NUC975DK61Y – Sirkuit Terpadu, Tertanam, Mikrokontroler – NUVOTON Technology Corporation

1 Definisi mikrokontroler

Karena mikrokontroler adalah unit logika aritmatika, memori, pengatur waktu/kalkulator, dan berbagai sirkuit / O, dll. yang diintegrasikan ke dalam sebuah chip, yang merupakan sistem komputasi dasar yang lengkap, ia juga dikenal sebagai komputer mikro chip tunggal.

Program dalam memori mikrokontroler yang digunakan erat dengan perangkat keras mikrokontroler dan rangkaian perangkat keras periferal, dibedakan dari perangkat lunak PC, dan disebut program mikrokontroler sebagai firmware.Secara umum, mikroprosesor adalah CPU dalam satu sirkuit terintegrasi, sedangkan mikrokontroler adalah CPU, ROM, RAM, VO, timer, dll., semuanya dalam satu sirkuit terintegrasi.Dibandingkan dengan CPU, mikrokontroler tidak memiliki daya komputasi yang begitu kuat, juga tidak memiliki Unit Manajemen Memori, yang membuat mikrokontroler hanya dapat menangani beberapa kontrol, logika, dan tugas-tugas lain yang relatif tunggal dan sederhana, dan banyak digunakan dalam kontrol peralatan, pemrosesan sinyal sensor. dan bidang lainnya, seperti beberapa peralatan rumah tangga, peralatan industri, perkakas listrik, dll.

2 Komposisi mikrokontroler

Mikrokontroler terdiri dari beberapa bagian: pemroses pusat, memori, dan input/output:

-Prosesor pusat:

Prosesor pusat adalah komponen inti MCU, termasuk dua bagian utama yaitu operator dan pengontrol.

-Operator

Operator terdiri dari unit aritmatika & logika (ALU), akumulator dan register, dll. Peran ALU adalah melakukan operasi aritmatika atau logika pada data yang masuk.ALU mampu menambah, mengurangi, mencocokkan, atau membandingkan ukuran kedua data tersebut, dan akhirnya menyimpan hasilnya di akumulator.

Operator memiliki dua fungsi:

(1) Untuk melakukan berbagai operasi aritmatika.

(2) Untuk melakukan berbagai operasi logika dan melakukan pengujian logika, seperti pengujian nilai nol atau perbandingan dua nilai.

Semua operasi yang dilakukan oleh operator diarahkan oleh sinyal kontrol dari pengontrol, dan, sementara operasi aritmatika menghasilkan hasil aritmatika, operasi logika menghasilkan keputusan.

-Pengontrol

Pengontrol terdiri dari penghitung program, register instruksi, dekoder instruksi, generator waktu dan pengontrol operasi, dll. Ini adalah "badan pembuat keputusan" yang mengeluarkan perintah, yaitu mengoordinasikan dan mengarahkan pengoperasian seluruh sistem komputer mikro.Fungsi utamanya adalah:

(1) Untuk mengambil instruksi dari memori dan menunjukkan lokasi instruksi berikutnya dalam memori.

(2) Untuk memecahkan kode dan menguji instruksi dan menghasilkan sinyal kontrol operasi yang sesuai untuk memfasilitasi pelaksanaan tindakan yang ditentukan.

(3) Mengarahkan dan mengontrol arah aliran data antara CPU, memori, dan perangkat input dan output.

Mikroprosesor menghubungkan ALU, counter, register dan bagian kontrol melalui bus internal, dan terhubung ke memori eksternal dan sirkuit antarmuka input/output melalui bus eksternal.Bus eksternal, juga disebut bus sistem, dibagi menjadi bus data DB, bus alamat AB, dan bus kontrol CB, dan dihubungkan ke berbagai perangkat periferal melalui rangkaian antarmuka input/output.

-Penyimpanan

Memori dapat dibagi menjadi dua kategori: memori data dan memori program.

Memori data digunakan untuk menyimpan data dan penyimpanan program digunakan untuk menyimpan program dan parameter.

-Input/Output -Menghubungkan atau menggerakkan perangkat yang berbeda

Port komunikasi serial-pertukaran data antara MCU dan periferal yang berbeda, seperti UART, SPI, 12C, dll.

3 Klasifikasi mikrokontroler

Dilihat dari jumlah bitnya, mikrokontroler dapat diklasifikasikan menjadi: 4-bit, 8-bit, 16-bit, dan 32-bit.Dalam aplikasi praktis, 32-bit menyumbang 55%, 8-bit menyumbang 43%, 4-bit menyumbang 2%, dan 16-bit menyumbang 1%

Terlihat bahwa mikrokontroler 32-bit dan 8-bit merupakan mikrokontroler yang paling banyak digunakan saat ini.
Perbedaan jumlah bit tidak mewakili baik atau buruknya mikroprosesor, bukan semakin tinggi jumlah bit semakin baik mikroprosesor, dan bukan semakin rendah jumlah bit semakin buruk mikroprosesor

MCU 8-bit serba guna;mereka menawarkan pemrograman sederhana, efisiensi energi dan ukuran paket kecil (beberapa hanya memiliki enam pin).Namun mikrokontroler ini biasanya tidak digunakan untuk fungsi jaringan dan komunikasi.

Protokol jaringan dan tumpukan perangkat lunak komunikasi yang paling umum adalah 16 atau 32-bit.Periferal komunikasi tersedia untuk beberapa perangkat 8-bit, namun MCU 16 dan 32-bit seringkali merupakan pilihan yang lebih efisien.Namun demikian, MCU 8-bit biasanya digunakan untuk berbagai aplikasi kontrol, penginderaan, dan antarmuka.

Secara arsitektur, mikrokontroler dapat dibagi menjadi dua kategori: RISC (Reduksi Komputer Set Instruksi) dan CISC (Komputer Set Instruksi Kompleks).

RISC adalah mikroprosesor yang mengeksekusi lebih sedikit jenis instruksi komputer dan berasal dari mainframe MIPS (yaitu, mesin RISC) pada tahun 1980-an, dan mikroprosesor yang digunakan dalam mesin RISC secara kolektif disebut prosesor RISC.Dengan cara ini, ia dapat menjalankan operasi dengan lebih cepat (jutaan lebih instruksi per detik, atau MIPS).Karena komputer memerlukan transistor tambahan dan elemen rangkaian untuk menjalankan setiap jenis instruksi, semakin besar set instruksi komputer membuat mikroprosesor semakin kompleks dan menjalankan operasi lebih lambat.

CISC menyertakan serangkaian instruksi mikro yang menyederhanakan pembuatan program yang berjalan pada prosesor.Instruksinya terdiri dari bahasa assembly, dan beberapa fungsi umum yang awalnya diimplementasikan oleh perangkat lunak diimplementasikan oleh sistem instruksi perangkat keras.Pekerjaan pemrogram menjadi jauh berkurang, dan beberapa operasi atau operasi tingkat rendah diproses secara bersamaan di setiap periode instruksi untuk meningkatkan kecepatan eksekusi komputer, dan sistem ini disebut sistem instruksi kompleks.

4 Ringkasan

Tantangan serius bagi para insinyur elektronik otomotif saat ini adalah membangun sistem otomotif yang berbiaya rendah, bebas masalah, dan bahkan jika terjadi kegagalan, kinerja mobil secara bertahap membaik, dan mikrokontroler diharapkan dapat meningkatkan kinerja. unit kontrol elektronik otomotif.