli xil maishiy texnika - kir yuvish mashinalari, mikroto'lqinli pechlar, idishlarni yuvish mashinalari, telefonlar va zamonaviy jihozlar, turli robotlar, aqlli uy tizimlari va boshqalar.
Sanoatda:
sanoat avtomatlashtirish qurilmalari - dasturlashtiriladigan o'rni va o'rnatilgan tizimlardan PLC-larga,
mashina boshqaruv tizimlari
8-bitli umumiy maqsadli mikroprotsessorlar yuqori unumdorlikdagi modellar bilan butunlay almashtirilgan bo'lsa-da, 8-bitli mikrokontrollerlar keng qo'llanilishida davom etmoqda. Buning sababi shundaki, yuqori ishlash talab qilinmaydigan ko'plab ilovalar mavjud, ammo arzon narx muhim ahamiyatga ega. Shu bilan birga, katta hisoblash imkoniyatlariga ega bo'lgan mikrokontrollerlar mavjud bo'lib, ular real vaqt rejimida katta hajmdagi ma'lumotlarni qayta ishlash uchun foydalaniladigan raqamli signal protsessorlari (masalan, audio, video oqimlar).
Dasturlash
Mikrokontroller dasturlash odatda assembly tilida yoki Cda amalga oshiriladi, ammo Forth va Basic kabi boshqa tillar uchun kompilyatorlar mavjud. O'rnatilgan BASIC tarjimonlari ham qo'llaniladi.
MK uchun mashhur C kompilyatorlari:
GNU Compiler Collection - ARM, AVR, MSP430 va boshqa ko'plab arxitekturalarni qo'llab-quvvatlaydi
Kichik qurilma C kompilyatori - ko'plab arxitekturalarni qo'llab-quvvatlaydi
CodeVisionAVR (AVR uchun)
IAR (har qanday MK uchun)
WinAVR (AVR va AVR32 uchun)
Keil (8051 va ARM arxitekturasi uchun)
HiTECH (8051 va Microchip-dan PIC arxitekturasi uchun)
MK uchun mashhur BASIC kompilyatorlari:
MikroBasic (PIC, AVR, 8051 va ARM arxitekturalari)
Bascom (AVR va 8051 arxitekturasi)
FastAVR (AVR arxitekturasi uchun)
PICBasic (PIC arxitekturasi uchun)
Swordfish (PIC arxitekturasi uchun)
Dasturlarni disk raskadrovka qilish uchun dasturiy ta'minot simulyatorlari (mikrokontrollerning ishlashini taqlid qiluvchi shaxsiy kompyuterlar uchun maxsus dasturlar), sxema ichidagi emulyatorlar (o'rniga ishlab chiqilayotgan qurilmaga ulanishi mumkin bo'lgan mikrokontrollerni simulyatsiya qiluvchi elektron qurilmalar) va disk raskadrovka interfeysi. JTAG kabilar ishlatiladi.
|
| |
