A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
A mikrokontroller vagy mikrovezérlő egyetlen lapkára integrált, általában vezérlési feladatokra optimalizált célszámítógép. A mikrokontroller egy mikroprocesszor kiegészítve az áramköri lapkájára integrált perifériákkal. Manapság sok hétköznapi használati eszközben mikrokontroller lapul a digitális hőmérőtől az autónkon át akár a gyorséttermi ajándék játékig.
Régebben mikroprocesszor-típusokat használtak a vezérlési feladatok elvégzésére. A mikroprocesszor használatakor a szükséges perifériák miatt további integrált áramköröket (IC) kellett beépíteni. Az áramköri technológia fejlődésével egyre több perifériát az IC-tokba lehetett integrálni, így alakult ki a mikrokontroller, nagyon tömör áramkört eredményezve.
A mikrovezérlő
Költséghatékonyan képes ellátni egyszerű, kis számítási teljesítményt és operatív tárat igénylő műveleteket. A tervezés során törekszenek rá, hogy minél kevesebb járulékos alkatrésszel lehessen megoldani a feladatok legszélesebb skáláját amellett, hogy az eszköz fogyasztását, méretét és költségét minimalizálják. Ezt a IC lábainak multiplex felhasználásával és beépített perifériákkal érik el. Az áramköri tok lábai programozhatóan kapcsolódnak a belső perifériák ki-bemeneteihez, vagy a mikrokontroller programja direktben beállíthatja/ beolvashatja őket. A mai (2013) tipikus mikrokontroller 1-100 MHz órajelen fut, 100 byte-100 kByte flash programtárat, és tucat Byte-tól néhány 100 kByte-ig terjedő méretű RAM memóriát tartalmaz. Tipikus tápfeszültségük 1,8 V...3,3 V...5 V, maximális áramfelvételük 100 mA tartományban van, a tokozás lábszáma 8 és néhány száz láb közötti. A belső adatméret alapján 8, 16 és 32 bites mikrokontrollereket különböztethetünk meg.
A mikrokontrollereket általában real-time (valós-idejű) feladatokra használják, ahol valamilyen környezeti jelzésre nagyon rövid időn belül (általában ezred-másodperceken belül) reagálni kell. Általában nincs operációs rendszerük, hanem az adott cél-feladatra készített program fut a mikrokontrollerben.
A működtető program betöltése a mikrokontrollerbe vagy a *PROM-okhoz (PROM, EPROM, EEPROM) hasonlóan külön programozó készülékben, vagy ISP (In System Programming) módon a végleges áramkörbe beépített állapotban, illetve nagy szériánál a mikrokontroller előállításával egy időben maszk programozással történik. A régi típusok egyszer voltak programozhatóak, de az új eszközök gyakorlatilag mindegyike Flash-ROM alapú programtárat tartalmaz, így akár sok ezer beírás/törlés ciklust is elviselnek. A programozásuk a mikroprocesszorhoz hasonlóan gépi kódú (assembler) utasításokkal, vagy saját programnyelven, nagyobb mikrokontrollerek esetében magas szintű, pl. C programnyelven történik.
Részegységei (perifériái)
A mikrokontroller az ellátandó feladatától függően sok perifériát tartalmazhat. Minden egyes perifériának fogyasztása van (amely függ a periféria állapotától, annak beállításaitól), amelyek összeadódnak és a mikrokontroller összfogyasztását növelik. A fölösleges fogyasztások elkerülése végett az egyes perifériák ki- ill. bekapcsolhatóak akár a program futása folyamán is.
Gyakran előforduló perifériák:
- oszcillátor: órajelet ad a processzor számára, ezen kívül egy számláló vezérlésével időmérésre is használható
- operatív tár a vezérlőprogram tárolására ROM és futás közbeni adatok tárolására RAM
- számlálók/időzítők: ezeket külső és belső jelek segítségével lehet léptetni. Használhatók egyszerű impulzusszámlálási feladatokra és frekvenciamérésre is
- watchdog időzítő: biztonsági eszköz a működtető program "lefagyása" ellen. Egy időzítő, melyet a szoftvernek periodikusan nullázni kell. Ha nem teszi, akkor a watchdog áramkör hardveresen újraindítja a mikrokontrollert, amitől talán elmúlik a lefagyást előidéző állapot.
- EEPROM memória: kalibrációs adatok vagy más paraméterek, és adatok tárolására szolgál. A tápfeszültség elvesztése után is megőrzi a tartalmát.
- DSP (digitális jel-processzor): a nagysebességű digitális jelfeldolgozáshoz szükséges különleges számítási műveleteket gyorsító számolóegység
- Jelátalakítók:
- Analóg-digitális átalakító (A/D konverter) a külső analóg jeleket (feszültséget) digitális formába, a processzor által feldolgozhatóvá alakítja
- Digitális-analóg átalakító (D/A konverter) a belső digitális jeleket alakítja át analóg jelekké.
- Komparátor: két analóg feszültséget hasonlít össze.
- Kommunikációs interfészek buszok: a különböző eszközök egymással történő kommunikációját valósítják meg.
- Memória jellegű tárok kezelés
- párhuzamos adat- és címbuszú memóriák kezelése
- SD-kártya kezelése
- Meghajtó egységek:
- Jelgenerátorok:
- PWM: négyszögjel elállítása megfelelő kitöltéssel, általában teljesítmény-szabályozáshoz
- debug interface: a mikrokontroller hibakereséséhez és programállapot-figyeléshez. A program futtatását teszi lehetővé miközben össze van kötve egy számítógéppel. Így a futás jellemzőit nyomon lehet követni: regisztereket, memóriát meg lehet nézni. A program futását le lehet állítani, majd újra lehet indítani.
Elterjedt típusok
- Microchip PIC
- Atmel AVR, Atmel ATmega és ATmega32
- Motorola/Freescale (pl. 68HC, S08, S12, DragonBall, ColdFire, M-CORE, MPC5xx, i.MX családok)
- Intel MCS-41/42 – 1979-ben bevezetett perifériavezérlők[1]
- Intel MCS-48
- Intel MCS-51 és klónjai
- Intel MCS-96
- Intel MCS-296
- Parallax SX
- Parallax P8x32 alias Propeller
- Parallax Propeller 2
Jegyzetek
- ↑ Intel MCS-41 - Introduced 1979. CPUShack.Net, 2005 (angolul) – elterjedtek beépített eszközként, pl. billentyűzetekben
Források
További információk
Kapcsolódó szócikkek
|
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.
Analóg multiméterek túlterhelés elleni védelme
Egyenáram
Egyenáram mérése
Egyenirányítós lengőtekercses műszer
Elektromágnes (fizika)
Elektromos feszültség
Elektromos térerősség
Fáziseltolódás
Fázismutató
Fajlagos ellenállás
Feszültséggenerátor
Feszültségváltó
Forgó mágneses tér
Háromfázisú hálózat
Hőelektromosság
Hatásos ellenállás
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.