Struktura wewnętrzna mikrokontrolera zamkniętego

1. Struktura wewnętrzna mikrokontrolera zamkniętego Kamil Smużyński

2. Spis treści • Rodzaje kontrolerów • Architektury • Rodzaje pamięci • Układ sterujący oraz wykonawczy • Pobór mocy • Porty • Peryferia • Zastosowanie • Literatura

3. Rodzaje kontrolerów • Wyróżniamy 3 typy kontrolerów: • z osobną pamięcią (procesory) • układy wymagające zewnętrznej pamięci co za tym idzie więcej linii wyprowadzonych, konieczna wyprowadzona magistrala programu, błędy w komunikacji złożoność układu końcowego • z dodatkową pamięcią (kontrolery) • mają udostępnioną magistrale poprzez porty zewnętrzne, przez co możemy rozszerzyć możliwości takiego kontrolera o dodatkową pamięć, kosztem ograniczenia ilości dostępnych wyprowadzeń • z wbudowana pamięcią (mikrokontrolery) • mikrokontrolery autonomiczne czyli mogą pracować samodzielnie w oparciu o własny bądź zewnętrzny zegar

4. Architektury • W zależności od struktury mapy pamięci wyróżniamy 3 typy architektur: • harwardzką • osobne magistrale danych i pamięci, różne długości słowa • zmodyfikowana Harwardzka • rozwiązanie pośrednie, zakłada wykorzystanie osobnych pamięci, ale dane i instrukcje o takiej samej długości słowa • von-Neumanna • wykorzystuje jedną szynę do danych i instrukcji, podział pamięci umowny, prostsza w budowie, wolniejsza, bardziej podatna na błędy programisty

5. Harwardzka

6. von-Neumanna

7. Rodzaje pamięci • W zależności od potrzeby, w kontrolerach stosowanych jest kila rodzajów pamięci: • RAM – szybka, ulotna, stosowana do rejestrów • ROM – stała tylko do odczytu; tryby serwisowe, dane producentów • EEPROM – odmiana EPROM – może być kasowana elektrycznie • FLASH – dość popularna ze względu na większą szybkość niż EEPROM, zapewnia większą ilość cykli zapisu i kasowania

8. Układ sterujący oraz wykonawczy • układa sterujący • odpowiedzialny jest za odpowiednie sterowanie szyną danych i przesyłanie informacji pomiędzy odpowiednimi blokami • Układ wykonawczy • realizacja operacji za pomocą • jednostki arytmetyczno-logicznej ALU • akumulatora • rejestrów

9. Jądro mikrokontrolera

10. Pobór mocy • Ze względu na rygorystyczne wymagania stawiane mikrokontrolerom posiadają w swojej strukturze dodatkowe systemy redukujące pobór mocy. • osobne zegary taktujące – szybszy i wolniejszy • odłączanie niektórych peryferii np. przet. ADC • tryby głębokiego uśpienia

11. Porty • Do komunikacji ze światem zewnętrznym służą dostępne porty kontrolera. W zależności od wielkości obudowy dostępna jest różna ilość wyprowadzeń. • Typy portów: • dwukierunkowe • wejściowe • wyjściowe • Rodzaje linii portów: • z otwartym obwodem drenu tranzystora • o zwiększonej obciążalności • Porty dodatkowo mogą pełnić kilka różnych funkcji zależnie od kontrolera. Z tego względu konieczne jest przełączanie i kontrola tych zasobów.

12. Peryferia • Dodatkowe bloki w strukturze zwiększające funkcjonalność kontrolera tj.: • Bloki portów wejścia/wyjścia • Timery • Przetworniki cyfrowo-analogowe • Interfejsy szeregowe np. I2C, SPI, UART • PWM

13. Zastosowanie • Małe mikrokontrolery stosuje się w aplikacjach nie wymagających dużej mocy obliczeniowej i są stosowane między innymi w: • zabawkach • systemach płynnego startu silników • inteligentnych czujnikach • odświeżaczach powietrza • pilotach zdalnego sterowania • prostych alarmach • do kontroli klawiatury • przesyłania informacji • sterowania oświetleniem • w automatyce • i wiele innych…

14. Literatura • Mariusz Nowak www.cs.put.poznan.pl/mnowak/KSS/ mikrokontrolery.ppt • www.atmel.com • dokumentacja ATtiny4 • www.microchip.com • dokumentacja PIC10F200

15. Dziękuję za uwagę