اشنایی با میکروکنترلر ها

میکروکنترلر ها یکی از بهترین اختراعات بشر به منظور سهولت در  انجام کارها بود.

این قطعه در مدار های الکتریکی استفاده می شود برای همین هم به شما توضیح می دهیم که این قطعه چیست و چه کاربردی دارد.

میکروکنترلر ها مهم ترین نقش را در دنیای پیشرفته و دیجیتالی امروز ایفا می کند.

در این مقاله هم قصد داریم درباره میکروکنترلر ها صحبت کنیم و ان را به شما معرفی کنیم.

آشنایی با نوع ساختار IC ها: 

قبل ازاینکه به شما میکروکنترلر ها را معرفی کنیم باید یک شناخت کلی از مدارات مجتمع داشته باشیم.

برخی از ای سی ها وجود دارند که از چیده شدن چند ترانزیستور ساخته شده اند.

این عمل باعث شده که کار برای طراحان مدارات بسیار راحت تر بشود.

نوع دیگری از ای سی ها وجود دارد که ساخته شده بر پایه گیت های AND و OR می باشد.

با متصل شدن چندین گیت در درون ای سی ها عملیات بسیار گسترده ای انجام و اجرا می شود.

پیشرفته ترین نوع ای سی های گیت دار ، ای سی هایی با عنوان (processor) یا همان پروسسور می باشد که انجام دهنده عملیات متنوع ریاضی می باشد.

این نوع از ای سی ها توانایی انجام عملیات ضرب ف جمع و تقسیم می باشند .

در مدل های جدید این ای سی ها دست به عملیات پیچیده تر نیز می زنند.

اصطلاح سایز بیتی یک میکروپروسسور یا میکروکنترلر:

این اصطلاح در واقع مربوط به این می باشد که هر میکروپروسسور و یا میکروکنترلر عملیات ریاضی خود را روی چند بیت انجام می دهد.

مثلا میکروکنترلر های نوع AVR از نوع 8 بیتی می باشد.

این یعنی عملیات جمع و تفریق و … به صورت همزمان بر روی هر کدام از 8 بیت انجام می دهد.

اما در مدل ARM این عملیات اجرایی بر روی 32 بیت به صورت همزمان پیاده سازی و اجرا می شود.

با چیزی که درباره ARM  و AVR  گفته شد می توان به برتری مدل ARM  نسبت به مدل  AVR پی برد چرا که سرعت عملیاتی بالا تری دارد.

میکروکنترلر های نوع ARM 4 برابر سرعت بیشتری دارند چرا که سرعت به صورت نمایی و غیرخطی افزایش می یابد.

میکروپروسسور چیست؟

باید توجه داشت که میکروکنترلر ها و میکرو پرسسور ها اصلا یکسان نیستند و مفاهیم متفاوتی دارند که نباید انها را با هم اشتباه گرفت.

در واقع میکروپروسسور ها مغز اصلی سیستم هستند.

وظیفه این میکروپروسسور ها محاسبات ، اطلاع رسانی به سایر واحد ها، جابجایی اطلاعات و بیت ها می باشد.

برای اینکه یک میکروپروسسور ها عملیات خود را انجام دهند نیازمند حافظه هستند.

تفاوت میکروکنترلر ها و میکروپروسسور:

در واقع میکروکنترلر واحدی می باشد که در ان علاوه بر  یک میکروپروسسور داخلی دارای اجزای جانبی (peripheral) نیز هست.

این اجزا شامل واحد های خروجی و ورودی ، انواع مبدل ها ، انواع حافظه و … می باشد.

برای فهمیدن بهتر این مطلب تصور کنید که برای کامپیوترتان یک CPU) central processor unit) خریداری کرده اید این CPU در واقع به تنهایی کاربردی نداردو نیاز است که حتما حافظه، درایور CD، مادربورد، پورت‌های ورودی/خروجی و سایر قطعات مورد نیاز را تهیه کنید.

در واقع میکروکنترلر یک کامپیوتر All In One  می باشد که دارای تمامی لوازم جانبی درون خودش می باشد.

برند ها و انواع مختلف ساخته شده میکروکنترلر ها همگی بر اساس تفاوت در این لوازم جانبی دسته بندی شده اند.

اجزای سازنده میکروکنترلر ها: 

1 ) Oscillator یانوسان ساز: از این قطعه به منظور ایجاد پالس های موردنیاز قلب میکروکنترلر استفاده می گردد.

2) مبدل های سیگنال دیجیتال به انالوگ و بالعکس (ADC / DAC)

3) حافظه ی برنامه با ظرفیت های متفاوت

4 ) حافظه EEPROM : این نوع حافظه با ساختار داخلی که دارد می تواند اطلاعات را درون خودش ذخیره نماید و چنانچه منبع ذخیره قطع گردد نیز اطلاعات پاک نمی شود.

از این نوع از حافظه برای اطلاعات مهم و اصلی استفاده می شود.

5) حافظه RAM : از این نوع از حافظه برای ذخیره نمودن اطلاعات در هنگام عملیات و محاسبات استفاده می گردد.

در این حالت دیتا ذخیره کلی نشده و با قطع نمودن منبع تغذیه ، پاک می شود.

6) واحد PWM : واحد تولید سیگنال پالس با عرض متغیر که برای راه­ اندازی موتورها بسیار کاربردی می باشد.

7) واحد ورودی و خروجی (I/O)

8) مرتبط شدن با دنیای بیرون به وسیله پروتکل های مختلف ارتباط سریال

9)تقویت کننده عملیاتی

10) پورت های USB

11)  RTC) Real Time Clock)

12) ارتباط صنعتی CAN

نکاتی درباره میکروکنترلرها:

در مدل های متفاوت هر برند قطعات و المانهای زیادی وجود دارد که هر کدام از انها دارای کاربردی مخصوص به خود می باشند.

میکروکنترلرهای ARM نبست به مدل های AVR جدیدتر هستند و به همان میزان دارای قطعات داخلی جدید تر و پیچیده تر هستند.

دنیای امروز در واقع به سمت SOC) System On Chip)  روی اورده است و در حال پیشرفت است و تعداد زیادی ماژول مختلف بر روی یک برد کوچک جمع می شوند.

مازول هایی از مدل های پیشرفته بلوتوث ، WI-FI و … همه در دنیای SOC  بر روی یک IC کوچک جمع گردیده اند.