¿Qué es un microcontrolador?
El microcontrolador utiliza un circuito integrado de muy gran escala para integrar la unidad central de procesamiento CPU, memoria RAM de acceso aleatorio, memoria ROM de sólo lectura, sistema de interrupción, temporizador/contador, convertidor AD, interfaz de comunicación y datos ordinarios. Puerto de E/S Está integrado en un chip de silicio para formar un sistema informático completo en miniatura. La CPU del microcontrolador es equivalente a la CPU de la PC. La memoria de datos RAM del microcontrolador es equivalente a la memoria de la PC. La memoria de programa del microcontrolador es equivalente al disco duro de la PC. El puerto del microcontrolador equivale a la tarjeta gráfica, tarjeta de red y tarjeta de expansión del PC. Las ranuras para tarjetas, etc. son visibles, y aunque es pequeño, tiene todo lo esencial.
La CPU (Unidad Central de Procesamiento) de un microordenador de un solo chip es el componente central del microordenador de un solo chip y está compuesto por una unidad de control, una unidad aritmética lógica, una unidad de registro, etc. e implementa operaciones lógicas. Según el ancho del bus de datos y la longitud de los bytes de datos que se pueden procesar al mismo tiempo, se puede dividir en CPU de 8 bits, CPU de 16 bits y CPU de 32 bits. La cantidad de dígitos en el microcontrolador también está determinada por la cantidad de dígitos de la CPU dentro del microcontrolador. Por ejemplo, un microcontrolador de 8 bits usa una CPU de 8 bits, un microcontrolador de 16 bits usa una CPU de 16 bits, y así sucesivamente. . El autor ha visto que algunos libros se refieren a los microcontroladores como microprocesadores, lo cual es inexacto. Los microprocesadores son solo un componente central de un sistema informático. Un microcontrolador es un sistema informático completo y es más exacto llamarlo microcontrolador.
Desde su nacimiento, los microcontroladores se han utilizado ampliamente en diversos campos debido a sus ventajas como rendimiento estable, bajo voltaje y bajo consumo de energía, durabilidad, tamaño pequeño, rendimiento de alto costo, sólidas capacidades de control y fácil expansión. Ha habido microcontroladores de 4 bits, microcontroladores de 8 bits, microcontroladores de 16 bits y microcontroladores de 32 bits. Entre estos tipos de microcontroladores, el más popular es el microcontrolador de 8 bits, que sigue siendo la corriente principal de las aplicaciones de microcontroladores actuales. Con el rápido desarrollo de la tecnología electrónica, las funciones de los microcontroladores son cada vez más poderosas.
En 1975, Texas Instruments (TI) lanzó por primera vez el microcontrolador de 4 bits TMS-1000, lo que marcó el nacimiento del microcontrolador.
En 1976, Intel desarrolló la serie MCS-48 de microcontroladores de 8 bits, lo que llevó el desarrollo de microcontroladores a una nueva etapa. El microcontrolador de la serie MCS-48 integra una CPU de 8 bits, múltiples puertos de E/S paralelos, temporizador/contador de 8 bits, RAM y ROM de pequeña capacidad, etc. No tiene interfaz de comunicación serial y es fácil de operar.
En 1980, Intel lanzó la serie MCS-51 de microcontroladores de alta gama de 8 bits basados en la serie de microcontroladores MCS-48, este es el antepasado de los famosos 51 microcontroladores actuales. La serie de microcontroladores MCS-51 ha mejorado significativamente en comparación con la serie de microcontroladores MCS-48. Tiene una interfaz de comunicación en serie interna y un sistema de procesamiento de interrupciones de varios niveles. El temporizador/contador se ha ampliado de 8 bits a 16 bits. y se ha ampliado la capacidad de RAM y ROM. La serie MCS-51 de microcontroladores de 8 bits es muy popular debido a su rendimiento confiable, simplicidad y practicidad, y rendimiento de alto costo, y son conocidos como los microcontroladores más clásicos. Los libros de texto sobre microcontroladores de varios colegios y universidades imparten cursos sobre microcontroladores basados en el microcontrolador de 8 bits de la serie MCS-51.
En 1983, apareció el microcontrolador de 16 bits debido a su insatisfactorio rendimiento de costos, no se usó ampliamente en sistemas de control más complejos y en los primeros sistemas integrados.
Después de entrar en la década de 1990, con el rápido desarrollo de la tecnología de circuitos integrados, surgieron los microcontroladores de 32 bits y, como resultado, se promovieron los sistemas integrados.
El nacimiento y la aplicación de la microcomputadora de un solo chip es una revolución en el diseño de circuitos de control. Simplifica los circuitos de control complejos, hace factibles los circuitos de control que no son factibles utilizando métodos de diseño de circuitos tradicionales y los hace infalibles. Los productos se convierten en productos inteligentes, la tecnología DSP y la tecnología ARM actualmente populares son productos del desarrollo de microcontroladores.
Para utilizar microcontroladores, primero debes aprender a programar microcontroladores. La programación del microcontrolador incluye dos contenidos: primero, compilar el código en lenguaje C o código en lenguaje ensamblador en un archivo hexadecimal en el software de desarrollo; segundo, usar el software de descarga del programa del microcontrolador correspondiente y descargar el cable (programador) para descargar el archivo hexadecimal al microcontrolador.
Hay dos tipos de lenguajes de programación de microcontroladores: lenguaje ensamblador y lenguaje C. El lenguaje más popular en la actualidad es el lenguaje C. Diferentes microcontroladores tienen diferente software de desarrollo. Por ejemplo, el microcontrolador 51 usa el software Keil; el microcontrolador PIC usa el software MPLAB IDE; el microcontrolador AVR usa el software ICCAVR o el software AVR Studio, etc. En cuanto al software de descarga de programas de microcontroladores y cables de descarga (programadores), los hay de todo tipo y se pueden encontrar en todas partes. Cuando el programa se descarga al microcontrolador y los circuitos periféricos del microcontrolador cumplen con los requisitos, el programa se ejecutará y el microcontrolador funcionará sin cesar.