W tym artykule nauczymy Cię o różnych funkcjach mikrokontrolera, w tym o mierzonych przez niego wielkościach elektrycznych i jego roli w układach elektronicznych. W tym poście omówione zostaną zasadnicze różnice pomiędzy mikrokontrolerami i procesorami, a także kryteria wyboru odpowiedniego mikrokontrolera do Twoich projektów.
Jaką wielkość elektryczną mierzy mikrokontroler?
Mikrokontroler może mierzyć kilka wielkości elektrycznych, głównie w zależności od jego konstrukcji i podłączonych czujników. Do najczęstszych wielkości elektrycznych, które mogą mierzyć mikrokontrolery, należą:
- Napięcie: Wiele mikrokontrolerów ma wbudowane przetworniki analogowo-cyfrowe (ADC), które mogą odczytywać poziomy napięcia z różnych czujników. Ma to kluczowe znaczenie w zastosowaniach takich jak wykrywanie temperatury, wykrywanie natężenia światła i inne wejścia analogowe.
- Prąd: Chociaż mikrokontrolery nie mierzą bezpośrednio prądu, mogą łączyć się z czujnikami prądu lub rezystorami bocznikowymi w celu monitorowania przepływu prądu w obwodzie.
- Temperatura: Dzięki czujnikom temperatury mikrokontrolery mogą mierzyć zmiany temperatury i wykonywać obliczenia na podstawie odczytów.
- Częstotliwość: Niektóre mikrokontrolery mogą mierzyć sygnały częstotliwościowe, szczególnie w zastosowaniach komunikacyjnych.
- Natężenie światła: Wykorzystując czujniki światła, mikrokontrolery mogą mierzyć poziom oświetlenia otoczenia, co jest przydatne w zastosowaniach takich jak automatyczne systemy oświetleniowe.
Jaka jest rola mikrokontrolera?
Podstawową rolą mikrokontrolera jest pełnienie funkcji „mózgu” systemów wbudowanych. Mikrokontrolery są przeznaczone do wykonywania określonych zadań poprzez wykonywanie zaprogramowanych instrukcji. Ich role obejmują:
- Przetwarzanie danych: Mikrokontrolery przetwarzają dane wejściowe z czujników i wykonują określone algorytmy, aby podejmować decyzje na podstawie tych danych.
- Zadania kontrolne: kontrolują urządzenia wyjściowe (takie jak silniki, diody LED i wyświetlacze) w oparciu o przetworzone dane, umożliwiając automatyzację w różnych zastosowaniach.
- Komunikacja: Mikrokontrolery ułatwiają komunikację między różnymi urządzeniami lub systemami za pośrednictwem protokołów takich jak UART, I2C lub SPI.
- Przetwarzanie w czasie rzeczywistym: są w stanie obsługiwać operacje w czasie rzeczywistym, co ma kluczowe znaczenie w zastosowaniach wymagających natychmiastowej reakcji, takich jak robotyka lub systemy motoryzacyjne.
Jaka jest różnica między procesorem a mikrokontrolerem?
Kluczowe różnice między procesorem (CPU) a mikrokontrolerem polegają na ich architekturze, funkcjonalności i obszarach zastosowań:
- Architektura:
- Procesor: Zwykle zawiera tylko rdzeń procesora i do działania wymaga zewnętrznych komponentów, takich jak pamięć i interfejsy wejścia/wyjścia. Jest używany w systemach komputerowych ogólnego przeznaczenia.
- Mikrokontroler: integruje procesor, pamięć (RAM i ROM) i urządzenia peryferyjne w jednym chipie, dzięki czemu jest bardziej kompaktowy i odpowiedni do określonych zadań kontrolnych.
- Funkcjonalność:
- Procesor: Zaprojektowany do obliczeń o wysokiej wydajności, zdolny do wykonywania złożonych zadań i jednoczesnego uruchamiania wielu aplikacji.
- Mikrokontroler: Skoncentrowany na zadaniach związanych ze sterowaniem i automatyzacją, często wykonujący jeden program na raz i zoptymalizowany pod kątem określonych funkcji.
- Zużycie energii:
- Procesor: Ogólnie zużywa więcej energii ze względu na wyższą wydajność.
- Mikrokontroler: Zaprojektowany do pracy przy niższym zużyciu energii, dzięki czemu idealnie nadaje się do zastosowań zasilanych bateryjnie.
Jakie są kryteria wyboru mikrokontrolera?
Wybierając mikrokontroler do swojego projektu, weź pod uwagę następujące kryteria:
- Moc przetwarzania: oceń wymaganą częstotliwość taktowania i możliwości przetwarzania w oparciu o zadania, które chcesz wykonać.
- Pamięć: Określ niezbędną ilość pamięci RAM i ROM dla swojej aplikacji, w tym pamięć dla programu i danych.
- Piny wejściowe/wyjściowe: oceń, ile pinów GPIO (wejście/wyjście ogólnego przeznaczenia) potrzebujesz dla swoich czujników i elementów wykonawczych.
- Zużycie energii: Weź pod uwagę wydajność energetyczną mikrokontrolera, szczególnie w przypadku urządzeń zasilanych bateryjnie.
- Interfejsy peryferyjne: Upewnij się, że mikrokontroler obsługuje niezbędne protokoły komunikacyjne (takie jak UART, I2C, SPI) i wszelkie inne wymagane urządzenia peryferyjne (ADC, PWM, timery).
- Wsparcie programistyczne: Poszukaj dostępnych narzędzi programistycznych, bibliotek i wsparcia społeczności, aby ułatwić programowanie i debugowanie.
- Koszt: Na koniec rozważ budżet swojego projektu, ponieważ ceny mikrokontrolerów mogą się znacznie różnić w zależności od funkcji i możliwości.
Mamy nadzieję, że to wyjaśnienie pomogło ci zrozumieć różne funkcje mikrokontrolerów, w tym mierzone przez nie wielkości elektryczne, ich rolę i to, czym różnią się od procesorów. Dodatkowo kryteria wyboru mikrokontrolera pomogą Ci w podejmowaniu świadomych decyzji dotyczących Twoich projektów.
