Elektronik Komponenten: Einführung Microcontroller - Dummies

notwendigen Operationen durchführen. Ein Mikrocontroller ist ein kompletter Computer auf einem einzelnen elektronischen Chip. Sie können für $ 50 oder weniger gekauft werden. Wie alle Computersysteme bestehen Mikrocomputer aus mehreren grundlegenden Subsystemen:

• Zentraleinheit (CPU): Eine CPU führt die von einem Programm bereitgestellten Anweisungen aus. Die CPU kann alle Operationen ausführen, die für die ordnungsgemäße Funktion des Computers erforderlich sind, z. B. das Verschieben von Daten von einem Speicherort zum anderen oder das Empfangen von Daten als Eingabe von der Außenwelt.

• Takt: Die CPU und andere Komponenten des Mikrocontrollers werden von einem Taktgeber gesteuert, der Taktimpulse bereitstellt, die die Taktung von Programmbefehlen steuern, wenn sie nacheinander von der CPU ausgeführt werden. Bei den meisten Mikrocontrollern tickt die Uhr mit einer Geschwindigkeit von einigen Millionen Ticks pro Sekunde. Im Gegensatz dazu tickt die Uhr, die einen typischen Desktop-Computer steuert, mit einigen Milliarden Ticks pro Sekunde.

• Direktzugriffsspeicher (RAM): Stellt einen Scratchpad-Bereich bereit, in dem der Computer die Daten speichern kann, an denen er gerade arbeitet. Wenn der Computer beispielsweise das Ergebnis einer Berechnung ermitteln soll (z. B. zwei plus zwei), müssen Sie einen Speicherort im RAM angeben, in dem der Computer das Ergebnis speichern kann.

  In einem Desktop-Computer wird der verfügbare RAM-Speicher in Milliarden von Bytes (GB für Gigabytes) gemessen. In einem Mikrocontroller wird das RAM oft nur in Bytes gemessen. Das ist richtig: nicht Milliarden (GB), Millionen (MB; Megabytes) oder sogar Tausende (KB; Kilobytes) von Bytes, sondern einfache alte Bytes. Zum Beispiel hat der beliebte BASIC Stamp 2 insgesamt 32 Byte RAM.

• EEPROM: Ein spezieller Speichertyp, der das Programm enthält, das auf einem Mikrocontroller läuft. EEPROM steht für Elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher , der jedoch nicht im Test ist.

  EEPROM ist schreibgeschützt, was bedeutet, dass die Daten nach dem Speichern der Daten im EEPROM nicht mehr von einem Programm geändert werden können, das auf der CPU des Mikrocontrollers läuft. Es ist jedoch möglich, Daten in den EEPROM-Speicher zu schreiben, indem das EEPROM über einen USB-Port mit einem Computer verbunden wird. Dann kann der Computer Daten an das EEPROM senden.

  So werden Mikrocontroller programmiert. Sie verwenden spezielle Software auf einem PC, um das Programm zu erstellen, das Sie auf dem Mikrocontroller ausführen möchten. Dann verbinden Sie den Mikrocontroller mit dem PC und übertragen das Programm vom PC auf den Mikrocontroller. Der Mikrocontroller führt dann die im Programm angegebenen Anweisungen aus.

  Die meisten Mikrocontroller haben einige tausend Byte EEPROM-Speicher, was ausreicht, um relativ komplizierte Programme zu speichern, die von einem PC heruntergeladen werden.

  Eines der wichtigsten Merkmale des EEPROM-Speichers ist, dass er beim Ausschalten nicht seine Daten verliert. Wenn Sie also ein Programm von einem PC auf ein EEPROM eines Mikrocontrollers übertragen, verbleibt das Programm im Mikrocontroller, bis Sie es durch ein anderes Programm ersetzen.

  Sie können den Mikrocontroller für Jahre ausschalten und auf ein Schrankregal stellen, und wenn Sie den Mikrocontroller wieder einschalten, wird das Programm, das vor Jahren aufgezeichnet wurde, erneut ausgeführt.

• E / A-Pins: Eines der wichtigsten Merkmale eines Mikrocontrollers sind seine E / A-Pins, , mit denen der Mikrocontroller mit der Außenwelt kommunizieren kann. Obwohl einige Mikrocontroller separate Eingangspins und Ausgangspins haben, verfügen die meisten über gemeinsam genutzte E / A-Anschlüsse, die sowohl für den Eingang als auch für den Ausgang verwendet werden können.

  E / A-Pins verwenden normalerweise die grundlegende TTL-Logikschnittstelle: HIGH (logisch 1) wird durch +5 V dargestellt und LOW (logisch 0) wird durch 0 V dargestellt.

  Die meisten Mikrocontroller können nur eine kleine Menge verarbeiten. Strom direkt durch die E / A-Pins. 20-25 mA ist typisch. Das reicht aus, um eine LED zu leuchten, aber Stromkreise, die mehr Strom benötigen, sollten die höhere Stromlast von den E / A-Pins des Mikrocontrollers isolieren. Dies wird normalerweise unter Verwendung eines Transistortreibers durchgeführt.