970x250 Adsense

Mikrodenetleyicinin Temelleri - Tarihi, Yapısı ve Uygulamaları

Bunları da okumalısınız



Bu yazımızda Mikrodenetleyicilerin Yükselişi, Mikrodenetleyici Temelleri, Mikrodenetleyici Yapısı ve Mikroişlemci ile Mikrodenetleyici arasındaki farklar hakkında bilgi edineceğiz.

Mikrodenetleyicilerin Temel Bilgilerine girmeden önce, bir Mikroişlemcinin ne olduğunu bilmemiz gerekir. Mikroişlemciler Mikroişlemciler'e benzer, ancak aynı çip üzerindeki bileşen sayısı azdır.

Mikroişlemci nedir?


Bir Mikrodenetleyici, elektronik hesaplama birimi ve mantık birimi (CPU olarak da bilinir), Bellek (Program Belleği ve Veri Belleği), G / Ç Bağlantı Noktaları (Giriş / Çıkış Bağlantı Noktaları) içeren bir VLSI (Çok Büyük Ölçekli Entegrasyon) Entegre Devre (IC) ve birkaç diğer bileşen tek bir sistem üzerine kurulmuştur.



Bazen, bir Mikroişlemciye, aynı zamanda bir Bilgisayar-on-a-Chip veya Tek-Çip-Bilgisayar da denir. Mikrodenetleyici ve destekleyen devreleri çoğunlukla kontrol ettiği aygıta yerleştirildiğinden, bir Mikroişlemciye Gömülü Denetleyici denir.

Mikrodenetleyiciler her yerde mevcuttur. Bir cihaz veya bir uygulama, bilgi ölçme, depolama, hesaplama, kontrol etme veya görüntüleme işlemlerini içeriyorsa, cihazın içinde bir Mikroişlemci bulunur. Mikrodenetleyicilerin kullanıldığı bazı alanları büyük bir olasılıkla şu anki şartlarla Otomobil Endüstrisidir. Montaj fabrikasından çıkan hemen hemen her otomobil, motor kontrolü amacıyla en az bir Mikroişlemci içerir. 

Tüketici Elektroniği, Mikroişlemci ile donatılmış olan başka bir alandır. Mikrodenetleyici, Dijital Kameralar, Video Camcorder, CD ve DVD Oynatıcılar, Yıkama Makineleri, Fırınlar, vb. Bir parçasıdır.

Mikrokontrolörler, Multimetreler, Osiloskoplar, İşlev Jeneratörleri vb. Gibi test ve ölçüm cihazlarında da kullanılır. Ayrıca, mikro denetleyicileri Masaüstü bilgisayarınızın yanında Yazıcılar, Yönlendiriciler, Modemler, Klavye vb. Olarak da kullanıldığını görebilirsiniz.

Yukarıdaki Mikrodenetleyici tanımları, Elektronik veya Gömülü Sistemlerde yeni başlayan kişilere karmaşık veya kafa karıştırıcı görünebilir; ancak ileriye doğru ilerlediğimizde kafanızda ki soru işaretleri tamamen ortadan kalkacaktır.

Öncelikle, Mikrodenetleyici Oluşumunun nasıl gerçekleştiğini bulabileceğiniz Mikrodenetleyicilerin Yükselişini göreceğiz.

Mikrodenetleyicilerin Yükselişi

Bir Mikroişlemci, Merkezi İşlem Birimini (CPU) içeren bir Entegre Devredir. En eski bilinen Mikroişlemciler Intel'in 4004 ve Texas Instruments'ın TMS1000'dir.

O günden bu yana, hesaplama gücü, karmaşıklığı ve güç tüketimi nihai performansı sağlamak için sürekli arttı.

Bir Mikroişlemcinin çalışması için, bir anakartta bulunabilen bir grup destekleyici donanıma ihtiyaç duyar. Donanım, hafıza, çevresel aygıtlar için IC'ler vb. Içerir.

Başlangıçta, Mikroişlemci, Fotokopi makineleri gibi diğer elektronik cihazları kontrol etme yeteneğine sahiptir. Buradaki vurgu, Mikroişlemcinin hesaplama gücüne değil, daha ziyade daha az karmaşık donanıma ve daha fazla güvenilirliğe sahip bir kontrol mekanizmasına dayanmaktadır.

Bu gereklilik, bir İşlemcinin tam olarak çalışması için gereken asgari donanımın, işlemciyle aynı çipte tek bir sisteme entegrasyonu için kesin bir öneme sahiptir.

Bu, eksiksiz bir bilgisayar sistemi oluşturmak için tüm fonksiyonları ve donanımları içeren Entegre Devren mikrokontrolörlerinin yükselişidir. Burada, cihazın hesaplama gücü, hafıza da dahil olmak üzere tüm bileşenlerin entegrasyonundan daha az önem taşıyor.

Mikrodenetleyici Temelleri

Temel olarak, bir Mikroişlemci aşağıdaki bileşenden oluşur.


  • Merkezi İşlem Birimi (CPU)
  • Program Belleği (ROM - Salt Okunur Bellek)
  • Veri Belleği (RAM - Random Access Memory)
  • Zamanlayıcılar ve Sayaçlar
  • G / Ç Bağlantı Noktaları (G / Ç - Giriş / Çıkış)
  • Seri İletişim Arabirimi
  • Saat Devresi (Osilatör Devresi)
  • Kesme Mekanizması
  • Çoğu modern Mikrokontrolör, SPI (Seri Çevresel Arabirim), I2C (Dahili Entegre Devre), ADC (Analogdan Dijital Dönüştürücü), DAC (Dijital-Analog Dönüştürücü), CAN (Kontrollü Alan Ağı), USB (Evrensel Seri Otobüs), ve daha fazlası.


Bir Mikroişlemcide CPU (Merkezi İşlem Birimi), Mikroişlemcide CPU'ya benzer aritmetik, mantıksal, matematiksel ve veri odaklı bir işlevi yerine getirir. Bir Mikroişlemci ve Mikrodenetleyici arasındaki fark, bir Mikroişlemcinin, bir bilgisayar olarak çalışması için harici bellek ve diğer Giriş / Çıkış Arayüzleri ile arayüz olması gerekirken, bir Mikroişlemcinin, CPU ile aynı çipte gerekli tüm çevrebirim aygıtlarına sahip olmasıdır.

ADC, DAC gibi özelliklerin CPU ile aynı yongaya entegrasyonu, ayrı bir ADC Chip kullanmaktan daha verimli ve daha ucuz olmasını sağlar.

Bilgisayar Kontrollü Bir Sistemin Geliştirilmesi, Donanımın tasarımını ve etkili bir Yazılım Programı yazmayı gerektirir. Bir Mikrodenetleyici, bilgisayar kontrollü bir sistemi tek bir yonga üzerinde yapması için gereken tüm donanıma sahip olduğundan, bir Mikroişlemci kullanarak, donanım tasarımı ve kablolama için harcanan uğraşları ve vakti önemli ölçüde azaltacaktır.

Bir Mikroişlemcinin Temel Yapısı

Bir Mikroişlemcinin temel yapısını defalarca görmüş olabilirsiniz. Daha önce Microcontroller'ın yapısını ve bir Microcontroller'ın temel bileşenlerini gördüyseniz bunu bir revizyon olarak düşünebilirsiniz. Eğer görmediyseniz, bir Mikroişlemcinin temel yapısı hakkında bir fikir edinmek çok önemlidir.


Aşağıdaki resim bir Mikroişlemcinin Temel Yapısını gösteriyor.



Yukarıdaki görselden, bir Mikroişlemcinin üç önemli bileşeni olduğunu anlayabilirsiniz:


  1. CPU (Merkezi İşlem Birimi)
  2. Bellek
  3. G / Ç Bağlantı Noktaları


Diğer bileşenler de önemlidir ama bunlar daha önem arz ettiğini bilmek gerekir. Şimdi, yukarıdaki yapıda bahsedilen bir Mikroişlemcinin Temel Bileşenlerini göreceğiz.

İşlemci

Merkezi İşlemci Birimi veya CPU, Mikrodenetleyici'nin beynidir. Bir Aritmetik Mantık Birimi (ALU) ve bir Kontrol Birimi (CU) içerir. Bir CPU, Aritmetik, Mantıksal ve Veri Aktarımı işlemlerini gerçekleştirmek için talimatları okur, çözer ve yürütür.

Bellek

Herhangi bir Hesaplamalı Sistem iki tür Bellek gerektirir: Program Belleği ve Veri Belleği. Program Hafızası, adından da anlaşılacağı üzere, programı, yani CPU tarafından yürütülecek talimatları içerir. Öte yandan Veri Belleği, talimatları yürütürken geçici verileri saklamanız gerekir.

Genellikle, Program Belleği, Salt Okunur Bellek veya ROM'dur ve Veri Belleği, bir Rastgele Erişim Belleği veya RAM'dir. Veri Belleğine bazen Okuma Yazma Belleği (R / WM) adı verilir.

Giriş / Çıkış Bağlantı Noktaları

Mikrodenetleyici'nin dış dünyaya arayüzü G / Ç Bağlantı Noktaları veya Giriş / Çıkış Bağlantı Noktaları tarafından sağlanmaktadır. Anahtarlar, Tuş Takımları vb. Gibi girişler, kullanıcıdan CPU'ya İkili Veri biçiminde bilgi sağlar.

CPU, giriş cihazlarından veri aldıktan sonra, uygun talimatları uygular ve LED'ler, Ekranlar, Yazıcılar, vb. Gibi Çıkış Aygıtları yoluyla yanıt verir.

BUS

Bir Mikrodenetleyici'nin bir diğer önemli bileşeni, ancak nadiren tartışılan Sistem Veri Yolu'dur. Bir Sistem veri yolu, CPU'yu Bellek, G / Ç Bağlantı Noktaları ve diğer destekleyici bileşenler gibi diğer çevre birimlere bağlayan bir grup bağlantı kablosudur.

Zamanlayıcılar / Sayaçlar

Bir Mikroişlemcinin önemli bileşenlerinden biri Zamanlayıcılar ve Sayıcılardır. Zaman Gecikmelerinin ve harici olayların sayımı işlemlerini sağlarlar. Ayrıca, Zamanlayıcılar ve Sayaçlar Fonksiyon Üretimi, Darbe Genişliği Modülasyonu, Saat Kontrolü vb. Sağlayabilir.

Seri port

Bir Mikroişlemcinin önemli gereksinimlerinden biri diğer cihaz ve çevre birimleri (harici) ile iletişim kurmaktır. Seri Bağlantı Noktası, bu arabirimi seri iletişim aracılığıyla sağlıyor. Mikroişlemcilerde uygulanan en yaygın seri iletişim UART'dır.

Kesmeler

Bir Mikroişlemcinin çok önemli bir özelliği, Kesmeler ve Kesme İşleme Mekanizmasıdır. Kesintiler harici, dahili, donanıma bağlı veya yazılımla ilgili olabilir.

ADC (Analogdan Dijital Çevirici)

Analog-Dijital Dönüştürücü veya ADC, Analog sinyalleri Dijital Sinyallere çeviren bir devredir. ADC Devresi harici Analog Giriş cihazları ile Mikrodenetleyici'nin CPU'su arasındaki ara birimi oluşturur. Hemen hemen tüm sensörler analog cihazlardır ve CPU'nun anlaması için bu sensörlerden gelen analog veriler dijital verilere dönüştürülmelidir.

DAC (Dijitalten Analog'a Dönüştürücü)

Analog-Analog Dönüştürücü veya DAC, bir ADC'nin aksine çalışan, yani Dijital Sinyalleri Analog Sinyallere dönüştüren bir devredir. DAC, Mikrodenetleyici CPU ile harici analog cihazlar arasındaki köprüyü oluşturur.

Mikrodenetleyicilerin Avantajları


  • Bellek, G / Ç Bağlantı Noktaları vb. Gibi temel bileşenlere sahip olduğu için harici donanımlara ihtiyaç duymazsınız.
  • Mikrodenetleyiciler, tüm talimatların hafızaya yazılması ve depolanması sağladığından karmaşık işletim sistemlerine ihtiyaç duymazsınız.
  • Tüm Giriş / Çıkış Bağlantı Noktaları programlanabilir.
  • Gerekli tüm bileşenlerin entegrasyonu, ürünün (veya uygulamanın) maliyetini, tasarım zamanını ve alanını düşürür.


Mikroişlemcilerin Dezavantajları


  • Mikroişlemciler, hesaplama gücü bilinmiyor.
  • Bellek miktarı, bir mikro denetleyicinin uygulayabileceği talimatlarla sınırlı.
  • İşletim Sistemi Yoktur ve dolayısıyla tüm talimatlar yazılı olmalıdır.


Mikrodenetleyici Uygulamaları

Mikrodenetleyicilerin çok sayıda uygulaması var. Aslında bütün gömülü sistemler endüstrisi Mikroişlemciler'e bağımlıdır. Aşağıda Mikrodenetleyiciler'in az sayıdaki uygulaması bulunmaktadır.

  • Fırın, çamaşır makinesi vb. Cihazlardaki ön panel kumandaları
  • İşlev Jeneratörleri
  • Duman ve Yangın Alarmları
  • Ev Otomasyon Sistemleri
  • Otomobillerde Otomatik Farlar
  • Hıza Duyarlı Kapı Kilitleme Sistemi



Mikrodenetleyicinin Temelleri - Tarihi, Yapısı ve Uygulamaları Mikrodenetleyicinin Temelleri - Tarihi, Yapısı ve Uygulamaları Reviewed by Yakup TOPCU on Kasım 13, 2017 Rating: 5

Hiç yorum yok

İsmiTekno Sosyal