Микроконтроллер

Микроконтроллеры серии PIC в корпусах DIP и QFN.
Микроконтроллер ATtiny2313 американской фирмы Atmel.
Микроконтроллер 1993 года с УФ-стиранием памяти 62E40 европейской фирмы STMicroelectronics.
СБИС контроллера на плате управления жёстким диском Fujitsu MAP3735NC.

Микроконтро́ллер (англ. Micro Controller Unit, MCU) — микросхема для программного управления электронными устройствами. Обычно изготавливается в виде единого кристалла с функциями ядра микропроцессора, шин команд и данных, периферийных устройств, ОЗУ и ПЗУ. По сути, это компьютер в чипе, выполняющий роль периферийного процессора.

История

С появлением однокристальных микроЭВМ связывают начало эры массового применения компьютерной автоматизации в области управления. По-видимому[источник не указан 1799 дней], это обстоятельство и определило термин «контроллер» (англ. controller — регулятор, управляющее устройство).

В связи со спадом отечественного производства и возросшим импортом техники, в том числе вычислительной, термин «микроконтроллер» (МК) вытеснил из употребления ранее использовавшийся термин «однокристальная микроЭВМ».

Первый патент на однокристальную микроЭВМ был выдан в 1971 году инженерам Майклу Кокрэну и Гэри Буну, сотрудникам американской Texas Instruments. Именно они предложили на одном кристалле разместить не только процессор, но и память с устройствами ввода-вывода.

В 1976 году[1] американская фирма Intel выпускает микроконтроллер i8048. В 1978 году фирма Motorola выпустила свой первый микроконтроллер MC6801, совместимый по системе команд с выпущенным ранее микропроцессором MC6800. В 1980 году Intel выпускает следующий микроконтроллер: i8051. Удачный набор периферийных устройств, возможность гибкого выбора внешней или внутренней программной памяти и приемлемая цена обеспечили этому микроконтроллеру успех на рынке. С точки зрения технологии микроконтроллер i8051 являлся для своего времени очень сложным изделием — в кристалле было использовано 128 тыс. транзисторов, что в 4 раза превышало количество транзисторов в 16-разрядном микропроцессоре i8086.

В СССР велись разработки оригинальных микроконтроллеров. В 1979 году в СССР ЛКТБ разработало однокристальную 16-разрядную микро-ЭВМ «Электроника С5-31» (К1827 ВЕ1) с системой команд семейства «Электроника С5» и НИИ ТТ разработал однокристальную 16-разрядную ЭВМ К1801ВЕ1, микроархитектура которой получила название «Электроника НЦ». Уровень их разработки соответствовал лучшим мировым результатам того периода в области 16-разрядных однокристальных микро-ЭВМ. Также осваивался выпуск клонов наиболее удачных зарубежных образцов.[2][3][4][5]

На 2013 год существовало более 200 модификаций микроконтроллеров, совместимых с i8051, выпускавшихся двумя десятками компаний, и большое количество микроконтроллеров других типов. Популярностью у разработчиков пользуются 8-битные, 16-битные и 32-битные микроконтроллеры PIC фирмы Microchip Technology, микроконтроллеры AVR фирмы Atmel (с 2016 года производятся фирмой Microchip[6]), 16-битные MSP430 фирмы TI, а также 32-битные микроконтроллеры архитектуры ARM, которую разрабатывает фирма ARM Limited и продаёт лицензии другим фирмам для их производства. Несмотря на популярность в России микроконтроллеров, упомянутых выше, на 2009 год мировой рейтинг по объёму продаж, по данным Gartner Group, выглядел иначе: первое место с большим отрывом занимала Renesas Electronics, на втором — Freescale, на третьем — Samsung, затем шли Microchip и TI, далее — все остальные[7].

Описание

При проектировании микроконтроллеров приходится соблюдать компромисс между размерами и стоимостью с одной стороны и гибкостью и производительностью с другой. Для разных приложений оптимальное соотношение этих и других параметров может различаться очень сильно. Поэтому существует огромное количество типов микроконтроллеров, различающихся архитектурой процессорного модуля, размером и типом встроенной памяти, набором периферийных устройств, типом корпуса и т. д.

В отличие от обычных компьютерных микропроцессоров, в микроконтроллерах часто используется гарвардская архитектура памяти, то есть раздельное хранение данных в ОЗУ, а команд — в ПЗУ.

Кроме ОЗУ, микроконтроллер может иметь встроенную энергонезависимую память для хранения программы и данных. Многие модели контроллеров вообще не имеют шин для подключения внешней памяти.

Наиболее дешёвые типы памяти допускают лишь однократную запись, либо хранимая программа записывается в кристалл на этапе изготовления (конфигурацией набора технологических масок). Такие устройства подходят для массового производства в тех случаях, когда программа контроллера не будет обновляться. Другие модификации контроллеров обладают возможностью многократной перезаписи программы в энергонезависимой памяти.

Неполный список периферийных устройств, которые могут использоваться в микроконтроллерах, включает в себя:

Ограничения по цене и энергопотреблению ограничивает тактовую частоту контроллеров. Хотя производители стремятся обеспечить работу своих изделий на высоких частотах, они, в то же время, предоставляют заказчикам выбор, выпуская модификации, рассчитанные на разные частоты и напряжения питания. Во многих моделях микроконтроллеров используется статическая память для ОЗУ и внутренних регистров. Это даёт контроллеру возможность работать на меньших частотах и даже не терять данные при полной остановке тактового генератора. Часто предусмотрены различные режимы энергосбережения, в которых отключается часть периферийных устройств и вычислительный модуль.

Известные семейства

Применение

Использование в современном микроконтроллере достаточного мощного вычислительного устройства с широкими возможностями, построенного на одной микросхеме вместо целого набора, значительно снижает размеры, энергопотребление и стоимость построенных на его базе устройств.

Используются в управлении различными устройствами и их отдельными блоками:

  • в вычислительной технике: материнские платы, контроллеры дисководов жестких и гибких дисков, CD и DVD, калькуляторах;
  • электронике и разнообразных устройствах бытовой техники, в которой используется электронные системы управления — стиральных машинах, микроволновых печах, посудомоечных машинах, телефонах и современных приборах, различных роботах, системах «умный дом», и др.

В промышленности:

В то время как 8-разрядные микропроцессоры общего назначения полностью вытеснены более производительными моделями, 8-разрядные микроконтроллеры продолжают широко использоваться. Это объясняется тем, что существует большое количество применений, в которых не требуется высокая производительность, но важна низкая стоимость. В то же время, есть микроконтроллеры, обладающие больши́ми вычислительными возможностями, например, цифровые сигнальные процессоры, применяющиеся для обработки большого потока данных в реальном времени (например, аудио-, видеопотоков).

Программирование

Программирование микроконтроллеров осуществляется на низкоуровневых языках типа ассемблера и языках с возможностью непосредственного доступа к адресам памяти (Си/С++, Оберон, Форт), хотя существуют компиляторы для любых других языков с добавлением низкоуровневых рантаймов.

Известные компиляторы Си для МК:

Известные компиляторы бейсика для МК:

  • MikroBasic (архитектуры PIC, AVR, 8051 и ARM)
  • Bascom (архитектуры AVR и 8051)
  • FastAVR (для архитектуры AVR)
  • PICBasic (для архитектуры PIC)
  • Swordfish (для архитектуры PIC)

Для отладки программ используются программные симуляторы (специальные программы для персональных компьютеров, имитирующие работу микроконтроллера), внутрисхемные эмуляторы (электронные устройства, имитирующие микроконтроллер, которые можно подключить вместо него к разрабатываемому встроенному устройству) и отладочный интерфейс, например, JTAG.

См. также

Примечания

  1. ↑ Васильев А. Е. , Микроконтроллеры: разработка встраиваемых приложений, изд. «БХВ-Петербург» 2008
  2. ↑ Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем / под редакцией Шахнова В. А.. — М.: «Радио и связь», 1988. — Т. 2.
  3. ↑ Одноплатные микроЭВМ / Под. ред. В. Г. Домрачева.. — Микропроцессорные БИС и их применение. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — С. 128. — ISBN 5-283-01489-4.
  4. ↑ Глава 2. Элементная база отечественных персональных ЭВМ // Справочник по персональным ЭВМ / Под. ред. чл.-корр. АН УССР Б. Н. Малиновского.. — Киев: Тэхника, 1990. — С. 384. — ISBN 5-335-00168-2.
  5. ↑ Молчанов А. А., Корнейчук В. И., Тарасенко В. П. и др. Справочник по микропроцессорным устройствам. — Киев: Тэхника, 1987. — С. 288.
  6. ↑ Microchip покупает Atmel за 3,56 млрд долларов. iXBT.com. Дата обращения: 17 мая 2016. Архивировано 9 сентября 2019 года.
  7. ↑ Renesas, Gartner, Chart created by Renesas Electronics based on Gartner data. Microcontrollers to enable Smart World (Semiconductor Applications Worldwide Annual Market Share: Database) (25 марта 2010). Дата обращения: 30 августа 2011. Архивировано 5 февраля 2012 года.
  8. ↑ IAR

Литература

  • Бродин В. Б., Калинин А. В. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики. — М.: ЭКОМ, 2002. — ISBN 5-7163-0089-8.
  • Жан М. Рабаи, Ананта Чандракасан, Боривож Николич. Цифровые интегральные схемы. Методология проектирования = Digital Integrated Circuits. — 2-е изд. — М.: Вильямс, 2007. — ISBN 0-13-090996-3.
  • Микушин А. Занимательно о микроконтроллерах. — М.: БХВ-Петербург, 2006. — ISBN 5-94157-571-8.
  • Новиков Ю. В., Скоробогатов П. К. Основы микропроцессорной техники. Курс лекций. — М.: Интернет-университет информационных технологий, 2003. — ISBN 5-7163-0089-8.
  • Фрунзе А. В. Микроконтроллеры? Это же просто! — М.: ООО «ИД СКИМЕН», 2002. — Т. 1. — ISBN 5-94929-002-X.
  • Фрунзе А. В. Микроконтроллеры? Это же просто! — М.: ООО «ИД СКИМЕН», 2002. — Т. 2. — ISBN 5-94929-003-8.
  • Фрунзе А. В. Микроконтроллеры? Это же просто! — М.: ООО «ИД СКИМЕН», 2003. — Т. 3. — ISBN 5-94929-003-7.

Ссылки

Read other articles:

1994 Oregon gubernatorial election

Election 1994 Oregon gubernatorial election ← 1990 November 8, 1994 1998 →   Nominee John Kitzhaber Denny Smith Party Democratic Republican Popular vote 622,083 517,874 Percentage 51.0% 42.4% County resultsKitzhaber:      40–50%      50–60%      60–70%Smith:      40–50%      50–60%      60–70%  &#...

 

 

Tel Megiddo

Biblical Tells – Megiddo, Hazor, Beer ShebaSitus Warisan Dunia UNESCOKriteriaCultural: ii, iii, iv, viNomor identifikasi1108Pengukuhan2005 (29th) Reruntuhan di atas Tel Megiddo. Megiddo (Tel Megiddo atau Megido) adalah sebuah lembah di Israel di dekat kota modern Megiddo, tempat yang diketahui dari aspek teologi, sejarah dan geografi. Pada masa lalu Megido adalah kota yang penting. Nama alternatif dari Tel Megiddo adalah Tell al-Mutesellim (nama bahasa Arab). Berdasarkan beberapa inter...

 

 

Design for manufacturability

Designing products to facilitate manufacturing This article may require cleanup to meet Wikipedia's quality standards. No cleanup reason has been specified. Please help improve this article if you can. (January 2011) (Learn how and when to remove this template message) Redesigned for manufacturability Design for manufacturability (also sometimes known as design for manufacturing or DFM) is the general engineering practice of designing products in such a way that they are easy to manufacture. ...

Government of the Qing dynasty

A Qing dynasty mandarin The Qing dynasty (1644–1912) was the last imperial dynasty of China. The early Qing emperors adopted the bureaucratic structures and institutions from the preceding Ming dynasty but split rule between the Han and Manchus with some positions also given to Mongols.[1] Like previous dynasties, the Qing recruited officials via the imperial examination system until the system was abolished in 1905. The Qing divided the positions into civil and military positions, ...

 

 

Ron Mix

American football player (born 1938) For the Canadian political candidate, see Ron Mix (politician). American football player Ron MixMix with the Chargers in 1969No. 74, 77Position:Offensive tacklePersonal informationBorn: (1938-03-10) March 10, 1938 (age 86)Los Angeles, California, U.S.Height:6 ft 4 in (1.93 m)Weight:250 lb (113 kg)Career informationHigh school:Hawthorne (Hawthorne, California)College:USCNFL draft:1960 / Round: 1 / Pick: 10AF...

 

 

Население Чувашии

Численность населения республики по данным Росстата составляет 1 167 061[1] чел. (2024). Плотность населения — 63,62 чел./км2 (2024). Городское население — 64,95[2] % (2022). Содержание 1 Численность населения 2 Демография 3 Возрастно-половой состав 4 Миграция 5 Националь�...

Jeanne Ire (reine de Navarre)

Pour les articles homonymes, voir Jeanne Ire et Jeanne de Navarre. Jeanne Ire de Navarre Portrait de Jeanne se trouvant à la Bibliothèque nationale de France. Titre Reine de France 5 octobre 1285 – 2 avril 1305(19 ans, 5 mois et 28 jours) Couronnement 5 janvier 1286en la cathédrale Notre-Dame de Reims Prédécesseur Marie de Brabant Successeur Marguerite de Bourgogne Reine de Navarre 22 juillet 1274 – 2 avril 1305(30 ans, 8 mois et 11 jours) Ave...

 

 

大字 (数字)

この項目には、一部のコンピュータや閲覧ソフトで表示できない文字が含まれています（詳細）。 数字の大字（だいじ）は、漢数字の一種。通常用いる単純な字形の漢数字（小字）の代わりに同じ音の別の漢字を用いるものである。 概要 壱万円日本銀行券（「壱」が大字） 弐千円日本銀行券（「弐」が大字） 漢数字には「一」「二」「三」と続く小字と、「壱」「�...

 

 

Fußballclub Tirol Innsbruck

Voce principale: Fußballclub Wacker Innsbruck. FC Tirol InnsbruckCalcio Segni distintiviUniformi di gara Casa Trasferta Colori sociali Verde, nero, rosso Dati societariCittà Innsbruck Nazione Austria ConfederazioneUEFA Federazione ÖFB Fondazione1993 Scioglimento2002StadioTivoli-Neu Stadion(17.000 posti) PalmarèsTitoli nazionali3 Si invita a seguire il modello di voce Il Fußballclub Tirol Innsbruck, noto semplicemente come FC Tirol, è stata una società calcistica austriaca con sed...

Associazione Calcio Lecco 1939-1940

Questa voce sull'argomento stagioni delle società calcistiche italiane è solo un abbozzo. Contribuisci a migliorarla secondo le convenzioni di Wikipedia. Segui i suggerimenti del progetto di riferimento. Voce principale: Calcio Lecco 1912. Associazione Calcio LeccoStagione 1939-1940Sport calcio Squadra Lecco Allenatore Luigi Bajardi Presidente Attilio Bonati Serie C4º posto nel girone C. 1938-1939 1940-1941 Si invita a seguire il modello di voce Questa voce raccoglie le informaz...

 

 

Cinema International Corporation

Defunct global distributor of American films Cinema International CorporationCompany typeJoint-ventureFounded1970; 54 years ago (1970)Defunct1981; 43 years ago (1981)FateMerged with United Artists International to form United International PicturesSuccessorUnited International PicturesProductsFilmOwnerParamount Pictures (50%)Universal Pictures (50%)[1]DivisionsCIC Video Cinema International Corporation (CIC) was a film distribution company started b...

 

 

Bremen thaler

Bremen accepted the Friedrich d'or gold pistole for 5 thalers. The Thaler was the currency of the Free Hanseatic City of Bremen until 1873, when Germany adopted the gold mark (ℳ). It was divided into 72 Grote, each of 5 Schwaren. While initially identical to the North German thaler before the 1750s, it was the only currency to maintain the gold standard of 5 thalers to a Friedrich d'or pistole from the 1750s until 1873, long after all other states adopted the Conventionsthaler. North German...

Scouting memorabilia collecting

Collections related to Scouting Second edition of Scouting for Boys by Lord Baden-Powell, published in January 1908, illustrated by Baden-Powell Scouting memorabilia collecting is the hobby and study of preserving and cataloging Boy Scouting and Girl Guiding items for their historic, aesthetic and monetary value. Since collecting depends on the interests of the individual collector, the depth and breadth of each collection varies. Some collectors choose to focus on a specific subtopic within...

 

 

Mattole

Indigenous people of California Ethnic group MattoleMattole River in Humbodlt CountyRegions with significant populations United States ( California)LanguagesEnglish, historically Mattole The Mattole, including the Bear River Indians, are a group of Native Americans in California. Their traditional lands are along the Mattole and Bear Rivers near Cape Mendocino in Humboldt County, California.[1] A notable difference between the Mattole and other indigenous peoples of Californ...

 

 

Ilija Spasojević

Ilija Spasojević Ilija Spasojević pada saat bermain untuk Persib di Piala Presiden 2015Informasi pribadiNama lengkap Ilija SpasojevićTanggal lahir 11 September 1987 (umur 36)Tempat lahir Bar, SFR YugoslaviaTinggi 187 cm (6 ft 2 in)Posisi bermain StrikerInformasi klubKlub saat ini Bali UnitedNomor 9Karier senior*Tahun Tim Tampil (Gol)2004–2005 Vojvodina 1 (0)2005–2006 Sutjeska Nikšić 17 (7)2006–2007 ČSK Pivara 18 (9)2007–2009 Dinamo Tbilisi 61 (30)2009–2010...

Nuts (film 2018)

NutsNama lainSederhana奇葩朵朵MandarinQi Pa Duo Duo SutradaraLi XinProduserShanghai Film (Group) Co., Ltd. Shanghai Haihai Film and Television Production Co., Ltd[1]PemeranZhang RouyunLi XianSandra MaDistributorKhorgos ICBC Film Co., Ltd.Khorgos Zhonghe Qiancheng Film Co., Ltd.Tanggal rilis 04 April 2018 (2018-04-04) (China) Durasi98 minutesNegaraTiongkokBahasaMandarin Nuts (Hanzi: 奇葩朵朵) adalam film drama Tiongkok 2018 yang disutradarai oleh Li Xin dan d...

 

 

مبارك بوصوفة

مبارك بوصوفة   معلومات شخصية الميلاد 15 أغسطس 1984 (العمر 39 سنة)أمستردام  الطول 1.67 م (5 قدم 5 1⁄2 بوصة)[1][1] مركز اللعب وسط الجنسية المغرب مملكة هولندا[2]  مسيرة الشباب سنوات فريق 1994–1995 Middenmeer 1995–1996 Fortius 1996–2001 أياكس أمستردام 2001–2004 تشيلسي 2006–2011 روي�...

 

 

Method of loci

Memory techniques adopted in ancient Roman and Greek rhetorical treatises This article is about the memorization technique. For other uses, see Locus. Memory palace redirects here. For the podcast, see The Memory Palace. For other uses, see Memory palace (disambiguation). Cicero discussed the method of loci in his De Oratore. Part of a series onRhetoric History Ancient Greece Asianism Atticism Attic orators Calliope Sophists Ancient India Ancient Rome The age of Cicero Second Sophistic Middle...

Diary of a Future President

Diary of a Future PresidentGenreKomediPembuatIlana PeñaPemeran Tess Romero Selenis Leyva Charlie Bushnell Michael Weaver Lagu pembukaMy Journey: Lo Puedo Lograr by Emily Estefan[1]MusikJoey NewmanNegara asalAmerika SerikatBahasa asliInggrisJmlh. musim1Jmlh. episode10 (daftar episode)ProduksiProduser eksekutif Robin Shorr Ilana Peña Gina Rodriguez Emily Gipson Brad Silberling Lewis Abel Lokasi produksiLos Angeles[2]SinematografiAlison KellyPenyunting Kyla Plewes Keenan Hiett...

 

 

Afridi

Untuk kegunaan lain, lihat Afridi (disambiguasi). Artikel ini sebatang kara, artinya tidak ada artikel lain yang memiliki pranala balik ke halaman ini.Bantulah menambah pranala ke artikel ini dari artikel yang berhubungan atau coba peralatan pencari pranala.Tag ini diberikan pada Maret 2017. Artikel ini membutuhkan rujukan tambahan agar kualitasnya dapat dipastikan. Mohon bantu kami mengembangkan artikel ini dengan cara menambahkan rujukan ke sumber tepercaya. Pernyataan tak bersumber bisa sa...