- Onde eles são usados?
- Por que usamos microcontroladores?
- Quais são os diferentes tipos de microcontroladores?
- Recursos de microcontroladores
Os microcontroladores são parte integrante dos sistemas embarcados. Um microcontrolador é basicamente um computador pequeno e barato em um único chip que compreende um processador, uma pequena memória e periféricos de entrada-saída programáveis. Eles devem ser usados em produtos e dispositivos controlados automaticamente para executar tarefas predefinidas e pré-programadas. Para ter uma ideia melhor do que realmente é um microcontrolador; vamos ver um exemplo de um produto onde o microcontrolador é usado. Um termômetro digital que exibe a temperatura ambiente usa um microcontrolador que está conectado a um sensor de temperatura e uma unidade de exibição (como LCD). O microcontrolador aqui pega a entrada do sensor de temperatura na forma bruta, processa e exibe em uma pequena unidade de display LCD em uma forma legível por humanos.Da mesma forma, um único ou vários microcontroladores são usados em muitos dispositivos eletrônicos de acordo com os requisitos e a complexidade das aplicações.
Onde eles são usados?
Microcontroladores são usados em sistemas embarcados, basicamente uma variedade de produtos e dispositivos que são combinações de hardware e software e desenvolvidos para executar funções específicas. Alguns exemplos de sistemas embarcados onde microcontroladores são usados podem ser - máquinas de lavar, máquinas de venda automática, microondas, câmeras digitais, automóveis, equipamentos médicos, telefones inteligentes, relógios inteligentes, robôs e vários eletrodomésticos.
Por que usamos microcontroladores?
Microcontroladores são usados para empregar automação em aplicativos incorporados. A principal razão por trás da imensa popularidade dos microcontroladores é sua capacidade de reduzir o tamanho e o custo de um produto ou projeto, em comparação com um projeto que é construído usando microprocessador separado, memória e dispositivos de entrada / saída.
Como os microcontroladores possuem recursos como microprocessador embutido, RAM, ROM, Interfaces Seriais, Interfaces Paralelas, Conversor Analógico para Digital (ADC), Conversor Digital para Analógico (DAC) etc. que torna mais fácil construir aplicativos ao seu redor. Além disso, o ambiente de programação dos microcontroladores oferece amplas possibilidades de controlar os diferentes tipos de aplicações de acordo com suas necessidades.
Quais são os diferentes tipos de microcontroladores?
Existe uma grande variedade de microcontroladores disponíveis no mercado. Várias empresas como Atmel, ARM, Microchip, Texas Instruments, Renesas, Freescale, NXP Semiconductors, etc. fabricam diferentes tipos de microcontroladores com diferentes tipos de recursos. Olhando para vários parâmetros como memória programável, tamanho do flash, tensão de alimentação, pinos de entrada / saída, velocidade, etc, pode-se selecionar o microcontrolador certo para sua aplicação.
Vamos dar uma olhada nesses parâmetros e nos diferentes tipos de microcontroladores de acordo com esses parâmetros.
Barramento de dados (tamanho do bit):
Quando classificados de acordo com o tamanho do bit, a maioria dos microcontroladores variam de 8 a 32 bits (microcontroladores de bit mais alto também estão disponíveis). Em um microcontrolador de 8 bits, seu barramento de dados consiste em 8 linhas de dados, enquanto em um microcontrolador de 16 bits seu barramento de dados consiste em 16 linhas de dados e assim por diante para microcontroladores de 32 bits e superiores.
Memória:
Microcontroladores precisam de memória (RAM, ROM, EPROM, EEPROM, memória flash, etc) para armazenar programas e dados. Enquanto alguns microcontroladores têm chips de memória embutidos, outros requerem uma memória externa para ser conectada. Eles são chamados de microcontroladores de memória incorporados e microcontroladores de memória externa, respectivamente. O tamanho da memória embutida também varia em diferentes tipos de microcontroladores e geralmente você encontrará microcontroladores com memória de 4B a 4Mb.
Número de pinos de entrada / saída:
Os microcontroladores variam de acordo com o número de tamanhos de pinos de entrada e saída. Pode-se escolher um microcontrolador específico de acordo com a exigência da aplicação.
Conjunto de instruções:
Existem dois tipos de conjuntos de instruções - RISC e CISC. Um microcontrolador pode usar RISC (Reduced Instruction Set Computer) ou CISC (Complex Instruction Set Computer). Como o nome sugere, o RISC reduz o tempo de operação definindo o ciclo do clock de uma instrução; enquanto o CISC permite aplicar uma instrução como alternativa a muitas instruções.
Arquitetura de memória:
Existem dois tipos de microcontroladores - microcontroladores de arquitetura de memória Harvard e microcontroladores de arquitetura de memória Princeton.
Aqui estão alguns microcontroladores populares entre estudantes e entusiastas.
Série 8051 de microcontroladores (8 bits)
Microcontroladores AVR da Atmel (ATtiny, ATmega series)
Microcontroladores da série PIC da Microchip
Microcontroladores da Texas Instruments, como MSP430
Microcontroladores ARM
Recursos de microcontroladores
Microcontroladores são usados em sistemas embarcados por seus vários recursos. Conforme mostrado no diagrama de blocos de um microcontrolador abaixo, ele compreende processador, pinos de E / S, portas seriais, temporizadores, ADC, DAC e controle de interrupção.
Processador ou CPU
Processador é o cérebro de um microcontrolador. Quando fornecida a entrada por meio de pinos de entrada e instruções por meio de programas, ele processa os dados de acordo e fornece nos pinos de saída.
Memória
Os chips de memória são integrados em um microcontrolador para armazenar todos os programas e dados. Pode haver diferentes tipos de memória integrados em microcontroladores como RAM, ROM, EPROM, EEPROM, memória Flash, etc.
Portas de entrada-saída
Cada microcontrolador possui portas de entrada e saída. Dependendo dos tipos de microcontroladores, o número de pinos de entrada e saída pode variar. Eles são usados para fazer interface com dispositivos externos de entrada e saída, como sensores, unidades de exibição, etc.
Portas Seriais
Eles facilitam a interface serial dos microcontroladores com outros periféricos. Uma porta serial é uma interface de comunicação serial por meio da qual as informações são transferidas para dentro ou para fora um a um bit de cada vez.
ADC e DAC
Às vezes, os sistemas embarcados precisam converter dados digitais em analógicos e vice-versa. Portanto, a maioria dos microcontroladores são incorporados com ADC (conversor analógico para digital) e DAC (conversores digital para analógico) embutidos para realizar a conversão necessária.
Cronômetros
Temporizadores e contadores são partes importantes dos sistemas embarcados. Eles são necessários para várias operações, como geração de pulso, contagem de pulsos externos, modulação, oscilação, etc.
Controle de interrupção
O controle de interrupção é um dos recursos poderosos dos microcontroladores. É uma espécie de notificação que interrompe o processo em andamento e instrui a execução da tarefa definida pelo controle de interrupção.
Para resumir tudo isso, os microcontroladores são uma espécie de minicomputadores compactos projetados para realizar tarefas específicas em sistemas embarcados. Com uma ampla gama de recursos, sua importância e uso são vastos e podem ser encontrados em produtos e dispositivos em todos os setores.