NUC975DK61Y – Circuits intégrés, embarqués, microcontrôleurs – NUVOTON Technology Corporation

1 Définition du microcontrôleur

Comme le microcontrôleur est l'unité arithmétique et logique, la mémoire, la minuterie/calculatrice et divers circuits / O, etc. intégrés dans une puce, constituant un système informatique complet de base, il est également connu sous le nom de micro-ordinateur monopuce.

Le programme dans la mémoire du microcontrôleur utilisé en étroite collaboration avec le matériel du microcontrôleur et les circuits matériels périphériques se distingue du logiciel du PC et est appelé programme du microcontrôleur en tant que micrologiciel.Généralement, un microprocesseur est un CPU sur un seul circuit intégré, tandis qu'un microcontrôleur est un CPU, une ROM, une RAM, une VO, une minuterie, etc., le tout sur un seul circuit intégré.Comparé au processeur, le microcontrôleur n'a pas une puissance de calcul aussi puissante, ni une unité de gestion de mémoire, ce qui fait que le microcontrôleur ne peut gérer que certaines tâches de contrôle, de logique et autres relativement simples et simples, et il est largement utilisé dans le contrôle des équipements, le traitement du signal des capteurs. et d'autres domaines, tels que certains appareils électroménagers, équipements industriels, outils électriques, etc.

2 La composition du microcontrôleur

Le microcontrôleur se compose de plusieurs parties : processeur central, mémoire et entrée/sortie :

-Processeur central :

Le processeur central est le composant central du MCU, comprenant les deux parties principales que sont l'opérateur et le contrôleur.

-Opérateur

L'opérateur se compose d'une unité arithmétique et logique (ALU), d'un accumulateur et de registres, etc. Le rôle de l'ALU est d'effectuer des opérations arithmétiques ou logiques sur les données entrantes.L'ALU est capable d'ajouter, de soustraire, de faire correspondre ou de comparer la taille de ces deux données, et enfin de stocker le résultat dans l'accumulateur.

L'opérateur a deux fonctions :

(1) Effectuer diverses opérations arithmétiques.

(2) Effectuer diverses opérations logiques et effectuer des tests logiques, tels qu'un test de valeur zéro ou une comparaison de deux valeurs.

Toutes les opérations effectuées par l'opérateur sont dirigées par des signaux de commande provenant du contrôleur et, tandis qu'une opération arithmétique produit un résultat arithmétique, une opération logique produit un verdict.

-Manette

Le contrôleur est composé d'un compteur de programme, d'un registre d'instructions, d'un décodeur d'instructions, d'un générateur de synchronisation et d'un contrôleur d'opérations, etc. C'est « l'organisme décisionnel » qui émet les commandes, c'est-à-dire coordonne et dirige le fonctionnement de l'ensemble du système micro-informatique.Ses principales fonctions sont :

(1) Pour récupérer une instruction de la mémoire et indiquer l'emplacement de l'instruction suivante en mémoire.

(2) Décoder et tester l'instruction et générer le signal de contrôle d'opération correspondant pour faciliter l'exécution de l'action spécifiée.

(3) Dirige et contrôle la direction du flux de données entre le processeur, la mémoire et les périphériques d'entrée et de sortie.

Le microprocesseur interconnecte l'ALU, les compteurs, les registres et la section de contrôle via le bus interne, et se connecte à la mémoire externe et aux circuits d'interface d'entrée/sortie via le bus externe.Le bus externe, également appelé bus système, est divisé en bus de données DB, bus d'adresse AB et bus de contrôle CB, et est connecté à divers périphériques via le circuit d'interface d'entrée/sortie.

-Mémoire

La mémoire peut être divisée en deux catégories : la mémoire de données et la mémoire de programme.

La mémoire de données est utilisée pour sauvegarder les données et le stockage des programmes est utilisé pour stocker les programmes et les paramètres.

-Entrée/Sortie -Liaison ou pilotage de différents appareils

Ports de communication série-échangent des données entre le MCU et différents périphériques, tels que UART, SPI, 12C, etc.

3 Classification des microcontrôleurs

En termes de nombre de bits, les microcontrôleurs peuvent être classés en : 4 bits, 8 bits, 16 bits et 32 ​​bits.Dans les applications pratiques, les comptes 32 bits représentent 55 %, les comptes 8 bits 43 %, les comptes 4 bits 2 % et les comptes 16 bits 1 %.

On peut constater que les microcontrôleurs 32 bits et 8 bits sont aujourd’hui les microcontrôleurs les plus utilisés.
La différence dans le nombre de bits ne représente pas les bons ou les mauvais microprocesseurs, ni plus le nombre de bits est élevé, meilleur est le microprocesseur, ni plus le nombre de bits est faible, plus le microprocesseur est mauvais.

Les MCU 8 bits sont polyvalents ;ils offrent une programmation simple, une efficacité énergétique et un boîtier de petite taille (certains n'ont que six broches).Mais ces microcontrôleurs ne sont généralement pas utilisés pour les fonctions de mise en réseau et de communication.

Les protocoles réseau et les piles logicielles de communication les plus courants sont 16 ou 32 bits.Des périphériques de communication sont disponibles pour certains appareils 8 bits, mais les MCU 16 et 32 ​​bits constituent souvent le choix le plus efficace.Néanmoins, les MCU 8 bits sont généralement utilisés pour diverses applications de contrôle, de détection et d'interface.

Sur le plan architectural, les microcontrôleurs peuvent être divisés en deux catégories : RISC (ordinateurs à jeu d'instructions réduit) et CISC (ordinateurs à jeu d'instructions complexes).

RISC est un microprocesseur qui exécute moins de types d'instructions informatiques et est né dans les années 1980 avec le mainframe MIPS (c'est-à-dire les machines RISC), et les microprocesseurs utilisés dans les machines RISC sont collectivement appelés processeurs RISC.De cette manière, il est capable d’exécuter des opérations à un rythme plus rapide (des millions d’instructions supplémentaires par seconde, ou MIPS).Étant donné que les ordinateurs nécessitent des transistors et des éléments de circuit supplémentaires pour exécuter chaque type d'instruction, plus le jeu d'instructions de l'ordinateur est grand, plus le microprocesseur est complexe et exécute les opérations plus lentement.

CISC comprend un riche ensemble de micro-instructions qui simplifient la création de programmes exécutés sur le processeur.Les instructions sont composées d'un langage assembleur et certaines fonctions courantes initialement implémentées par le logiciel sont à la place implémentées par le système d'instructions matériel.Le travail du programmeur est ainsi considérablement réduit, et certaines opérations ou opérations d'ordre inférieur sont traitées simultanément dans chaque période d'instruction pour augmenter la vitesse d'exécution de l'ordinateur, et ce système est appelé système d'instructions complexe.

4 Résumé

Un défi sérieux pour les ingénieurs en électronique automobile d'aujourd'hui est de construire des systèmes automobiles à faible coût, sans problème et qui, même en cas de panne, puissent fonctionner. Les performances de la voiture s'améliorent progressivement à l'heure actuelle, les microcontrôleurs sont censés améliorer les performances. des unités de commande électroniques automobiles.