г. Санкт-Петербург,
ул. Магнитогорская, дом 51, литера Ю
Время работы: с 9-00 до 21-00
8 (812) 409-48-23 Звонок по России бесплатный sale@chipdocs.ru

Микроконтроллеры

Есть вопросы? Напишите нам.

Сфера использования этих маленьких устройств практически не ограничена. Как можно понять из названия, применяются они в электронной аппаратуре для выполнения контроля. Программирование возможно для осуществления практически любой функции, поэтому без них не обходятся конструкции даже бытовых приборов (микроволновые печи, холодильники, стиральные машины). Поэтому купить микроконтроллеры – довольно частый запрос от различных производителей электронного оборудования и компаний по их ремонту.

Alt: Микроконтроллер Atmel

Описание работы

Микроконтроллер представляет собой микросхему, состоящую из центрального процессора и периферийного оборудования. В ЦП обычно входят следующие компоненты:

Периферия обычно содержит вводно-выводные порты, прерывательные контроллеры, импульсные генераторы, преобразователи аналоговых сигналов и таймеры. Микроконтроллер часто путают с микропроцессором, но последний используется только для решения отдельных логических и математических задач.

Принцип действия микроконтроллера очень простой и является аналоговым. То есть распознаются два вида команд: “сигнал поступает”, “сигнал отсутствует”. На основе сочетания данных сигналов в памяти закладывается код конкретной команды. Когда в устройство поступает эта команда, происходит ее выполнение. Например, микроконтроллеры PIC обладают RISC-архитектурой, то есть сокращенным перечнем команд.

Alt: Микроконтроллер PIC

Устройство настраивается на их прием и выполнение. Если соединить их между собой в разном сочетании, то можно получить особую программу. Именно по ней функционирует каждый современный электронный прибор. Для выполнения множества команд применяется архитектура CISC.

Питание

Подавляющее большинство моделей функционирует от напряжения 5 В. Но у низкочастотных устройств этот показатель может составлять и 1,8 В. Эксплуатация микроконтроллера зависит и от частоты входящего тока. Чем она выше, тем на большей скорости функционируют отдельные приборы.

Питание на аналогово-цифровой преобразователь подается посредством вспомогательных фильтров. За счет этого можно избежать помех, изменяющих показатели напряжения. На положительный ввод напряжение проходит через дроссель фильтрации. Нулевые выводы работают на основе “цифры” и “аналога”. Также в этой цепи участвуют и конденсаторы, преимущественно керамические.

Управление

Обычно устройство управляется двумя методами:

  1. Проводной.
  2. Беспроводной.

В первом случае управление исполнительными узлами осуществляется с помощью электропроводной коммутации цепей. Беспроводной способ подразумевает передачу сигнала с пульта ДУ на приемник. От этого зависит и применяемая плата микроконтроллера. Так, ESP 8266 может быть микросхемой или распаян по типу Arduino.

Alt: Микроконтроллер на плате Arduino

Он оснащен 32-битным ядром и программируется при помощи последовательного UART-порта. Некоторые из более высокотехнологичных плат имеют возможность прошивки через USB. Например, NodeMCU. Эта плата применяется для хранения информации, получаемой из датчиков. Среди функций возможны следующие:

Чем выше тактовая частота, тем больше разных операций может осуществлять микроконтроллер. Тактирование выполняется разными способами, которые зависят от применения. Если это внутренний генератор RC, то только работающий на частоте от 1 МГц до 8 МГц. В случае необходимости применения точных интервалов времени нельзя использовать эту методику, так как частотные характеристики колеблются исходя из температуры. Также есть такие способы как внешний кварц и RC-цепочки.

Микроконтроллеры Arduino программируются на основе одноименной платформы. В основном речь идет о различных дисплеях (графические, жидкокристаллические), датчиках, драйверах электроклапанов. Это open source платформа, то есть с открытым доступом к схемам и документам.

Alt: Микроконтроллер STM32

В большинстве случаев устройство на Arduino-платформе включает основную плату с микроконтроллером, к которой прилагается расширительный модуль. Почти все такие платы оснащены USB-интерфейсом, который необходим для возможности программирования с использованием компьютера. В отдельных платах микроконтроллерные сигналы подведены к разъемам, использующимся для подключения расширительных модулей. В некоторых моделях это реализовано в виде точек пайки. В основном данные платы реализованы в формате маленьких модулей.

Семейства устройств и типы корпусов

Объединение микроконтроллеров в семейства происходит на основе структуры ядра. В это понятие входит набор команд, цикличность функционирования ЦП, организация памяти различных систем, прерывательная функция и основной перечень периферийного оборудования.

Различают пять ключевых семейств:

  1. MSC-51.
  2. PIC.
  3. AVR.
  4. ARM.
  5. STM.

Микроконтроллер питания и другие модели выпускаются с четырьмя типами корпусов. DIP-формат оснащен двумя рядами выводов, расстояние между которыми составляет 2,54 мм. Выводные элементы устанавливаются во внутренней части на специальных контактных площадках.

Alt: Микроконтроллер PIC16

SOIC-корпус рассчитан на монтаж, предполагающий припайку на поверхности. Расстояние между выводами здесь составляет 1,27 мм. В QFP-корпусах выводы размещаются со всех сторон. Располагаются они друг от друга на расстоянии в 3 раза меньше, чем в DIP-варианте. Этот корпус имеет форму квадрата и рассчитан на пайку на поверхности. QFN – самая миниатюрная модель. В ней выходных контактов намного больше. Наибольшее распространение получила в промышленности, поскольку обладает небольшими габаритами.

Каждый микроконтроллер необходимо программировать. Для этого используются языки Ассемблер и Си. Дополнительно понадобится компиляция и прошивка с задействованием программатора. После этого осуществляется тестирование.

У ВАС ОСТАЛИСЬ ВОПРОСЫ?

Оставьте своё имя и номер телефона, и наш менеджер свяжется с вами в течение 15 минут