Microcontroller - MCU
MCU (microcontroller unit)
Někdy je také zvaný „jednočipový mikropočítač“. Jedná se zařízení, které v sobě kombinuje několik zařízení nezbytných pro samostatné fungování. Mezi průkopníky této kategorie patří 8bitový procesor Intel i8051, který poprvé integroval všechny základní periferie - jádro procesoru, paměť RAM, EEPROM, čítače a časovače - na jediném čipu a 16bitový procesor Siemens SAB 80C166, který integroval A/D převodníky, komunikační linky a systém čítačů/časovačů/přerušení.
Architektury MCU
ARM
(dříve Advanced RISC Machine a ještě předtím Acorn RISC Machine) Jedná se o 32bitovou mikroprocesorovou architekturu typu RISC vyvinutou firmou ARM Limited, která se v současnosti využívá v mnoha vestavěných systémech. Díky svým energeticky úsporným vlastnostem se procesory ARM používají hlavně v mobilním odvětví spotřební elektroniky, kde je malá spotřeba energie velmi důležitá. První mikroprocesor s architekturou ARM byl navržen firmou ARM Limited v roce 1984.
Dnes zabírá rodina procesorů ARM 75 % všech 32bitových RISC procesorů ve vestavěných zařízeních, což z ní dělá nejpoužívanější architekturu na světě. Procesory ARM je možné najít ve všech odvětvích spotřební elektroniky od PDA, mobilních telefonů, multimediálních přehrávačů, herních konzolí, kalkulaček až po počítačové periferie (pevné disky, routery). Důležité větve této rodiny jsou zejména Marvell XScale a OMAP od Texas Instruments. Tyto procesory jsou pro mnoho lidí zajímavé také proto, že jsou použity i v iPhone 3G.
Jedná se o osmibitový mikropočítač Harvardské architektury, který byl vyvinut společností Intel v roce 1980 pro použití v oblasti vestavěných (embedded) systémů. Původní verze byla populární v roce 1980 a na začátku devadesátých let, ale dnes byla z velké části nahrazena celou řadu rychlejších a funkčně posílených 8051 kompatibilních zařízení, která vyrábí více než 20 nezávislými výrobci, včetně Atmel, Infineon Technologies, NXP, Nuvoton, ST Microelectronics, Silicon Laboratories, Texas Instruments Cypress Semiconductor a dalších. Oficiální označení pro rodinu microcontrollerů 8051 je MCS 51.
Důležité vlastnosti i8051 mikroarchitektury:
- Poskytuje mnoho funkcí (CPU, RAM, ROM, I / O, logické přerušení, časovače, atd.) v jednom zařízení
- 8-bitová ALU a registry (z toho vychází, že se jedná o 8-bit mikropočítač)
- 8-bitová datová sběrnice
- 16-bitově adresová sběrnice - 64 kB (65536 bajtů) každé pro RAM a ROM
- On-chip RAM - 128 bytů ("Paměť dat")
- On-chip ROM - 4 kB ("Paměť programu")
- Čtyřbajtový obousměrný vstupně / výstupní port
- Dva 16-bitové čítače / časovače
Atmel AVR
Jedná se pouze o 8bitové mikročipy typu RISC s harvardskou architekturou vyvinutých firmou Atmel v roce 1996. Jedná se o první rodinu procesorů, která používá flash paměť pro uložení programu, na rozdíl od ostatních mikroprocesorů využívajících paměti ROM, EPROM, nebo EEPROM.
Základní dělení procesorů AVR:
- tinyAVR – ATtiny série
- 0.5–8 kB programové flash paměti
- 6–32 - pinové pouzdro
- Omezené spektrum rozhraní
- megaAVR – ATmega série
- 4–256 kB programové flash paměti
- 28–100 - pinové pouzdro
- Široké spektrum rozhraní
- XMEGA –
ATxmega série
- 16–384 kB programové flash paměti
- 44–64–100 - pinové pouzdro (A4, A3, A1)
- Rozšířené výkonové funkce (např. DMA, podpora šifrování…)
- Velmi široké spektrum rozhraní s A/D a D/A převodníky
Microcontrolery PIC
Jedná se o jednočipové počítače vyrobené firmou Microchip Technology, které využívají Harvardské architektury a jsou založené na procesoru PIC1640.
Microcontrolery PIC jsou vyráběny ve 3 základních provedeních:
- Jednorázově programovatelné součástky – označovány písmenem C v názvu typu
- Vícenásobně programovatelné s EPROM pamětí – v názvu neoznačeny písmenem
- Vícenásobně programovatelné s FLASH pamětí – označovány písmenem F v názvu typu
Podle šířky datového slova rozlišujeme 8, 16 a 32bitové mikroprocesory PIC, které dále dělíme podle šířky programového slova (10, 12, 14 bitů, …). Z kombinace těchto základních klíčů vychází tyto řady procesorů PIC:
8bitové Microcontrolery
- PIC10
- PIC12
- PIC14
- PIC16
- PIC17
- PIC18
16bitové Microcontrolery
- PIC24
32bitové Microcontrolery
- PIC32