Ứng dụng vi điều khiển

Do các bộ vi điều khiển hiện tại có khả năng tính toán đủ cao, cho phép chỉ một vi mạch nhỏ thực hiện một thiết bị có đầy đủ chức năng với kích thước nhỏ, hơn nữa, với mức tiêu thụ điện năng thấp, giá của các thiết bị được hoàn thiện trực tiếp ngày càng thấp hơn. .

Vì lý do này, bộ vi điều khiển có thể được tìm thấy ở khắp mọi nơi trong các đơn vị điện tử của các thiết bị hoàn toàn khác nhau: trên bo mạch chủ máy tính, trong bộ điều khiển của ổ đĩa DVD, ổ đĩa cứng và thể rắn, trong máy tính, trên bảng điều khiển của máy giặt, lò vi sóng, điện thoại, chân không chất tẩy rửa, máy rửa chén, robot gia dụng trong nhà, rơle lập trình và PLC, trong các mô-đun điều khiển máy, v.v.

Bằng cách này hay cách khác, thực tế không có thiết bị điện tử hiện đại nào có thể làm được ngày nay nếu không có ít nhất một bộ vi điều khiển bên trong nó.

Mặc dù bộ vi xử lý 8-bit đã là dĩ vãng nhưng ngày nay bộ vi điều khiển 8-bit vẫn được sử dụng rộng rãi. Có nhiều ứng dụng hoàn toàn không yêu cầu hiệu suất cao, nhưng yếu tố quan trọng là chi phí thấp của sản phẩm cuối cùng.Tất nhiên, có nhiều bộ vi điều khiển mạnh hơn có khả năng xử lý các luồng dữ liệu lớn trong thời gian thực (ví dụ như video và âm thanh).

Dưới đây là danh sách ngắn các thiết bị ngoại vi vi điều khiển mà từ đó bạn có thể rút ra kết luận về các lĩnh vực khả thi và các lĩnh vực ứng dụng sẵn có của các chip nhỏ này:

• cổng kỹ thuật số phổ quát được cấu hình cho đầu vào hoặc đầu ra;

• các giao diện I/O khác nhau: UART, SPI, I? C, CÓ THỂ, IEEE 1394, USB, Ethernet;

• bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự và tương tự sang kỹ thuật số;

• bộ so sánh;

• bộ điều biến độ rộng xung (bộ điều khiển PWM);

• hẹn giờ;

• bộ điều khiển động cơ không chổi than (và bước);

• bộ điều khiển bàn phím và màn hình;

• máy phát, máy thu tần số vô tuyến điện;

• mảng tích hợp với bộ nhớ flash;

• tích hợp bộ đếm thời gian theo dõi và bộ tạo đồng hồ.

Như bạn đã hiểu, vi điều khiển là một vi mạch nhỏ trên đó gắn một máy tính nhỏ. Điều này có nghĩa là bên trong một con chip nhỏ có bộ xử lý, ROM, RAM và các thiết bị ngoại vi có khả năng tương tác với nhau và với các thành phần bên ngoài, bạn chỉ cần tải chương trình vào vi mạch.

Chương trình sẽ đảm bảo hoạt động của bộ vi điều khiển như dự định — theo đúng thuật toán, nó sẽ có thể điều khiển các thiết bị điện tử xung quanh (đặc biệt: thiết bị gia dụng, ô tô, nhà máy điện hạt nhân, rô bốt, thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời, v.v.).

Tần số xung nhịp của vi điều khiển (hoặc tốc độ bus) phản ánh số phép tính mà vi điều khiển có thể thực hiện trong một đơn vị thời gian. Do đó, hiệu suất của vi điều khiển và công suất tiêu thụ của nó tăng lên khi tốc độ bus tăng lên.

Hiệu suất của một bộ vi điều khiển được đo bằng hàng triệu lệnh mỗi giây — MIPS (Million Instructions per Second). Do đó, bộ điều khiển Atmega8 phổ biến, thực hiện một lệnh hoàn chỉnh trên mỗi chu kỳ xung nhịp, đạt được hiệu suất 1 MIPS trên mỗi MHz.

Đồng thời, các bộ vi điều khiển hiện đại từ các họ khác nhau rất linh hoạt đến mức cùng một bộ điều khiển, được lập trình lại, có thể điều khiển các thiết bị hoàn toàn khác nhau. Không thể giới hạn bản thân trong một lĩnh vực.

Một ví dụ về bộ điều khiển vạn năng như vậy là Atmega8 giống nhau, trên đó chúng lắp ráp: bộ hẹn giờ, đồng hồ, đồng hồ vạn năng, chỉ báo tự động hóa gia đình, trình điều khiển động cơ bước vân vân.

Trong số các nhà sản xuất vi điều khiển phổ biến, chúng tôi lưu ý: Atmel, Hitachi, Intel, Infineon Technologies, Microchip, Motorola, Philips, Texas Instruments.

Bộ vi điều khiển được phân loại chủ yếu theo độ bit của dữ liệu mà thiết bị logic số học của bộ điều khiển xử lý: 4, 8, 16, 32, 64 — bit. Và 8-bit, như đã lưu ý ở trên, có thị phần đáng kể (khoảng 50% về giá trị). Tiếp đến là bộ vi điều khiển 16-bit, rồi bộ điều khiển DSP dùng để xử lý tín hiệu (cả hai đều chiếm 20% thị trường).