Mikrokontrolér
Mikrokontroléry též označovány jako jednočipové mikropočítače, obsahují v jediném pouzdře všechny podstatné části mikropočítače:
- Řadič a aritmetickou jednotku. Podle typu mikrokontroléru se používá délka slova 4, 8, 16 nebo 32 bitů.
- Paměť programu (kódovou paměť). Paměť programu je buď typu EPROM nebo Flash, u mikrokontrolérů vyráběných pro určitou konkrétní aplikaci s pevně daným programem pak typu ROM.
- Paměť dat typu R/W, někdy doplněnou i nevolatilní („neprchavá“ paměť uchovává svůj obsah i po odpojení napájecího napětí) pamětí EEPROM.
- Periferní obvody pro vstup a výstup dat.
Dále mikrokontroléry obsahují generátor hodinového signálu a další technické prostředky, jako jsou obvody pro kontrolu správné činnosti mikrokontroléru, obvody pro programování kódové paměti přímo v aplikaci, A/D a D/A převodníky, řadiče přerušení, DMA řadiče apod. Mikrokontroléry se vyrábí v širokém sortimentu výkonů a velikostí. Nejmenší typy mají jen 8 vývodů včetně napájení a rozměry pouzdra přibližně 3x3 mm, nejvýkonnější typy mají pouzdra se 100 – 200 vývody.
Organizace paměti
Pomocí organizace paměťových adresních prostorů lze mikrokontroléry rozdělit na dvě skupiny:
Mikrokontroléry s lineárním uspořádáním adresního prostoru. Někdy je tento způsob organizace paměti označován jako Architektura von Neumann. Pro počítače s touto architekturou je charakteristické použití jediného adresního prostoru. V něm je mapována paměť programu, paměť dat i registry pro řízení IO obvodů, u mikrokontrolérů označované jako SFR (Special Function Registers). Tuto architekturu používají například mikrokontroléry Motorola 68HC11, 68HC12, mikrokontroléry Intel 80196, Hitachi a řada dalších.
Mikrokontroléry s odděleným adresním prostorem pro paměť programu a paměť dat. Tato koncepce je označována jako Harvardská architektura. Harvardskou architekturu používají Mikrokontroléry Intel 8051, 8052 a typy z nich odvozené vyráběné celou řadou výrobců, různé řady mikrokontrolérů PIC firmy Microchip, mikrokontroléry AVR firmy Atmel a další.
Kapacita paměti různých typů mikrokontrolérů se pohybuje přibližně od 1 kB do 256 kB pro paměť programu a od 32 bytů do 16 kB pro paměť dat.
Periférní obvody
Vybavení mikrokontrolérů periferními obvody je velmi různorodé. Často se vyrábí jeden typ mikrokontroléru v mnoha variantách, které se liší právě periferními obvody. Svými charakteristikami jsou potom jednotlivé varianty určené pro jistou konkrétní třídu aplikací, například řízení elektrických pohonů, ovládání komunikačního zařízení, sběr dat z technologického procesu apod. Za standardní lze považovat vybavení mikrokontroléru následujícími periferními obvody:
Paralelní IO porty. Většina mikrokontrolérů bývá vybavena jedním nebo více paralelními porty, které lze použít pro vstup a výstup binárních dat. Obvykle lze pracovat s celým portem najednou nebo samostatně ovládat jednotlivé bity portu.
Sériové rozhraní. Pro komunikaci s okolím jako jsou další mikrokontroléry, ovládací panely nebo nadřazené počítače bývají mikrokontroléry vybaveny nejméně jednou, někdy ale až pěti sériovými komunikačními linkami. Kromě standardního asynchronního přenosu dat (používaného též u rozhraní s protokolem RS232) často tyto linky podporují i jiné protokoly, například I2C, SPI, CAN a podobně. Sériová rozhraní s těmito protokoly jsou používána pro připojování vnějších pamětí se sériovým rozhraním, vnějších A/D převodníků, obvodů RTC (Real Time Clock) pro měření času, digitálních potenciometrů v různých elektroakustických přístrojích atd.
Obvody čítačů a časovačů. Také tyto obvody představují standardní vybavení mikrokontrolérů. Základní konfigurace s jedním až dvěma 8 nebo 16 bitovými čítači/časovači může být u specializovaných mikrokontrolérů rozšířena na 6 – 8 čítačů. Tyto čítače jsou potom často vybaveny speciálními funkcemi. Umožňují zachycení okamžiků změny logické úrovně řady (např. až 16) signálů na vybraných vstupech, generování obdélníkových průběhů dané frekvence a střídy, dekódování dvoufázového signálu polohových čidel a podobně.
Většina mikrokontrolérů nemá dostatek vývodů pouzdra (pinů) potřebných k připojení všech vstupních a výstupních signálů paralelních a sériových portů, čítačů, A/D převodníků atd. Většina pinů má proto více funkcí (např. určitý pin může sloužit jako jeden bit paralelního portu, vstup pulsů do čítače nebo vstup vnějšího přerušení). V dané aplikaci se pak může použít jen jedna z nich. Některé vývody Portu 3 a Portu 7 mikrokontroléru Hitachi H8S mají až 5 různých funkcí.
--Tkouba 28. 4. 2010, 18:08 (UTC)Tkouba