Kinh Nghiệm về Chip mcu là gì Chi Tiết
Hà Huy Tùng Nguyên đang tìm kiếm từ khóa Chip mcu là gì được Update vào lúc : 2022-03-06 09:54:14 . Với phương châm chia sẻ Kinh Nghiệm Hướng dẫn trong nội dung bài viết một cách Chi Tiết 2022. Nếu sau khi Read Post vẫn ko hiểu thì hoàn toàn có thể lại Comments ở cuối bài để Mình lý giải và hướng dẫn lại nha.
MCU là gì ? nó viết tắt của microcontroller unit – Bộ vi điều khiển MCU là một máy tính nhỏ trên một chip bán dẫn tích hợp. Trong thuật ngữ tân tiến, nó tương tự nhưng kém tinh vi hơn những khối mạng lưới hệ thống trên chip SoC. Một vi điều khiển chứa một hoặc nhiều CPU (lõi bộ xử lý) cùng với bộ nhớ và những thiết bị ngoại vi đầu vào/ đầu ra được lập trình.
Nội dung chính
- Lịch sử phát triển MCUSố lượng và ngân sách sản xuất MCUChi phí sản xuất MCUMáy tính nhỏ nhất thế giớiThiết kế nhúng là gìNgắt vi điều khiển MCU là gìChương trình lập trình cho MCUCác tính năng khác của vi điều khiển MCUMCU Tích hợp caoMôi trường lập trình MCU là gì ?Các loại vi điều khiển MCU phổ biếnĐộ trễ ngắt của MCU là gìCác yếu tố khác ảnh hưởng đến độ trễ ngắt gồm có:Công nghệ bộ nhớ trên MCUDữ liệuPhần sụn firmware của MCU là gìVideo liên quan
Bạn đang xem: Mcu là gì
Bộ nhớ chương trình tàng trữ như RAM, flash NOR hoặc ROM OTP cũng thường được gồm có trên chip. Bộ vi điều khiển MCU được thiết kế cho những ứng dụng nhúng, trái ngược với bộ vi xử lý được sử dụng trong máy tính thành viên hoặc những ứng dụng mục tiêu khác.
Vi điều khiển được sử dụng trong những sản phẩm và thiết bị điều khiển tự động, như khối mạng lưới hệ thống điều khiển động cơ ô tô, thiết bị y tế cấy ghép, điều khiển từ xa, máy văn phòng, dụng cụ điện, đồ chơi và những khối mạng lưới hệ thống nhúng khác.
Bằng cách giảm kích thước và ngân sách so với thiết kế sử dụng bộ vi xử lý, bộ nhớ và thiết bị đầu vào/đầu ra riêng biệt, bộ vi điều khiển giúp tiết kiệm cho nhiều thiết bị. Trong toàn cảnh internet vạn vật (IoT), vi điều khiển MCU là một giải pháp kinh tế tài chính và phổ biến, tiếp nhận tài liệu cảm ứng và kích hoạt những thiết bị theo lập trình.
Một số vi điều khiển hoàn toàn có thể sử dụng 4 bit và hoạt động và sinh hoạt giải trí ở tần số thấp như 4 kHz, cho mức tiêu thụ điện năng thấp (một số trong những lượng milliwatt hoặc microwatt). Chúng thường có hiệu suất cao chờ đón một sự kiện như nhấn nút hoặc ngắt. Nhờ tiêu thụ năng lượng trong chính sách chờ thấp (đồng hồ CPU và hầu hết những thiết bị ngoại vi tắt) khiến nó rất phù hợp cho những ứng dụng sử dụng pin cần thời gian hoạt động và sinh hoạt giải trí dài.
Các bộ vi điều khiển khác cũng hoàn toàn có thể phục vụ những vai trò quan trọng về hiệu năng, trong đó chúng hoàn toàn có thể cần hoạt động và sinh hoạt giải trí in như bộ xử lý tín hiệu số (DSP), với tốc độ xung nhịp cao hơn và tiêu thụ điện năng nhiều hơn nữa.
Lịch sử phát triển MCU
Một cuốn sách ghi nhận những kỹ sư TI Gary Boone và Michael Cochran với việc tạo thành công bộ vi điều khiển đầu tiên vào năm 1971. Kết quả việc làm của tớ là TMS 1000, được bán trên thị trường vào năm 1974. Nó phối hợp bộ nhớ chỉ đọc, bộ nhớ đọc/ghi, bộ xử lý và đồng hồ trên một chip và được nhắm tiềm năng vào những khối mạng lưới hệ thống nhúng.
Trong trong năm đầu đến giữa thập niên 1970, những nhà sản xuất thiết bị điện tử Nhật Bản đã khởi đầu sản xuất bộ vi điều khiển cho ô tô, gồm có MCU 4 bit trong xe hơi, cần gạt nước tự động, khóa điện tử, bảng điều khiển và MCU 8 bit để điều khiển động cơ.
Một phần để đáp ứng với sự tồn tại của MCU TMS 1000, Intel đã phát triển một khối mạng lưới hệ thống máy tính trên chip được tối ưu hóa cho những ứng dụng điều khiển, Intel 8048, được thương mại lần đầu tiên vào năm 1977. Nó phối hợp RAM và ROM trên cùng một con chip với bộ vi xử lý. Nó được ứng dụng rộng rãi với hơn một tỷ bàn phím PC. Vào thời điểm đó, Chủ tịch của Intel, Luke J. Valenter, đã tuyên bố rằng vi điều khiển (MCU) là một trong những sản phẩm thành công nhất trong lịch sử của công ty và ông đã mở rộng ngân sách phát triển dành riêng cho bộ vi điều khiển thêm 25%.
Vi điều khiển ATmega
Hầu hết những vi điều khiển tại thời điểm này còn có những biến thể. Một vài loại có bộ nhớ chương trình EPROM, với một hiên chạy cửa số thạch anh trong suốt được cho phép nó hoàn toàn có thể xóa khi tiếp xúc với tia cực tím Những con chip hoàn toàn có thể xóa được thường được sử dụng trong nguyên mẫu.
Biến thể khác là ROM hoặc PROM biến thể chỉ được lập trình một lần. Về sau, đôi khi thuật ngữ OTP được sử dụng, viết tắt của “lập trình một lần”. Trong một vi điều khiển OTP, PROM thường có cùng loại với EPROM, nhưng chip không còn hiên chạy cửa số thạch anh; nên nó không thể bị xóa. Các phiên bản hoàn toàn có thể xóa được yêu cầu những có hiên chạy cửa số thạch anh, chúng đắt hơn đáng kể so với những phiên bản OTP.
Công nghệ EEPROM đã có sẵn trước thời điểm này, nhưng EEPROM đắt hơn và kém bền hơn, khiến nó không phù phù phù hợp với những bộ vi điều khiển sản xuất hàng loạt ngân sách thấp. Cùng năm đó, Atmel đã ra mắt bộ vi điều khiển đầu tiên sử dụng bộ nhớ Flash, một loại EEPROM đặc biệt. Các công ty khác nhanh gọn tuân theo với cả hai loại bộ nhớ.
Ngày nay, vi điều khiển có mức giá rẻ và sẵn có cho những người dân dân có sở thích, với những hiệp hội trực tuyến lớn xung quanh những bộ xử lý nhất định.
Số lượng và ngân sách sản xuất MCU
Năm 2002, khoảng chừng 55% tổng số CPU được bán trên thế giới là bộ vi điều khiển và bộ vi xử lý 8 bit.
Một vi điều khiển 8-bit gồm có một CPU chạy ở 12 MHz, 128 byte của RAM , 2048 byte của EPROM , và I / O trong cùng một chip
Hơn hai tỷ bộ vi điều khiển 8 bit đã được bán vào năm 1997, và theo Semico, hơn bốn tỷ bộ vi điều khiển 8 bit đã được bán trong năm 2006. Gần đây, Semico đã tuyên bố thị trường MCU tăng 36,5% trong năm 2010 và 12% trong năm 2011.
Một ngôi nhà điển hình ở một quốc gia phát triển hoàn toàn có thể chỉ có bốn bộ vi xử lý đa năng nhưng có tầm khoảng chừng ba chục bộ vi điều khiển. Một chiếc ôtô tầm trung thông thường có tầm khoảng chừng 30 bộ vi điều khiển. Chúng cũng hoàn toàn có thể được tìm thấy trong nhiều thiết bị điện như máy giặt, lò vi sóng và điện thoại.
Trong lịch sử, phân khúc 8 bit đã thống trị thị trường MCU. Năm 2011 vi điều khiển 16 bit trở thành loại MCU có khối lượng lớn số 1, lần đầu tiên vượt qua những thiết bị 8 bit IC Insights tin rằng thị trường MCU sẽ trải qua những thay đổi đáng kể trong năm năm tới với những thiết bị 32 bit liên tục chiếm thị phần to hơn về lệch giá và khối lượng đơn vị.
Vào năm 2022, MCU 32 bit chiếm 55% lệch giá của vi điều khiển Và chiếm 38% trong tống số lô hàng vi điều khiển trong năm 2022, trong khi những thiết bị 16 bit sẽ đại diện 34% tổng số thiết kế và 4/8 bit được Dự kiến là 28% số đơn vị được bán trong năm đó.
Thị trường MCU 32 bit dự kiến sẽ tăng nhanh do nhu yếu về độ đúng chuẩn cao hơn trong những khối mạng lưới hệ thống xử lý nhúng và sự tăng trưởng trong link sử dụng Internet IoT. Trong vài năm tới, MCU 32 bit phức tạp dự kiến sẽ chiếm hơn 25% hiệu suất xử lý trong xe hơi.
Chi phí sản xuất MCU
Có thể dưới 0,1 đô la mỗi đơn vị. Chi phí đã tụt giảm theo thời gian, với giá rẻ nhất 8-bit vi điều khiển là có sẵn với giá dưới 0,03 USD vào năm 2022, và một số trong những 32-bit vi điều khiển khoảng chừng $ 1 cho số lượng tương tự.
Vào năm 2012, sau một cuộc khủng hoảng rủi ro cục bộ toàn cầu, một sự sụt giảm lệch giá thường niên tồi tệ nhất và giá cả trung bình giảm 17%, tụt giảm nhất Tính từ lúc trong năm 1980, giá trung bình cho một vi điều khiển là 0,88 đô la Mỹ (0,69 đô la cho 4 – 8 bit, 0,59 đô la cho 16 bit, 1,76 đô la cho 32 bit). Năm 2012, lệch giá cả vi điều khiển 8 bit trên toàn thế giới là khoảng chừng 4 tỷ USD, trong khi đó, vi điều khiển 4 bit cũng luôn có thể có lệch giá đáng kể.
Trong năm 2015, những bộ vi điều khiển 8 bit hoàn toàn có thể được mua với giá $ 0,11 (1.000 đơn vị), 16-bit với giá $ 0,385 (1.000 đơn vị) và 32-bit với giá $ 0,378 (1.000 đơn vị, nhưng ở mức $ 0,35 cho 5.000).
Trong năm 2022, những bộ vi điều khiển 8 bit hoàn toàn có thể được mua với giá 0,03 đô la, 16 bit với giá 0,393 (1.000 đơn vị, nhưng ở mức 0,563 đô la cho 100 hoặc 0,349 cho một cuộn 2.000), và 32 bit với giá 0,503 (1.000 đơn vị, nhưng ở mức $ 0,466 cho 5.000). Một số bộ vi điều khiển 32 bit có mức giá thấp hơn, tính theo đơn vị một, hoàn toàn có thể có mức giá $ 0,891.
Máy tính nhỏ nhất thế giới
Vào ngày 21 tháng 6 năm 2022, “máy tính nhỏ nhất thế giới” đã được Đại học Michigan công bố. Thiết bị này là “khối mạng lưới hệ thống cảm ứng không dây và pin có kích thước 0,04mm3 hiệu suất 16nW với bộ xử lý Cortex-M0 + tích hợp và tiếp xúc quang học” Nó có kích thước nhỏ hơn một hạt gạo.
Thiết bị được tích hợp RAM, tế bào quang điện, bộ xử lý và bộ truyền phát không dây . Vì chúng quá nhỏ để trang bị ăng ten vô tuyến thông thường, chúng nhận và truyền tài liệu bằng ánh sáng. Thiết bị này còn có kích thước bằng 1/10 so với máy tính có kích thước kỷ lục thế giới được IBM tuyên bố trước đó vào tháng 3 năm 2022, nó có một triệu bóng bán dẫn, giá tiền sản xuất thấp hơn 0,1 đô la.
Thiết kế nhúng là gì
Một vi điều khiển hoàn toàn có thể được xem là một khối mạng lưới hệ thống khép kín với bộ xử lý, bộ nhớ và những thiết bị ngoại vi và hoàn toàn có thể được sử dụng như một khối mạng lưới hệ thống nhúng. Phần lớn những bộ vi điều khiển đang sử dụng ngày này được nhúng vào những máy móc khác, như ô tô, điện thoại, thiết bị và thiết bị ngoại vi cho những khối mạng lưới hệ thống máy tính.
Trong khi một số trong những khối mạng lưới hệ thống nhúng rất tinh vi, nhiều khối mạng lưới hệ thống có yêu cầu tối thiểu về bộ nhớ, không còn hệ điều hành và độ phức tạp phần mềm thấp. Các thiết bị đầu vào và đầu ra điển hình gồm có công tắc nguồn, rơle, solenoids, đèn LED, màn hình hiển thị tinh thể lỏng nhỏ hoặc tùy chỉnh, thiết bị tần số vô tuyến và cảm ứng cho tài liệu như nhiệt độ, độ ẩm, mức độ ánh sáng, vv
Các khối mạng lưới hệ thống nhúng thường không còn bàn phím, màn hình hiển thị, ổ cứng, máy in hoặc những thiết bị I/O dễ nhận ra khác của máy tính thành viên.
Ngắt vi điều khiển MCU là gì
Vi điều khiển phải đáp ứng phản ứng thời gian thực (hoàn toàn có thể Dự kiến được, tuy nhiên không nhất thiết phải nhanh) đối với những sự kiện trong khối mạng lưới hệ thống nhúng mà chúng đang điều khiển.
Khi một số trong những sự kiện xảy ra, một khối mạng lưới hệ thống ngắt hoàn toàn có thể báo hiệu cho bộ xử lý tạm dừng xử lý chuỗi lệnh hiện tại và khởi đầu một dịch vụ ngắt (ISR hoặc “trình xử lý ngắt”) sẽ thực hiện bất kỳ xử lý nào được yêu cầu nhờ vào nguồn của ngắt, trước khi quay lại chuỗi lệnh ban đầu.
Các nguồn ngắt hoàn toàn có thể phụ thuộc vào thiết bị và thường gồm có những sự kiện như tràn bộ đếm thời gian bên trong, hoàn thành xong quy đổi tương tự sang kỹ thuật số, thay đổi mức logic trên đầu vào như nút được nhấn và tài liệu nhận được trên link truyền thông.
Trong trường hợp tiêu thụ năng lượng thấp, những ngắt cũng hoàn toàn có thể đánh thức vi điều khiển khỏi trạng thái ngủ hiệu suất thấp nơi bộ xử lý bị dừng cho tới lúc được yêu cầu làm điều gì đó bởi một sự kiện ngoại vi.
Chương trình lập trình cho MCU
Thông thường những chương trình được lập trình cho vi điều khiển phải phù phù phù hợp với bộ nhớ trên chip có sẵn, vì sẽ tốn kém khi trang bị một khối mạng lưới hệ thống với bộ nhớ ngoài, hoàn toàn có thể mở rộng.
Trình biên dịch được sử dụng để quy đổi cả mã ngôn từ cấp cao và mã assembly thành mã máy nhỏ gọn để tàng trữ trong bộ nhớ của cục vi điều khiển MCU. Tùy thuộc vào thiết bị, bộ nhớ chương trình hoàn toàn có thể là vĩnh viễn, bộ nhớ chỉ đọc chỉ hoàn toàn có thể được lập trình tại nhà máy sản xuất hoặc hoàn toàn có thể là bộ nhớ flash hoàn toàn có thể thay đổi hoặc bộ nhớ chỉ đọc hoàn toàn có thể xóa.
Các nhà sản xuất thường sản xuất những phiên bản đặc biệt của cục điều khiển MCU của tớ để giúp phát triển phần cứng và phần mềm của khối mạng lưới hệ thống đích. Ban đầu chúng gồm có những phiên bản EPROM có “hiên chạy cửa số” trên đỉnh thiết bị, qua đó bộ nhớ chương trình hoàn toàn có thể bị xóa bởi ánh sáng cực tím , sẵn sàng để lập trình lại sau một quy trình lập trình (“ghi”) và kiểm tra. Từ năm 1998, những phiên bản EPROM rất hiếm và đã được thay thế bằng EEPROM và flash, dễ sử dụng hơn (hoàn toàn có thể xóa bằng điện tử) và rẻ hơn để sản xuất.
Các phiên bản khác của chương trình hoàn toàn có thể có sẵn khi ROM được truy cập như một thiết bị bên phía ngoài thay vì bộ nhớ trong, tuy nhiên những phiên bản này đang trở nên hiếm do sự sẵn có rộng rãi của những lập trình viên vi điều khiển giá rẻ.
Việc sử dụng những thiết bị lập trình trên bộ vi điều khiển MCU hoàn toàn có thể được cho phép update chương trình firmware hoặc được cho phép sửa đổi đối với những sản phẩm đã được lắp ráp nhưng không được xuất xưởng. Bộ nhớ lập trình được cũng giảm thời gian dẫn thiết yếu để triển khai một sản phẩm mới.
Một bộ vi điều khiển MCU tùy chỉnh phối hợp một khối logic kỹ thuật số hoàn toàn có thể được thành viên hóa cho kĩ năng xử lý tương hỗ update, những thiết bị ngoại vi và giao diện phù phù phù hợp với yêu cầu của ứng dụng. Một ví dụ là AT91CAP từ Atmel .
Các tính năng khác của vi điều khiển MCU
MCU thường chứa từ vài đến hàng trăm chân đầu vào/đầu ra cho mục tiêu chung (GPIO). Các chân GPIO hoàn toàn có thể thông số kỹ thuật theo trạng thái đầu vào hoặc đầu ra. Khi những chân GPIO được thông số kỹ thuật ở trạng thái đầu vào, chúng thường được sử dụng để đọc những cảm ứng hoặc tín hiệu bên phía ngoài. Được thông số kỹ thuật ở trạng thái đầu ra, chân GPIO hoàn toàn có thể điều khiển những thiết bị bên phía ngoài như đèn LED hoặc động cơ, nhưng thường là gián tiếp thông qua những linh phụ kiện hiệu suất cao bên phía ngoài.
Nhiều khối mạng lưới hệ thống nhúng cần đọc những cảm ứng tạo ra tín hiệu tương tự. Đây là mục tiêu của cục quy đổi tương tự sang số (ADC). Vì bộ xử lý được xây dựng để lý giải và xử lý tài liệu số, tức là một trong và 0, nên chúng không thể làm bất kể điều gì với những tín hiệu tương tự hoàn toàn có thể được gửi đến thiết bị.
Xem thêm: Nghĩa Của Từ Celery Là Gì, Nghĩa Của Từ Celery, Celery Là Gì
Vì vậy, bộ quy đổi tương tự sang số được sử dụng để quy đổi tài liệu đến thành một dạng mà bộ xử lý hoàn toàn có thể nhận ra. Một tính năng ít phổ biến hơn trên một số trong những bộ vi điều khiển là bộ quy đổi tín hiệu số sang tương tự (DAC) được cho phép bộ xử lý phát tín hiệu tương tự hoặc mức điện áp.
Ngoài những bộ quy đổi, nhiều bộ vi xử lý nhúng cũng gồm có nhiều bộ định thời rất khác nhau. Một trong những loại bộ định thời phổ biến nhất là bộ định thời PIT. Bộ PIT hoàn toàn có thể đếm ngược từ một số trong những giá trị về 0 hoặc tối đa dung tích của thanh ghi đếm về 0. Khi nó đạt đến 0, nó sẽ gửi một ngắt đến bộ xử lý chỉ ra rằng nó đã kết thúc đếm. Điều này rất hữu ích cho những thiết bị như máy điều chỉnh nhiệt, định kỳ kiểm tra nhiệt độ xung quanh chúng để xem chúng có cần bật điều hòa, bật máy sưởi, v.v.
Khối điều chính sách rộng xung chuyên được dùng (PWM) giúp CPU hoàn toàn có thể điều khiển bộ biến hóa hiệu suất , tải điện trở , động cơ , v.v. mà không cần sử dụng nhiều tài nguyên CPU trong những vòng lặp hẹn giờ ngặt nghèo.
Một khối thu/phát không đồng bộ (UART) được cho phép nhận và truyền tài liệu qua một link nối tiếp với rất ít tải trên CPU. Phần cứng trên những vi điều khiển MCU chuyên được dùng cũng thường gồm có những kĩ năng tiếp xúc với những thiết bị (chip) khác ở những định dạng kỹ thuật số như Mạch tích hợp (I²C), Giao diện ngoại vi nối tiếp (SPI), Bus nối tiếp vạn năng (USB) và Ethernet .
MCU Tích hợp cao
Bộ vi điều khiển MCU hoàn toàn có thể không triển khai địa chỉ bên phía ngoài hoặc bus tài liệu vì chúng tích hợp RAM và bộ nhớ không mất tài liệu trên cùng một chip với CPU. Sử dụng ít chân hơn, chip hoàn toàn có thể được đặt trong một gói nhỏ hơn, rẻ hơn nhiều.
Vi điều khiển CMOS nhờ vào cơ sở PIC12C508 8 bit, tích hợp EEPROM/EPROM/ROM do Microchip Technology sản xuất bằng quy trình 1200 nanomet
Tích hợp bộ nhớ và những thiết bị ngoại vi khác trên một chip duy nhất làm tăng ngân sách của chip đó, nhưng thường dẫn đến giảm toàn bộ ngân sách tổng của khối mạng lưới hệ thống nhúng. Ngay cả khi ngân sách CPU có những thiết bị ngoại vi tích hợp cao hơn một chút ít so với ngân sách của CPU và những thiết bị ngoại vi bên phía ngoài, việc có ít chip hơn thường được cho phép một bảng mạch nhỏ hơn và rẻ hơn, và giảm thời gian thiết yếu để lắp ráp và kiểm tra bảng mạch, có xu hướng giảm tỷ lệ lỗi lắp ráp hoàn thiện.
Bộ vi điều khiển MCU là một mạch tích hợp đơn, thường có những tính năng sau:
Đơn vị xử lý trung tâm – từ nhỏ và đơn giản 4-bit đến phức tạp 32-bit hoặc 64-bitBộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên (RAM)ROM , EPROM , EEPROM hoặc bộ nhớ Flash để tàng trữ chương trình vận hànhCác đầu vào và đầu ra riêng biệt, được cho phép trấn áp hoặc phát thực trạng thái logic của một chân riêng lẻCổng nối tiếp đầu vào/đầu ra như cổng nối tiếp (UARTs)Các tiếp xúc truyền thông nối tiếp khác ví như I²C , Giao diện ngoại vi nối tiếp và Mạng để link hệ thốngCác khối ngoại vi như bộ hẹn giờ, bộ đếm sự kiện, bộ tạo PWM và bộ giám sátBộ tạo xung nhịp – thường là bộ tạo xấp xỉ tinh thể thạch anh, bộ cộng hưởng hoặc mạch RCĐôi khi thường gồm có bộ quy đổi tương tự sang số, một số trong những gồm có bộ quy đổi kỹ thuật số sang tương tựMạch lập trình và mạch tương hỗ gỡ lỗi
Việc tích hợp này làm giảm đáng kể số lượng chip và số lượng không khí bảng mạch và dây điện thiết yếu để sản xuất những khối mạng lưới hệ thống tương đương bằng phương pháp sử dụng những chip riêng biệt. Hơn nữa, đặc biệt trên những thiết bị năng lượng thấp, mỗi chân (pin) hoàn toàn có thể tiếp xúc với một số trong những thiết bị ngoại vi bên trong, với hiệu suất cao pin được lập trình bằng phần mềm. Điều này được cho phép những chân MCU được sử dụng trong nhiều ứng dụng hơn so với những chân có hiệu suất cao chuyên được dùng.
Bộ vi điều khiển MCU đã được chứng tỏ là rất phổ biến trong những khối mạng lưới hệ thống nhúng Tính từ lúc lúc được ra mắt vào trong năm 1970.
Một số bộ vi điều khiển MCU sử dụng kiến trúc Harvard : những bus bộ nhớ riêng để hướng dẫn và tài liệu, được cho phép truy cập ra mắt đồng thời. Khi sử dụng kiến trúc Harvard, những hướng dẫn cho bộ xử lý hoàn toàn có thể có kích thước bit khác với chiều dài của cục nhớ trong và những thanh ghi; ví dụ: hướng dẫn 12 bit được sử dụng với những thanh ghi tài liệu 8 bit.
Các nhà sản xuất vi điều khiển MCU thường thiết kế tần số hoạt động và sinh hoạt giải trí và khối mạng lưới hệ thống linh hoạt trước những yêu cầu từ thị trường của người tiêu dùng và phải cân đối nhu yếu giảm thiểu kích thước chip so với hiệu suất cao tương hỗ update.
Kiến trúc vi điều khiển MCU rất rất khác nhau. Một số thiết kế gồm có những lõi vi xử lý đa năng, với một hoặc nhiều hiệu suất cao ROM, RAM hoặc I/O được tích hợp. Một tập lệnh của cục vi điều khiển MCU thường có nhiều hướng dẫn để làm cho những chương trình điều khiển nhỏ gọn hơn.
Ví dụ, bộ MCU đa năng hoàn toàn có thể yêu cầu một số trong những hướng dẫn để kiểm tra một bit trong thanh ghi nếu bit được đặt, trong đó MCU hoàn toàn có thể có một lệnh duy nhất để đáp ứng hiệu suất cao thường được yêu cầu.
Theo truyền thống, vi điều khiển không còn bộ xử lý toán học, vì vậy những phép toán dấu phẩy động được thực hiện bằng phần mềm. Tuy nhiên, một số trong những thiết kế mới gần đây gồm có những tính năng được tối ưu hóa của FPU và DSP. Một ví dụ là loại nhờ vào PIC32 MIPS của Microchip.
Môi trường lập trình MCU là gì ?
Các bộ vi điều khiển ban đầu chỉ được lập trình bằng ngôn từ assembly, nhưng những ngôn từ lập trình cấp cao khác, như C , Python và JavaScript, lúc bấy giờ cũng khá được sử dụng phổ biến cho vi điều khiển và những khối mạng lưới hệ thống nhúng.
Trình biên dịch cho những ngôn từ cấp cao thường sẽ có một số trong những hạn chế nhưng cũng luôn có thể có một số trong những tăng cấp cải tiến để tương hỗ tốt hơn những đặc tính của vi điều khiển. Một số vi điều khiển có môi trường tự nhiên thiên nhiên để tương hỗ phát triển ứng dụng. Các nhà đáp ứng vi điều khiển thường đáp ứng những công cụ miễn phí để thuận tiện và đơn giản lập trình và ứng dụng trên phần cứng của tớ.
Các bộ vi điều khiển có phần cứng đặc biệt hoàn toàn có thể yêu cầu những ngôn từ không chuẩn của riêng họ, ví dụ như SDCC cho 8051. Các trình biên dịch cũng hoàn toàn có thể chứa những tính năng không tiêu chuẩn, ví dụ như MicroPython.
Phần mềm biên dịch cũng luôn có thể có sẵn cho một số trong những vi điều khiển. Ví dụ, BASIC trên những bộ vi điều khiển MCU Intel 8052 ; BASIC và FORTH trên Zilog Z8 cũng như một số trong những thiết bị tân tiến. Thông thường những trình biên dịch tương hỗ lập trình tương tác .
Mô phỏng có sẵn cho một số trong những vi điều khiển. Điều này được cho phép nhà phát triển phân tích hành vi của vi điều khiển và chương trình của tớ sẽ ra làm sao trong thực tế. Một trình giả lập sẽ hiển thị trạng thái bộ xử lý bên trong và cả trạng thái đầu ra, cũng như được cho phép những tín hiệu đầu vào được tạo ra.
Mặc dù hầu hết những trình giả lập sẽ bị hạn chế do không thể mô phỏng nhiều phần cứng rất khác nhau trong một khối mạng lưới hệ thống, chúng hoàn toàn có thể thực hiện những điều kiện khó hoàn toàn có thể tái tạo theo cách thực hiện trong thực tế và hoàn toàn có thể là cách nhanh nhất có thể để gỡ lỗi và phân tích những vấn đề.
Các bộ vi điều khiển mới gần đây thường được tích phù phù hợp với mạch gỡ lỗi trên chip khi được trình giả lập trong mạch (ICE) truy cập thông qua JTAG , được cho phép gỡ lỗi firmware với trình gỡ lỗi. ICE thời gian thực hoàn toàn có thể được cho phép xem hoặc thao tác những trạng thái nội bộ trong khi chạy. ICE truy tìm hoàn toàn có thể ghi lại chương trình đã thực hiện và trạng thái MCU trước/sau điểm kích hoạt.
Các loại vi điều khiển MCU phổ biến
Có hàng tá kiến trúc và nhà sản xuất vi điều khiển gồm có:
ARM core processors (nhiều nhà sản xuất)ARM Cortex-M cores sử dụng cho những ứng dụng rõ ràng khác nhauMicrochip Technology Atmel AVR (8-bit), AVR32 (32-bit) và AT91SAM (32-bit)Cypress Semiconductor’s M8C core sử dụng trên những PSoC (Programmable System-on-Chip)Freescale ColdFire (32-bit) và S08 (8-bit)Freescale 68HC11 (8-bit) và nhiều chủng loại khác thuộc họ Motorola 6800Intel 8051 được sản xuất bởi NXP Semiconductors và nhiều nhà sản xuất khácInfineon: 8-bit XC800, 16-bit XE166, 32-bit XMC4000 (ARM nhờ vào Cortex M4F), 32-bit TriCore và 32-bit Aurix Tricore BitMaxim tích hợp MAX32600, MAX32620, MAX32625, MAX32630, MAX32650, MAX32640MIPSMicrochip Technology PIC, (8-bit PIC16, PIC18, 16-bit dsPIC33 / PIC24), (32-bit PIC32)NXP Semiconductors LPC1000, LPC2000, LPC3000, LPC4000 (32-bit), LPC900, LPC700 (8-bit)Parallax PropellerPowerPC ISERabbit 2000 (8-bit)Renesas Electronics: RL78 16-bit MCU; RX 32-bit MCU; SuperH; V850 32-bit MCU; H8; R8C 16-bit MCUSilicon Laboratories Pipelined 8-bit 8051 và ARM-nhờ vào 32-bit MCUSTMicroelectronics STM8 (8-bit), ST10 (16-bit), STM32 (32-bit), SPC5 (automotive 32-bit)Texas Instruments TI MSP430 (16-bit), MSP432 (32-bit), C2000 (32-bit)Toshiba TLCS-870 (8-bit/16-bit)
Nhiều vi điều khiển MCU khác tồn tại được sử dụng trong phạm vi ứng dụng rất hẹp hoặc in như bộ xử lý ứng dụng hơn là vi điều khiển. Thị trường vi điều khiển cực kỳ phân mảnh, với nhiều nhà đáp ứng, công nghệ tiên tiến và thị trường. Lưu ý rằng nhiều nhà đáp ứng hoàn toàn có thể bán những kiến trúc vi điều khiển cho những nhà sản xuất khác.
Độ trễ ngắt của MCU là gì
Trái ngược với những máy tính đa năng, những bộ vi điều khiển được sử dụng trong những khối mạng lưới hệ thống nhúng thường tìm cách tối ưu hóa độ trễ ngắt. Bao gồm cả việc giảm độ trễ và làm cho nó dễ Dự kiến hơn (để tương hỗ trấn áp thời gian thực).
Khi một thiết bị gây ra gián đoạn (ngắt), những kết quả trung gian (thanh ghi) phải được lưu trước khi phần mềm phụ trách xử lý ngắt hoàn toàn có thể chạy. Chúng cũng phải được Phục hồi sau khi xử lý ngắt đó kết thúc.
Nếu có nhiều thanh ghi bộ xử lý, quá trình tàng trữ và Phục hồi này hoàn toàn có thể mất nhiều thời gian hơn, làm tăng độ trễ. (Nếu ISR không yêu cầu sử dụng một số trong những thanh ghi, nó hoàn toàn có thể được không thay đổi thay vì lưu và Phục hồi chúng, vì vậy trong trường hợp đó, những thanh ghi đó không liên quan đến độ trễ).
Các phương pháp để giảm độ trễ như yêu cầu ít những tiến trình của lõi xử lý (hạn chế chiếm hữu lõi xử lý vì nó làm chậm hầu hết quá trình xử lý) hoặc ít nhất là phần cứng không lưu tất cả chúng (điều này sẽ không hiệu suất cao nếu phần mềm sau đó nên phải bù bằng phương pháp lưu phần còn sót lại “thủ công”).
Một kỹ thuật khác liên quan đến việc sử dụng cổng silicon cho “shadow registers”: Một hoặc nhiều thanh ghi trùng lặp chỉ được sử dụng bởi phần mềm ngắt, tương hỗ ngăn xếp chuyên được dùng.
Các yếu tố khác ảnh hưởng đến độ trễ ngắt gồm có:
Chu kỳ thiết yếu để hoàn thành xong những hoạt động và sinh hoạt giải trí sinh hoạt CPU hiện tại. Để giảm thiểu những ngân sách đó, bộ vi điều khiển có xu hướng có những đường ống ngắn (pipelines), bộ đệm ghi nhỏ và đảm nói rằng những lệnh dài hoàn toàn có thể tiếp tục hoặc hoàn toàn có thể khởi động lại. Nguyên tắc thiết kế của RISC đảm nói rằng hầu hết những hướng dẫn đều có cùng số chu kỳ luân hồi, giúp tránh sự thiết yếu của quá trình tiếp tục/khởi động lại như vậy.
Độ dài của bất kỳ phần quan trọng nên phải bị gián đoạn. Hạn chế truy cập cấu trúc tài liệu đồng thời. Một cấu trúc tài liệu phải được truy cập bởi một trình xử lý ngắt, phần quan trọng phải chặn ngắt đó. Theo đó, khi có những ràng buộc bên phía ngoài cứng đối với độ trễ khối mạng lưới hệ thống, những nhà phát triển thường có nhu yếu các công cụ để đo độ trễ ngắt và theo dõi phần nào quan trọng gây ra sự chậm rãi.
Một kỹ thuật phổ biến chỉ chặn tất cả những ngắt trong thời gian của phần quan trọng. Điều này dễ thực hiện, nhưng đôi khi những phần quan trọng trở nên dài một cách rất khó chịu.
Một kỹ thuật phức tạp hơn chỉ chặn những ngắt hoàn toàn có thể kích hoạt quyền truy cập vào cấu trúc tài liệu đó. Điều này thường nhờ vào những ưu tiên ngắt, có xu hướng không tương thích tốt với những cấu trúc tài liệu khối mạng lưới hệ thống có liên quan. Theo đó, kỹ thuật này được sử dụng đa phần trong môi trường tự nhiên thiên nhiên rất hạn chế.
Bộ xử lý hoàn toàn có thể có tương hỗ phần cứng cho một số trong những phần quan trọng. Các ví dụ gồm có tương hỗ truy cập vào bit hoặc byte hoặc những hàm truy cập LDREX / STREX được ra mắt trong kiến trúc ARMv6 .
Một số vi điều khiển được cho phép ngắt ưu tiên cao hơn để ngắt những ưu tiên thấp hơn. Điều này được cho phép phần mềm quản lý độ trễ bằng phương pháp đáp ứng những ngắt thời gian quan trọng ưu tiên cao hơn (và do đó độ trễ thấp hơn và dễ Dự kiến hơn).
Tỷ lệ kích hoạt. Khi ngắt xảy ra back-to-back, vi điều khiển hoàn toàn có thể tránh chu kỳ luân hồi lưu / Phục hồi ngữ cảnh tương hỗ update bằng một hình thức tối ưu hóa.
Các bộ vi điều khiển thấp cấp có xu hướng độ trễ ngắt ít hơn.
Công nghệ bộ nhớ trên MCU
Hai loại bộ nhớ rất khác nhau thường được sử dụng với vi điều khiển, bộ nhớ không mất tài liệu (bộ nhớ chỉ đọc) để tàng trữ phần firmware và bộ nhớ đọc ghi cho tài liệu tạm thời.
Dữ liệu
Từ những bộ vi điều khiển sớm nhất cho tới ngày này, SRAM hầu như luôn luôn được sử dụng làm bộ nhớ thao tác đọc/ghi . FRAM hoặc MRAM hoàn toàn có thể hoàn toàn có thể thay thế vì nó sẽ giúp tiết kiệm ngân sách hơn.
Ngoài SRAM, một số trong những bộ vi điều khiển cũng luôn có thể có EEPROM nội bộ để tàng trữ tài liệu; và thậm chí những cái không còn (hoặc không đủ) thường được link với chip EEPROM bên phía ngoài (như tem BASIC) hoặc chip bộ nhớ flash bên phía ngoài.
Phần sụn firmware của MCU là gì
Các bộ vi điều khiển sớm nhất đã sử dụng ROM để tàng trữ firmware. Các bộ vi điều khiển sau này (những phiên bản đầu của Freescale 68HC11 và những bộ vi điều khiển PIC đầu tiên) có bộ nhớ EPROM, sử dụng hiên chạy cửa số được cho phép xóa qua đèn UV, trong khi những phiên bản sản xuất không còn hiên chạy cửa số như vậy là OTP (hoàn toàn có thể lập trình một lần). Các bản update firmware hoàn toàn có thể tương đương với việc thay thế chính vi điều khiển, do đó nhiều sản phẩm không thể tăng cấp được.
Motorola MC68HC805 là bộ vi điều khiển đầu tiên sử dụng EEPROM để tàng trữ phần sụn. Bộ vi điều khiển EEPROM trở nên phổ biến hơn vào năm 1993 khi Microchip ra mắt PIC16C84 và Atmel ra mắt bộ vi điều khiển 8051, lần đầu tiên sử dụng bộ nhớ NOR Flash để tàng trữ firmware. Các bộ vi điều khiển ngày này hầu như chỉ sử dụng bộ nhớ flash, với một số trong những MCU sử dụng FRAM và một số trong những bộ phận có ngân sách quá thấp vẫn sử dụng OTP hoặc Mask-ROM.
Clip Chip mcu là gì ?
Bạn vừa đọc nội dung bài viết Với Một số hướng dẫn một cách rõ ràng hơn về Clip Chip mcu là gì tiên tiến nhất
Share Link Download Chip mcu là gì miễn phí
Bạn đang tìm một số trong những Share Link Down Chip mcu là gì Free.
Thảo Luận thắc mắc về Chip mcu là gì
Nếu sau khi đọc nội dung bài viết Chip mcu là gì vẫn chưa hiểu thì hoàn toàn có thể lại Comment ở cuối bài để Mình lý giải và hướng dẫn lại nha
#Chip #mcu #là #gì – Chip mcu là gì – 2022-03-06 09:54:14