In der Vergangenheit mussten sich die Menschen auf Boten verlassen, um Nachrichten zu empfangen und zu senden. Im späten 19. Jahrhundert gab es mit der Veröffentlichung des ersten Telefons einen wichtigen Meilenstein in der Kommunikationsbranche. Diese Einführung veränderte die Art und Weise, wie Menschen interagieren und miteinander kommunizieren.
Der Fortschritt blieb jedoch nicht dort stehen. Nach mehr als einem Jahrhundert wurde das Mobiltelefon mit fortschrittlicheren Funktionen wie Touchscreen-Fähigkeit, Senden und Empfangen von E-Mails und vielen anderen eingeführt. Diese fortschrittlichen Funktionen werden von zwei der Hauptkomponenten eines Smartphones unterstützt: Mikroprozessoren und Mikrocontroller.
In diesem Artikel wird erläutert, was Sie über eine der Hauptkomponenten von Smartphones, den Mikrocontroller, wissen müssen. Hier erfahren Sie, was ein Mikrocontroller ist, seine Klassifizierung und mehr.
1. Was ist ein Mikrocontroller?
Wenn es um Computer und elektronische Geräte geht, geht viel Aufhebens um Mikroprozessoren. Eine andere kritische Komponente in Ihrem Smartphone verdient jedoch etwas Ruhm – der Mikrocontroller.
Ein Mikrocontroller bezieht sich auf eine integrierte Schaltung (IC), die die Funktionen eines elektronischen Systems verwaltet. Es ist für Software optimiert und dauerhaft in Ihrem Smartphone platziert, um bestimmte Funktionen auszuführen, z. B. die Reaktion auf Touchscreens.
Mikrocontrollereinheit (MCU) ist ein gut gewählter Begriff, der ihre Eigenschaften definiert. Das Präfix „micro“ beschreibt die Kleinheit des Systems. In der Zwischenzeit beschreibt „Controller“ die Fähigkeit des Systems, andere Teile eines elektronischen Systems zu steuern, normalerweise über eine Mikroprozessoreinheit und andere Peripheriegeräte.
Die Leistung der MCU hängt von der Funktionalität und Agilität des digitalen Prozessors und Speichers sowie anderer Peripheriegeräte ab, die das System bei der Interaktion mit anderen Systemen unterstützen sollen.
2. Mikroprozessoren vs. Mikrocontroller
Manchmal verwenden Leute den Begriff „Mikroprozessor“, wenn sie sich auf einen Mikrocontroller beziehen, aber Sie sollten einen deutlichen Unterschied zwischen den beiden Geräten verstehen.
Beginnen wir damit, zu verstehen, was ein Mikroprozessor ist. Ein Mikroprozessor bezieht sich auf eine Steuereinheit eines Computersystems, die Arithmetik-Logik-Einheiten (ALU)-Operationen durchführt und mit anderen daran angeschlossenen Geräten kommuniziert. Das Gerät befindet sich auf einem einzigen integrierten Schaltkreischip, der viele winzige Komponenten enthält, wie z Halbleiter, Transistoren, Dioden, Transistoren und mehr, die zusammenarbeiten und Ihrem Telefon helfen, seine Arbeit zu erledigen.
- Ein Mikroprozessor fungiert als Herzstück eines Computersystems; Das heißt, alles, was ein Computer tut, wird durch die Anweisungen von Computerprogrammen beschrieben. Der Mikroprozessor führt diese Befehle viele Millionen pro Sekunde aus. Inzwischen fungieren Mikrocontroller als Herzstück einer eingebetteten Anwendung.
- Ein Mikroprozessor ist nur ein Prozessor; daher müssen Speicher- und Peripheriegeräte, wie Eingabe- und Ausgabegeräte (I/O) extern angeschlossen werden, so dass es sperrig und komplexer wird. Andererseits hat ein Mikrocontroller einen Prozessor und eingebaute Speicher- und E/A-Systeme, sodass die Schaltung klein und weniger komplex ist.
- Der Mikrocontroller hat mehr Hochgeschwindigkeitsspeichereinheiten als der Mikroprozessor in Bezug auf . Somit sind die meisten Operationen in Mikroprozessoren speicherbasiert.
3. Klassifizierung von Mikrocontrollern
Mikrocontroller können wie folgt klassifiziert werden:
Busbreite
Der Bus beschreibt die parallelen Leitungen, die verwendet werden, um verschiedene Mikrocontroller-Komponenten zu verbinden. Es überträgt Daten und Befehle zwischen den Komponenten des Steuergeräts.
Mikrocontroller werden basierend auf der Busbreite in 8-Bit-, 16-Bit- und 32-Bit-Mikrocontroller eingeteilt.
Ein 8-Bit-Mikrocontroller hat eine Busbreite von 1 Byte. Somit kann er die Daten von acht Bits in einem einzigen Zyklus übertragen und ausführen. Der Hauptnachteil dieses Mikrocontrollers besteht darin, dass er ALU-Operationen verarbeitet. Wenn es also 16-Bit-Daten verarbeitet, benötigt es mehrere Zyklen, um seine Operation abzuschließen, was zu schlechter Leistung und Ungenauigkeiten führt.
Inzwischen hat ein 16-Bit-Mikrocontroller eine Busbreite von 2 Byte. Es ist effizienter und genauer als ein 8-Bit-Mikrocontroller. Es verarbeitet Daten von 16 Bits in einem einzigen Zyklus.
Schließlich hat ein 32-Bit-Mikrocontroller eine Busbreite von 32 Bit oder 4 Byte Länge. Dieser Mikrocontroller hat eine höhere Leistung und Häufigkeit als der 16-Bit-Typ. Allerdings ist es teurer und verbraucht mehr Strom. Es eignet sich am besten für komplexe Audio- und Videosignalverarbeitungsaufgaben. Es erleichtert auch die Integration mehrerer Peripheriegeräte, wie z. B. eines universellen seriellen Busses (USB). Sie können aus mehreren 32-Bit-Mikrocontrollern wählen, darunter STM32F031G6U6 und andere renommierte Marken, die in den letzten Jahren aufgrund ihrer hohen Leistung und Genauigkeit an Popularität gewonnen haben.
Memory
Ein eingebetteter Speichermikrocontroller hat alle wesentlichen Speicherblöcke in einem einzigen Chip integriert. Diese Funktionsblöcke umfassen einen Timer, Interrupts, Programm- und Datenspeicher. Diese sind fest, also nicht erweiterbar; Sie können jedoch einen externen Nur-Lese-Speicher (ROM) verwenden, um den Speicher Ihres Mikrocontrollers zu erweitern.
Auf der anderen Seite hat ein Mikrocontroller mit externem Speicher keinen der Funktionsblöcke, der in seinen Chip eingebettet ist; daher muss es mit einem externen Block verbunden werden. Das Anschließen externer Module erhöht die Größe des Mikrocontrollers.
4. Grundlegende Komponenten von Mikrocontrollern
Ein Mikrocontroller hat andere Komponenten, die in einen Schaltkreis integriert sind, um bestimmte Funktionen auszuführen. Diese beinhalten:
Central Processing Unit (U
Eine U fungiert als Gehirn des Mikrocontrollers in Ihrem Smartphone. Die Einheit ruft eine Anweisung ab, versteht, was sie bedeutet, und führt sie schließlich aus. Ebenso verbindet das Gerät jede Mikrocontroller-Komponente zu einem einzigen Schaltkreis, sodass die Ausführung bestimmter Funktionen einfacher wird. Es ist jedoch unerlässlich Monitor die Temperatur Ihrer U, um langfristige Probleme zu vermeiden, die die Leistung Ihres Smartphones beeinträchtigen könnten.
Häfen und
Ports und beziehen sich auf spezielle Speicherorte, die speziellen Funktionen, wie beispielsweise dem Hardwareort, gewidmet sind. Einige Ports können jedoch der E/A-Funktionalität des Mikrocontroller-Chips zugeordnet sein. Sie können auch die Pinbelegung des Mikrocontrollers (Eingangspin zu Ausgangspin) ändern, indem Sie entweder 1 oder 0 in eine bestimmte Portadresse einfügen.
Analog-Digital-Wandler (ADC)
Wie der Name schon sagt, ist diese Komponente dafür verantwortlich, analoge Signale in digitale umzuwandeln. Wenn Sie beispielsweise Ihr Smartphone verwenden, ist die Berührung des Bildschirms der analoge Eingang in diesem Konverter. ADC wandelt die Sensoreingabe in eine digitale Form um und der Bildschirm reagiert entsprechend.
Timer
Je nach Art des Smartphones kann ein Mikrocontroller mehr als einen Timer oder Zähler haben. Diese Komponente ist für alle Zeit- und Zählfunktionen eines Mikrocontrollers verantwortlich. Einige seiner Funktionen umfassen Modulationen, Frequenzmessung, Impulserzeugung und Zählung externer Impulse.
Memory
Der Speicher in einem Mikrocontroller dient zum Speichern von Daten und Programmen. Das System verfügt über eine bestimmte Menge an Direktzugriffsspeicher, ROM und anderen Flash-Speichern zum Speichern und Verwalten von Programmquellcodes.
Fazit
Wie bereits erwähnt, veränderte die Einführung von Mobiltelefonen die Art und Weise, wie Menschen interagieren und miteinander kommunizieren. Die Hauptkomponenten von Smartphones, Mikroprozessoren und Mikrocontrollern, unterstützten erweiterte Funktionen wie Touchscreen und andere Fähigkeiten.
