Microcontrolere i automate programabile Curs 1 Microcontrolerul

@2015 1/5

MICROCONTROLERUL

1.1. Microcontroler contra Microprocesor Microprocesorul, uneori numit i procesor, este unitatea central de prelucrare a

informaiei (CPU) a unui calculator sau sistem structurat funcional, care coordoneaz sistemul i care, fizic, se prezint sub forma unui cip electronic.

Microcontrolerul este o structur electronic destinat controlului unui proces sau, mai general, este un microcircuit care incorporeaz o unitate central (CPU) i o memorie mpreun cu resurse care-i permit interaciunea cu mediul exterior.

Microcontrolerul difer de un microprocesor n multe feluri. n primul rnd i cel mai important este funcionalitatea sa. Pentru a fi folosit, unui microprocesor trebuie s i se ataeze alte componente ca memorie i componente pentru primirea i trimiterea de date.

Microcontrolerul este proiectat s fie toate acestea ntr-unul singur. Nu sunt necesare alte componente externe pentru utilizarea sa pentru c toate perifericele necesare sunt deja incluse n el.

Fig. 1.1. Microcontroler contra Microprocesor

Microcontrolere i automate programabile Curs 1 Microcontrolerul

@2015 2/5

Printre multele domenii unde utilizarea lor este practic un standard industrial se pot meniona:

n industria de automobile (controlul aprinderii motorului, climatizare, diagnoz, sisteme de alarm, etc.);

n aa zisa electronic de consum (sisteme audio, televizoare, camere video i videocasetofoane, telefonie mobil, GPS-uri, jocuri electronice, etc.);

n aparatura electrocasnic (maini de splat, frigidere, cuptoare cu microunde, aspiratoare);

n controlul mediului i climatizare (sere, locuine, hale industriale); n industria aerospaial; n mijloacele moderne de msurare - instrumentaie (aparate de msur, senzori i

traductoare inteligente); la realizarea de periferice pentru calculatoare; n medicin.

Un criteriu de clasificare a microcontrolerelor este lungimea (dimensiunea) cuvntului de date. Funcie de puterea de calcul dorit i de alte caracteristici se pot alege variante avnd dimensiunea cuvntului de date de 4, 8,16, 32 sau 64 de bii.

1.2. Structura unui microcontroler

1.2.1. Unitatea de memorie Memoria este o component a microcontrolerului a crei funcie este de a nmagazina

date.

Fig. 1.2. Unitatea de memorie

Memoria const din toate locaiile de memorie, iar adresarea acesteia nu este altceva dect selectarea uneia din ele. Aceasta nseamn c putem selecta o locaie de memorie la un capt, i la cellalt capt trebuie s ateptm coninutul acelei locaii.

n afar de citirea dintr-o locaie de memorie, memoria trebuie de asemenea s permit scrierea n ea. Aceasta se face prin asigurarea unei linii adiionale numit linie de control. Vom desemna aceast linie ca R/W (citete /scrie).

Linia de control este folosit n urmtorul fel: dac R/W=1, se face citirea, i dac opusul este adevrat atunci se face scrierea n locaia de memorie.

R/W

Microcontrolere i automate programabile Curs 1 Microcontrolerul

@2015 3/5

1.2.2. Unitatea central de procesare Unitatea central de procesare, (CPU) este structurat pe locaii de memorie avnd

capabilitate incorporat de nmulire, mprire, scdere i adunare i permite mutarea coninutul dintr-o locaie de memorie n alta. Locaiile ei de memorie ale CPU sunt numite regitri.

Fig. 1.3. Unitatea central de procesare

Regitrii sunt deci locaii de memorie al cror rol este de a ajuta prin executarea a variate operaii matematice sau a altor operaii cu date.

Dac, de exemplu, dorim s adunm coninutul a dou locaii de memorie i ntoarcem rezultatul napoi n memorie, vom avea nevoie de o conexiune ntre memorie i CPU. Mai simplu formulat, trebuie s avem o anumit cale prin care datele circul de la un bloc la altul.

1.2.3. Bus-ul Calea este numit bus- magistral. Fizic, el reprezint un grup de 8, 16, sau mai multe

fire. Sunt dou tipuri de bus-uri: bus de adres i bus de date. Primul const din attea linii ct este numrul de cifre binare (16 bii=16+1 fire, 1 fiind

masa), iar cellalt este att de lat ct sunt datele. Primul servete la transmiterea adreselor de la CPU la memorie, iar cel de al doilea la conectarea tuturor blocurilor din interiorul microcontrolerului.

Fig. 1.4. Bus-ul

n ceea ce privete funcionalitatea microcontrolerului, situaia s-a mbuntit, dar o nou problem a aprut de asemenea: avem o unitate ce este capabil s lucreze singur, dar nu poate interaciona cu mediul exterior.

Microcontrolere i automate programabile Curs 1 Microcontrolerul

@2015 4/5

Pentru a nltura aceast deficien, se mai adug un bloc ce conine cteva locaii de memorie al cror singur capt este conectat la bus-ul de date, iar cellalt are conexiune cu liniile de ieire la microcontroler ce pot fi vzute cu ochiul liber ca pini la componenta electronic.

1.2.4. Unitatea intrare-ieire Aceste locaii ce tocmai le-am adugat sunt numite porturi. Sunt diferite tipuri de

porturi: intrare, ieire sau porturi pe dou-ci. Cnd se lucreaz cu porturi, mai nti de toate este necesar s se aleag cu ce port urmeaz s se lucreze, i apoi s se trimit date la, sau s se ia date de la port.

Fig. 1.5. Unitatea intrare-ieire

Cnd se lucreaz cu el portul se comport ca o locaie de memorie. Ceva este pur i simplu scris n sau citit din el, i este posibil de a remarca uor aceasta la pinii microcontrolerului.

Subiecte: 1. Ce este un microcontroler? 2. Dai exemple de minim patru domenii de utilizare a microcontrolerelor. 3. Enumerai (toate) elementele componente ale unui microcontroler (cursul 1 i cursul 2). 4. Rolul unitii de memorie i structura ei (desen). 5. Rolul unitii centrale de procesare i structura ei (desen). 6. De cte tipuri sunt magistralele i ce rol au? 7. Cte tipuri de porturi cunoatei? Desen.

Microcontrolere i automate programabile Curs 1 Microcontrolerul

@2015 5/5

Fig. 1.1. Microcontroler contra Microprocesor