Aplikacje mikrokontrolerów

Ze względu na to, że obecne mikrokontrolery mają wystarczająco dużą moc obliczeniową, która pozwala tylko jednemu małemu mikroukładowi na realizację w pełni funkcjonalnego urządzenia o niewielkich rozmiarach, ponadto przy niskim poborze mocy, cena bezpośrednio skompletowanych urządzeń jest coraz niższa .

Z tego powodu mikrokontrolery można znaleźć wszędzie w jednostkach elektronicznych zupełnie różnych urządzeń: na płytach głównych komputerów, w kontrolerach napędów DVD, dysków twardych i półprzewodnikowych, w kalkulatorach, na panelach sterujących pralek, kuchenek mikrofalowych, telefonów, odkurzaczy środki czyszczące, zmywarki, roboty domowe, programowalne przekaźniki i sterowniki PLC, w modułach sterujących maszyny itp.

Tak czy inaczej, praktycznie żadne nowoczesne urządzenie elektroniczne nie może dziś obejść się bez co najmniej jednego mikrokontrolera.

Chociaż 8-bitowe mikroprocesory należą już do przeszłości, mikrokontrolery 8-bitowe są nadal szeroko stosowane. Istnieje wiele zastosowań, w których wysoka wydajność w ogóle nie jest wymagana, ale krytycznym czynnikiem jest niski koszt produktu końcowego.Oczywiście istnieją potężniejsze mikrokontrolery zdolne do przetwarzania dużych strumieni danych w czasie rzeczywistym (na przykład wideo i audio).

Oto krótka lista peryferiów mikrokontrolera, z której można wyciągnąć wnioski na temat możliwych obszarów i dostępnych obszarów zastosowania tych małych chipów:

• uniwersalne porty cyfrowe skonfigurowane do wejścia lub wyjścia;

• różne interfejsy I/O: UART, SPI, I? C, CAN, IEEE 1394, USB, Ethernet;

• przetworniki cyfrowo-analogowe i analogowo-cyfrowe;

• komparatory;

• modulatory szerokości impulsu (sterownik PWM);

• liczniki czasu;

• bezszczotkowe (i krokowe) sterowniki silników;

• kontrolery klawiatury i wyświetlacza;

• Nadajniki i odbiorniki częstotliwości radiowych;

• wbudowane macierze z pamięcią flash;

• wbudowany zegar watchdog i generator zegara.

Jak już zrozumiałeś, mikrokontroler to mały mikroukład, na którym zamontowany jest mały komputer. Oznacza to, że w małym chipie znajduje się procesor, pamięć ROM, pamięć RAM i urządzenia peryferyjne, które mogą współpracować zarówno ze sobą, jak iz komponentami zewnętrznymi, wystarczy załadować program do mikroukładu.

Program zapewni działanie mikrokontrolera zgodnie z przeznaczeniem — będzie on w stanie według poprawnego algorytmu sterować otaczającą elektroniką (w szczególności: sprzętem AGD, samochodem, elektrownią atomową, robotem, solar trackerem itp.).

Częstotliwość zegara mikrokontrolera (lub prędkość magistrali) odzwierciedla liczbę obliczeń, które mikrokontroler może wykonać w jednostce czasu. Zatem wydajność mikrokontrolera i pobierana przez niego moc wzrastają wraz ze wzrostem prędkości magistrali.

Wydajność mikrokontrolera jest mierzona w milionach instrukcji na sekundę — MIPS (Million Instructions per Second). Tym samym popularny kontroler Atmega8, wykonując jedną kompletną instrukcję na cykl zegara, osiąga wydajność na poziomie 1 MIPS na MHz.

Jednocześnie nowoczesne mikrokontrolery z różnych rodzin są na tyle wszechstronne, że ten sam kontroler, przeprogramowany, może sterować zupełnie różnymi urządzeniami. Nie da się ograniczyć do jednego obszaru.

Przykładem takiego uniwersalnego kontrolera jest ta sama Atmega8, na której montują się: timery, zegary, multimetry, wskaźniki automatyki domowej, sterowniki silników krokowych itp.

Wśród popularnych producentów mikrokontrolerów wymieniamy: Atmel, Hitachi, Intel, Infineon Technologies, Microchip, Motorola, Philips, Texas Instruments.

Mikrokontrolery są klasyfikowane głównie ze względu na bitowość danych przetwarzanych przez urządzenie arytmetyczno-logiczne kontrolera: 4, 8, 16, 32, 64 — bity. A 8-bitowy, jak wspomniano powyżej, ma znaczący udział w rynku (około 50% wartości). Dalej są mikrokontrolery 16-bitowe, następnie kontrolery DSP używane do przetwarzania sygnału (oba stanowią 20% rynku).