میکروکنترلر یک تراشه IC است که برای کنترل دستگاه‌های دیگر برنامه ریزی شده است. دلیل نامگذاری این تراشه به میکروکنترلر سایز و اندازه‌ی آن و کنترل دستگاه‌ها و ماشین آلات است. از آنجایی که این تراشه در درون و داخل وسایل و ماشین‌های مختلف مثل ماشین لباسشویی، تلفن همراه، خودرو و … قرار دارد به آن کنترلر توکار هم گفته می‌شود. میکروکنترلر دارای RAM، ROM و پورت‌های ورودی یا خروجی است.
اولین میکرکنترلر جهان، TMS 1000 بود که در سال 1971 توسعه یافت و در سال 1974 به صورت تجاری منتشر شد. دو مهندس به نام گری بون و مایکل کوکران آن را توسعه دادند. این یک کامپیوتر کوچک در یک IC است. آنها در انواع 8 و 32 بیت تولید می‌شوند که هر کدام خصوصیات و ویژگی‌های خاص خود را دارند. در آموزش طراحی میکروکنترلرهای ARM این تراشه به صورت کامل معرفی و روش کار با آن توضیح و آموزش داده می‌شود.
میکروکنترلر چگونه کار می‌کند؟
اگر چه میکروکنترلرهای زیادی وجود دارد و حتی برنامه‌های بیشتری برای ساخت مدل‌های جدید آن نوشته شده است، اما اکثر آنها دارای فناوری و تجهیزات مشترک هستند. بنابراین اگر بتوانیم روش ساخت و کار با یکی از آنها را یاد بگیریم، می‌توانیم با انواع دیگر آن کار کنیم.
میکروکنترلرها دستگاه‌های دارای عملکرد بسیار سریع البته کندتر از کامپیوترها هستند، بنابراین هر دستورالعمل در میکروکنترلر با سرعت بسیار سریع اجرا می‌شود. عملکرد آن در زیر آمده است:
هنگامی که منبع تغذیه روشن می‌شود، نوسانگر کوارتز توسط Control Logic Register فعال می‌شود. در چند میلی ثانیه‌ی اول، در حالی که دستگاه در حال آماده سازی است، خازن انگل شارژ می‌شود.
هنگامی که سطح ولتاژ به حداکثر توان خود می‌رسد و فرکانس نوسانگر کوارتز پایدار می‌شود، فرایند نوشتن بیت در تابع‌های رجیستر شده آغاز می شود. همه چیز با توجه به ساعت نوسانگر اتفاق می‌افتد و تمام قطعات الکترونیکی شروع به کار می‌کند. همه‌ی این اتفاقات تنها چند نانو ثانیه زمان می‌برد.
شمارنده برنامه ثباتی یا PC حافظه برنامه را به آدرس صفر می‌فرستد. بعد آدرس دستورالعمل به رمزگشایی کننده‌ی عملکردها فرستاده می‌شود تا رمزگشایی شده و سپس اجرا شود. پس از اجرای یک دستورالعمل، آدرس شمارنده برنامه ثباتی به 1 افزایش می‌یابد و بنابراین آدرس دستورالعمل بعدی را به رمزگشایی کننده دستورالعمل‌ها ارسال کرده و دستورالعمل‌های بعدی را اجرا می‌کند.
میکروپروسسور چیست؟
میکروپروسسور یک پردازنده درون یک یا چند مدار مجتمع است که مانند میکروکنترلر ها RAM، ROM و سایر لوازم جانبی را ندارد. آنها به مدارهای خارجی لوازم جانبی وابسته هستند تا کار کنند. اما میکروپروسسورها برای برای کارهای پیچیده مانند توسعه نرم افزار‌ها، باز ها و برنامه های کاربردی دیگر که نیاز به حافظه‌ی بالا دارند و در آن ورودی و خروجی تعریف نشده است، ساخته شده‌اند.
تفاوت میکروکنترلر و میکروپروسسور چیست؟
1. تفاوت اصلی در هر دوی آنها وجود تجهیزات جانبی خارجی متفاوت در هر کدام است. به این صورت که در میکروکنترلرها RAM، ROM و EEPROM تعبیه می‌کنند در حالی که در ساخت میکروپروسسورها از مدارهای خارجی استفاده می‌کنند.
2. در حالی که که همه‌ی وسایل جانبی میکروکنترلر به صورت واحد در این تراشه به کار رفته و فشرده شده است، اما در میکروپروسسور این وسایل جانبی بزرگ هستند.
3. برای اینکه ساخت میکروکنترلرها ارزان‌تر تمام شود در ساخت آنها از فناوری اکسید فلز نیمه هادی مکمل استفاده شده است. علاوه بر این، برنامه های ساخته شده با میکروکنترلرها ارزان تر هستند، زیرا آنها نیاز به اجزای کوچکتر خارجی دارند، در حالی که هزینه های کلی سیستم های ساخته شده با میکروپروسسور ها به دلیل استفاده از تعداد زیادی از اجزا و لوازم جانبی خارجی مورد نیاز برای همچنین سیستم‌هایی بالا است.
4. سرعت پردازش میکروکنترلرها حدود 8 مگاهرتز تا 50 مگاهرتز است، اما سرعت پردازش میکروپروسسورها بالاتر از 1 گیگاهرتز است، بنابراین عملکرد و کارکرد آنها بسیار سریع‌تر از میکروکنترلرها است.
5. میکروکنترلرها جمع و جور هستند، بنابراین استفاده از آنها برای محصولات و تجهیزات کوچک مناسب‌تر و کارآمدتر است. در حالی که میکروپروسسورها بزرگ هستند و برای محصولات و تجهیزات بزرگتر به کار می‌روند
6. کارکرد و عملکرد میکروکنترلرها محدود و ساده است. در حالی که کارکرد و عملکرد میکروپروسسورها به طور کلی پیچیده‌تر هستند. مانند توسعه نرم افزار، توسعه بازی، وب سایت، اسناد و غیره، بنابراین نیاز به حافظه و سرعت بیشتری دارند، به همین دلیل است که ROM، RAM خارجی با آن استفاده می‌شود.
7. میکروکنترلرها بر اساس مدل هاروارد ساخته شده‌اند که حافظه برنامه و حافظه دیتا در آنها جداگانه هستند در حالی که میکروپروسسورها بر پایه مدل فون نویمان است که برنامه و داده‌ها در همان حافظه ذخیره می‌شود، ساخته شده‌اند.
منبع : میکروکنترلر چیست؟
- ۹۸/۰۷/۰۱