فئات: مقالات مميزة » أتمتة المنزل
مرات المشاهدة: 189984
تعليقات على المقال: 7
ما هي ميكروكنترولر - الغرض ، الجهاز ، البرمجيات
متحكم - هذه شريحة خاصة مصممة للتحكم في الأجهزة الإلكترونية المختلفة. ظهرت ميكروكنترولر لأول مرة في نفس العام مثل المعالجات الدقيقة للأغراض العامة (1971).
ابتكر مطورو متحكم دقيق فكرة ذكية - للجمع بين المعالج والذاكرة وذاكرة الوصول العشوائي والأجهزة الطرفية داخل حاوية واحدة تبدو كدائرة كهربائية صغيرة منتظمة. منذ ذلك الحين ، يتخطى إنتاج المتحكمات الدقيقة سنويًا عدة مرات إنتاج المعالجات ، ولم تقل الحاجة إليها.
يتم إنتاج ميكروكنترولر بواسطة عشرات الشركات ، وليس فقط ميكروكنترولر 32 بت الحديثة تنتج ، ولكن أيضا 16 ، وحتى 8 بت منها (مثل i8051 ونظائرها). داخل كل عائلة ، يمكنك العثور على نماذج متطابقة تقريبًا تختلف في سرعة وحدة المعالجة المركزية وحجم الذاكرة.
والحقيقة هي أن ميكروكنترولر تستخدم أساسا في الأنظمة المدمجة ، في اللعب ، في أدوات الآلات ، في الأجهزة المنزلية الجماعية ، في أتمتة المنزل - حيث لا تحتاج إلى قوة المعالج ، بل توازن بين السعر والوظائف الكافية.
هذا هو السبب في أن أقدم أنواع ميكروكنترولر لا تزال قيد الاستخدام - يمكنهم القيام بالكثير: من فتح الأبواب تلقائيًا وتشغيل ري المروج إلى الاندماج في نظام المنزل الذكي. في الوقت نفسه ، هناك ميكروكنترولر أكثر قوة يمكن أن تؤدي مئات الملايين من العمليات في الثانية الواحدة وترتبط مع الأجهزة الطرفية "للأسنان". لديهم المهام المقابلة. وبالتالي ، يقوم المطور أولاً بتقييم المهمة ، وعندها فقط يختار الأجهزة المناسبة لها.
اليوم ، هناك أكثر من 200 تعديل لوحدات التحكم الدقيقة المتوافقة مع i8051 ، التي تنتجها أكثر من عشرين شركة ، وعدد كبير من الأنواع الأخرى من ميكروكنترولر. يحظى المطورون بشعبية مع متحكم PIC ذي 8 بتات من Microchip Technology و AVR من Atmel ، و 16 بت MSP430 من TI ، و microcontrollers 32 بت ، بنية ARM ، التي طورتها ARM Limited وتبيع تراخيص لشركات أخرى لإنتاجها.
متحكم 16-بت PDIP PIC24 متحكم
متحكم Atmel AVR ATmega8 في حزمة DIP
متحكم الجهاز AVR
يتميز المتحكم الدقيق بعدد كبير من المعلمات ، لأنه عبارة عن جهاز معقد يتم التحكم فيه من خلال البرامج وجهاز إلكتروني (الدائرة المصغرة). تعني البادئة "micro" باسم المتحكم الدقيق أنه يتم تنفيذها باستخدام تقنية إلكترونية دقيقة.
أثناء العملية ، يقرأ متحكم الأوامر من الذاكرة أو منفذ الإدخال وينفذها. ما يعنيه كل أمر يتم تحديده بواسطة نظام أمر متحكم. نظام القيادة مضمن في بنية المتحكم الدقيق ويتم التعبير عن تنفيذ رمز الأمر في أداء بعض العمليات المجهرية بواسطة العناصر الداخلية للدائرة الصغيرة.
تتيح ميكروكنترولر التحكم المرن لمختلف الأجهزة الإلكترونية والكهربائية. بعض طرز المتحكم الدقيق قوية لدرجة أنها يمكن أن تحول التبديلات مباشرة (على سبيل المثال ، إلى أكاليل عيد الميلاد).
لا تعمل Microcontrollers ، كقاعدة عامة ، بمفردها ، ولكنها ملحومة في دائرة حيث يتم ، بالإضافة إلى ذلك ، توصيل الشاشات وإدخالات لوحة المفاتيح وأجهزة استشعار مختلفة وما إلى ذلك.
يمكن لبرامج ميكروكنترولر أن تجذب انتباه أولئك الذين يحبون "مطاردة البتات" ، لأن الذاكرة في ميكروكنترولر تتراوح عادة من 2 إلى 128 كيلوبايت. إذا كان أقل من ذلك ، فعليك أن تكتب المجمّع أو Fort ، إن أمكن ، استخدم إصدارات خاصة من BASIC ، Pascal ، ولكن غالبًا C. قبل برمجة المتحكم أخيرًا ، يتم اختباره في برامج محاكاة أو برامج أو أجهزة.
قد يثير هذا السؤال: هل المعالج الدقيق والتحكم هو مجرد اسم مختلف لنفس الجهاز ، أم أنهما أشياء مختلفة؟
المعالج الدقيق هو الجهاز المركزي لأي كمبيوتر ، يتم تصنيعه بواسطة تقنية متكاملة. يشير الاسم نفسه إلى أنه تحدث فيه عمليات الحوسبة. من أجل إخراج الكمبيوتر منه ، حتى لو لم يكن حديثًا وقويًا جدًا (تذكر إنشاءات الهواة في Radio 86 أو Sinclair) ، فيجب استكماله بأجهزة خارجية. بادئ ذي بدء ، هو RAM ومنافذ الإدخال لإخراج المعلومات.
يحتوي المتحكم الدقيق على معالج وذاكرة الوصول العشوائي وذاكرة البرنامج ، بالإضافة إلى مجموعة كاملة من الأجهزة الطرفية التي تحول المعالج إلى جهاز كمبيوتر يعمل بكامل طاقته. وفقًا للمصطلحات القديمة للعصر السوفيتي ، كانت هذه الأجهزة تسمى الحواسيب الصغيرة أحادية الشريحة. لكن تكنولوجيا الكمبيوتر السوفياتي ، كما تعلمون ، قد وصلت إلى طريق مسدود ، ومعها OMEVM.
لكن تكنولوجيا الكمبيوتر الأجنبية لم تقف مكتوفة الأيدي ، لذلك بدأت OMEVM تسمى وحدات التحكم (من الإنجليزية. التحكم - للإدارة والتحكم). وفي الواقع ، فقد تبين أن أجهزة التحكم مناسبة جدًا للتحكم في المعدات المختلفة ، حتى وإن لم تكن معقدة للغاية.
لم يعد MICROCONTROLLER معالجًا ، ولكنه لم يعد أيضًا جهاز كمبيوتر.
المعالج المركزي في كل كمبيوتر هو الكمبيوتر الرئيسي. على الرغم من أن الكمبيوتر ليس مخصصًا فقط للتحميل الحسابي ، فإن المعالج هو العنصر الرئيسي فيه. ولكن ليس فقط الكمبيوتر لديه معالج.
إذا فكرت في الأمر وألقيت نظرة فاحصة ، ستجد أن المعالجات تستخدم في معظم الأجهزة المنزلية. هناك فقط لا يستخدمون مثل هذه المعالجات كما هو الحال في الكمبيوتر ، ولكن المعالجات الدقيقة وحتى ميكروكنترولر.
فما هو المتحكم الدقيق وكيف يختلف عن المعالج الفعلي أم أن هذه المكونات الإلكترونية مختلفة تمامًا؟
الدوائر المتكاملة الكبيرة أو الدوائر المتكاملة هي معالجات. المعالجات الدقيقة هي في الأساس نفس المعالجات ، ولكن بسبب البادئة "micro" ، يتم تحديد جوهرها على أنها مصغرة من إخوانهم "الكبار". في زمنها التاريخي ، يمكن أن يشغل المعالج بحجمه أكثر من غرفة واحدة ، وكان من الصواب تسمية هذه الديناصورات بانقراضها من قبل المعالجات الكلية ، من أجل ترتيبها بطريقة أو بأخرى في الفكرة الحديثة للإلكترونيات.
يشتمل المعالج الصغير على الحجم والمعالج المرتب الذي يشغل مساحة أقل ويمكن وضعه في منتج أكثر إحكاما. لكن المعالج نفسه لا يستطيع فعل الكثير ، باستثناء إرسال البيانات بين السجلات وتنفيذ بعض العمليات الحسابية والمنطقية عليها.
لكي يرسل المعالج الصغري البيانات إلى الذاكرة ، يجب أن تكون هذه الذاكرة إما موجودة على الشريحة نفسها ، التي يوجد عليها عنصر المعالج نفسه ، أو متصلة بذاكرة الوصول العشوائي الخارجية المصنوعة في شكل شريحة أو وحدة نمطية منفصلة.
بالإضافة إلى الذاكرة ، يجب أن يتفاعل المعالج مع الأجهزة الخارجية - الأجهزة الطرفية. خلاف ذلك ، ما نوع الفائدة التي يمكن توقعها من عمل المعالج ، حيث تقوم بخلط البيانات ونقلها جيئة وذهابا. النقطة هي عندما يتفاعل المعالج مع أجهزة الإدخال / الإخراج. على جهاز الكمبيوتر ، هو لوحة مفاتيح وماوس وعرض الأجهزة كشاشة ، واختيارياً طابعة ، وعلى سبيل المثال ، ماسح ضوئي ، مرة أخرى لإدخال المعلومات.
للتحكم في أجهزة الإدخال / الإخراج ، لا غنى عن وجود دوائر ودوائر عازلة مناسبة. بناءً عليها ، يتم تنفيذ واجهة ما يسمى الأجهزة. تتطلب طرق التفاعل مع عناصر الواجهة وجود دارات منفذ الإدخال / الإخراج وأجهزة فك ترميز العنوان ومكوّنات الناقل مع دوائر عازلة لزيادة سعة تحميل المعالج الصغري.
تكامل المعالج مع جميع العناصر الإضافية اللازمة من أجل أن يصب هذا المنتج في نوع ما من البناء الكامل ويؤدي إلى تشكيل متحكم دقيق. تنفذ شريحة ميكروكيترويت أو رقاقة متحكم دارات معالج وواجهة على شريحة واحدة.
رقاقة قائمة بذاتها تحتوي على كل شيء تقريبًا ، بحيث يكون هذا كافيًا لإنشاء منتج نهائي هو مثال على متحكم نموذجي. على سبيل المثال ، تحتوي الساعة الإلكترونية للمعصم أو المنبه على متحكم داخلي ، يقوم بتنفيذ جميع وظائف مثل هذا الجهاز. يتم توصيل الأجهزة الطرفية الفردية مباشرة بسيقان الدائرة الصغيرة متحكم دقيق ، أو تتم مشاركة عناصر إضافية أو دوائر مصغرة ذات درجة تكامل صغيرة أو متوسطة.
يتم استخدام Microcontrollers على نطاق واسع في المنتجات التي تحتوي على النظام بأكمله بشكل حصري في دائرة مصغرة مصغرة ، وغالبًا ما تسمى التجميع الجزئي. على سبيل المثال ، تحتوي بطاقة الائتمان "الرقاقة" على متحكم داخلي بداخل قاعدة بلاستيكية. قرص الاتصال الداخلي يحتوي أيضا على متحكم في الداخل. والأمثلة على استخدام وتطبيق ميكروكنترولر واسعة للغاية في العالم الحديث لدرجة أنه من السهل اكتشاف وجود وحدة تحكم في أي جهاز أكثر أو أقل ذكاءً من لعبة الأطفال إلى سماعة الهاتف الخليوي اللاسلكية.
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: