एमसीयू: सबसे महत्वपूर्ण माइक्रोकंट्रोलर परिवारों के बारे में जानें

Arduino से लेकर कई अन्य विकास बोर्डों का उपयोग हम अक्सर करते हैं एमसीयू इकाइयां या माइक्रोकंट्रोलर. सक्षम होने के लिए कुछ महत्वपूर्ण चिप्स इन उपकरणों को प्रोग्राम करें और प्रोग्रामर द्वारा बनाए गए निर्देशों को अपेक्षित परिणाम प्राप्त करने के लिए संसाधित किया जा सकता है।

हालांकि, माइक्रोकंट्रोलर क्षेत्र काफी व्यापक है।, जैसा कि सीपीयू या माइक्रोप्रोसेसर के मामले में भी है, क्योंकि न केवल कई डिज़ाइनर या निर्माता, साथ ही मॉडल भी हैं, बल्कि कई अलग-अलग परिवार भी हैं जिनके बारे में आपको जानना चाहिए। तो, हम इस लेख को इसी चीज़ के लिए समर्पित करने जा रहे हैं, ताकि आप जान सकें कि आपकी परियोजनाओं में से किसमें आपकी सबसे अधिक रुचि हो सकती है...

माइक्रोकंट्रोलर या MCU क्या है?

Un माइक्रोकंट्रोलर या एमसीयू (माइक्रोकंट्रोलर यूनिट) यह एक कॉम्पैक्ट डिवाइस है जो सेंट्रल प्रोसेसर (सीपीयू), मेमोरी और पेरिफेरल्स के कार्यों को एक चिप पर एकीकृत करता है। यह उपकरण कई इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों का केंद्रबिंदु है और एम्बेडेड इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में मौलिक है। संक्षेप में, वायर्ड इलेक्ट्रॉनिक्स का एक बढ़िया विकल्प, इस प्रकार एक चिप को लचीले ढंग से कई कार्य करने की अनुमति देता है, क्योंकि यह प्रोग्राम करने योग्य है।

माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग किया जाता है? आवेदनों की विस्तृत विविधता इसकी बहुमुखी प्रतिभा और दक्षता के कारण। माइक्रोकंट्रोलर्स के उपयोग के कुछ उदाहरणों में ऑटोमोबाइल, घरेलू उपकरण, औद्योगिक स्वचालन प्रणाली, प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली, खिलौने, सुरक्षा प्रणाली, विकास बोर्ड और कई अन्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में नियंत्रण प्रणाली शामिल हैं।

माइक्रोकंट्रोलर के भाग

माइक्रोकंट्रोलर एकीकृत उपकरण हैं, और उनके सभी घटक एक चिप या एकीकृत सर्किट पर कार्यान्वित होते हैं। बीच सबसे बुनियादी भाग इनमें से चिप्स हैं:

• सीपीयू (सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट): सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट माइक्रोकंट्रोलर का मस्तिष्क है, और इसका सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा है। यह इकाई अपेक्षित परिणाम प्राप्त करने के लिए निष्पादन इकाइयों में उचित रूप से व्याख्या और संसाधित करने के लिए प्रोग्राम के डेटा और निर्देशों का उपयोग करने के लिए जिम्मेदार है। अर्थात्, सीपीयू सभी गणना संचालन करता है और प्रोग्राम लॉजिक के आधार पर निर्णय लेता है। सीपीयू की गति और दक्षता काफी हद तक माइक्रोकंट्रोलर के प्रदर्शन को निर्धारित करती है। इसके अलावा, उनमें आमतौर पर इंटरप्ट सिस्टम जैसे प्राथमिक भाग भी होते हैं, जो माइक्रोकंट्रोलर को कुछ घटनाओं पर समय पर प्रतिक्रिया देने की अनुमति देते हैं। जब कोई विशिष्ट घटना घटती है, जैसे सिग्नल इनपुट या किसी विशिष्ट मूल्य तक पहुंचने वाला टाइमर, तो माइक्रोकंट्रोलर इस घटना पर प्रतिक्रिया देने के लिए अपने वर्तमान कार्य को बाधित कर सकता है।
• स्मृति: इनमें आमतौर पर दो प्रकार की मेमोरी होती है जैसे RAM और फ़्लैश। RAM का उपयोग अस्थायी डेटा को संग्रहीत करने के लिए किया जाता है, जैसे प्रोग्राम के निष्पादन के दौरान प्रोग्राम और डेटा (चर, स्थिरांक,...) बनाने वाले निर्देश। जबकि फ्लैश मेमोरी का उपयोग प्रोग्राम को निष्पादित करने के लिए संग्रहीत करने के लिए किया जाता है, और यह रैम की तरह गैर-वाष्पशील होता है, इसलिए जब बिजली बाधित होती है या डिवाइस बंद हो जाता है, तो प्रोग्राम बना रहेगा।
• इनपुट/आउटपुट परिधीय (आई/ओ): माइक्रोकंट्रोलर को बाहरी दुनिया के साथ बातचीत करने की अनुमति दें। इनमें डिजिटल I/O पोर्ट, एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर्स (एडीसी), डिजिटल-टू-एनालॉग कनवर्टर्स (डीएसी), यूएआरटी, एसपीआई और आई2सी जैसे संचार इंटरफेस, विभिन्न नियंत्रक, टाइमर, काउंटर, जीपीआईओ और शामिल हो सकते हैं। अन्य।

यह माइक्रोप्रोसेसर या सीपीयू से किस प्रकार भिन्न है?

एक माइक्रोप्रोसेसर और एक माइक्रोकंट्रोलर इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में दो मूलभूत घटक हैं, लेकिन उनके पास हैं महत्वपूर्ण अंतर संरचना और उपयोग के संदर्भ में, भले ही कई लोग दोनों को भ्रमित करते हैं या मानते हैं कि वे एक ही हैं।

जबकि सीपीयू केवल एकीकृत करता है कार्यात्मक इकाइयाँ निर्देशों, रजिस्टरों के साथ-साथ एएलयू, एफपीयू इत्यादि जैसे निष्पादन निर्देशों के नियंत्रण और व्याख्या के लिए, और अन्य सहायक तत्वों के साथ अधिक लचीले तरीके से जोड़ा जा सकता है, माइक्रोकंट्रोलर उस एकीकृत के अर्थ में कुछ हद तक बंद हैं कई हिस्से जिन्हें सीपीयू छोड़ देता है। वास्तव में, जबकि सीपीयू एक कंप्यूटर का मस्तिष्क है, एमसीयू को एक पूर्ण कंप्यूटर माना जा सकता है, क्योंकि इसमें एक ही चिप पर सभी बुनियादी भाग शामिल होते हैं।

हालाँकि, की शर्तों के साथ अधिक एकीकरण को भ्रमित न करें जटिलता और प्रदर्शन. जबकि वर्तमान माइक्रोप्रोसेसर बेहद जटिल हैं और बहुत उच्च प्रदर्शन के साथ हैं, वर्तमान माइक्रोकंट्रोलर में आमतौर पर बहुत कम और सरल प्रदर्शन के साथ एक एकीकृत सीपीयू होता है। वास्तव में, आज के कई माइक्रोकंट्रोलर का प्रदर्शन दशकों पहले के माइक्रोप्रोसेसरों के समान हो सकता है। और तो और, जैसा कि हम बाद में देखेंगे, हमारे पास 8 के दशक के सीपीयू की तरह 16-बिट या 70-बिट माइक्रोकंट्रोलर भी हैं।

SoC की तुलना में अंतर?

चूँकि माइक्रोकंट्रोलर एक ही चिप पर कई तत्वों को एकीकृत करता है, इसे अक्सर SoC (सिस्टम ऑन ए चिप) के साथ भी भ्रमित किया जाता है।हालाँकि, यह वैसा भी नहीं है। सीपीयू बनाम एमसीयू की तरह, एसओसी भी अधिकांश मौजूदा माइक्रोकंट्रोलर की तुलना में बहुत अधिक प्रदर्शन वाले सीपीयू को एकीकृत करता है। इसके अलावा, SoC एक असीम रूप से अधिक जटिल और उन्नत प्रणाली है। दूसरी ओर, एसओसी आमतौर पर कुछ हिस्सों को एकीकृत नहीं करता है जो माइक्रोकंट्रोलर में एकीकृत होते हैं, क्योंकि जिन अनुप्रयोगों के लिए इसका इरादा है, उन्हें इसकी आवश्यकता नहीं होती है, जैसे रैम और फ्लैश मेमोरी, एडीसी कनवर्टर्स इत्यादि।

एक छोटा सा इतिहास

शुरुआती मल्टी-सर्किट माइक्रोप्रोसेसर, जैसे कि 1 में फोर-फ़ेज़ सिस्टम से AL1969 और 944 में गैरेट एआईरिसर्च से MP1970, कई MOS LSI चिप्स के साथ विकसित किए गए थे। पहला सिंगल-चिप माइक्रोप्रोसेसर इंटेल 4004 था, जो 1971 में जारी किया गया था। इन प्रोसेसरों को एक कार्यात्मक प्रणाली को लागू करने के लिए कई बाहरी चिप्स की आवश्यकता होती थी, जो महंगा था। हालाँकि, लगभग समानांतर में, जिसे हम आज माइक्रोकंट्रोलर के रूप में जानते हैं उसका विकास किया गया था। वह इसका श्रेय आईटी इंजीनियरों, गैरी बून और माइकल कोचरन को दिया गया1971 में पहले माइक्रोकंट्रोलर, टीएमएस 1000 का सफल निर्माण, जिसने रीड-ओनली मेमोरी, रीड/राइट मेमोरी, प्रोसेसर और क्लॉक को एक ही चिप पर संयोजित किया। वास्तव में, हालांकि यह एक और कहानी है, इसने माइक्रोप्रोसेसर के लेखकत्व को लेकर पेटेंट युद्ध और मुकदमों को जन्म दिया...

1970 के दशक के दौरान, जापानी इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माताओं ने ऑटोमोबाइल के लिए माइक्रोकंट्रोलर का उत्पादन शुरू किया. वे धीरे-धीरे लोकप्रिय हो गए, और सिंगल-चिप टीएमएस 1000 के अस्तित्व के जवाब में, इंटेल ने नियंत्रण अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित चिप पर एक कंप्यूटर सिस्टम विकसित किया, इंटेल 8048, जिसने सीपीयू के साथ एक ही चिप पर रैम और रोम को संयोजित किया। समय बीतने के साथ, गैर-वाष्पशील यादों में सुधार हुआ, और PROM, या 1993 के EEPROM की शुरुआत तक पहली ROM जैसे स्थायी कार्यक्रम के साथ कारखाने में रिकॉर्ड किया जाना शुरू हो गया, जिसने इसे मिटाने और पुन: प्रोग्राम करने की अनुमति दी। किसी अन्य प्रोग्राम के साथ सरल तरीके से और जितनी बार आप चाहें।

धीरे-धीरे, इस प्रकार के चिप्स के आसपास कंपनियों का जन्म हुआ, जैसे एटमेल, माइक्रोचिप टेक्नोलॉजी, और कई अन्य. क्षेत्र की अन्य कंपनियों ने भी अपने स्वयं के एमसीयू वितरित करना शुरू कर दिया, जैसे इंटेल, एनालॉग डिवाइसेस, साइप्रस, एएमडी, एआरएम, हिताची, ईपीएसओएन, मोटोरोला, ज़िलॉग, इनफिनियन, लैटिस, नेशनल सेमीकंडक्टर, एनईसी, पैनासोनिक, रेनेसा, रॉकेल, सोनी , एसटीएमइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स, सिनोप्सिस, तोशिबा, आदि।

आज, माइक्रोकंट्रोलर शौकीनों और विभिन्न औद्योगिक क्षेत्रों के शौकीनों के लिए सस्ते और आसानी से उपलब्ध हैं। इसके अलावा, यह अनुमान लगाया गया है कि वे बेचे गए हैं दुनिया भर में लगभग 5 अरब 8-बिट इकाइयाँ, वर्तमान में सबसे अधिक उपयोग किया जा रहा है। आप उन्हें घरेलू उपकरणों, वाहनों, कंप्यूटर, फोन, औद्योगिक मशीनों और बहुत कुछ में पा सकते हैं। इसके अलावा, वे दुनिया के कुछ सबसे छोटे कंप्यूटर बनाने में भी कामयाब रहे हैं, जो नमक के दाने से भी बहुत छोटे हैं...

आईएसए और माइक्रोकंट्रोलर परिवार

अब जब आप एमसीयू या माइक्रोकंट्रोलर क्या है इसके बारे में थोड़ा और जान गए हैं, तो आइए कुछ देखें सबसे महत्वपूर्ण परिवार इन माइक्रोकंट्रोलर का. और, सीपीयू की तरह, उन्हें आईएसए के अनुसार विभाजित किया जा सकता है, यानी, उपयोग किए जाने वाले निर्देशों, रजिस्टरों और डेटा प्रकारों का प्रदर्शन, और निष्पादित किए जा सकने वाले बाइनरी प्रोग्राम की संगतता इस पर निर्भर करेगी। परिवारों के बीच. और ये परिवार चिप में शामिल मॉडल, ब्रांड या इकाइयों से पूरी तरह स्वतंत्र हैं।

के बीच में सबसे लोकप्रिय परिवार हमारे पास निम्नलिखित हैं:

• बच्चे: एलटेरा से एफपीजीए के लिए सॉफ्टकोर की एक पीढ़ी है, जिसे अब इंटेल द्वारा अवशोषित कर लिया गया है।
• ब्लैकफ़िन: एनालॉग डिवाइसेस द्वारा विकसित, निर्मित और विपणन किए गए 16/32-बिट माइक्रोप्रोसेसरों का एक परिवार है। प्रोसेसर में अंतर्निहित डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर (डीएसपी) कार्यक्षमता भी होती है, जो 16-बिट गुणन-संचय (मैक) द्वारा निष्पादित होती है।
• टाइगरशार्क: सुपर हार्वर्ड आर्किटेक्चर सिंगल-चिप कंप्यूटर के लिए है, एनालॉग डिवाइसेस से भी। इस मामले में वे उन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श हैं जिनके लिए कम बिजली की खपत के साथ उच्च कंप्यूटिंग प्रदर्शन की आवश्यकता होती है। ये प्रोसेसर एक अद्वितीय मेमोरी आर्किटेक्चर प्रदान करते हैं जो वॉन न्यूमैन बस आर्किटेक्चर से जुड़े प्रदर्शन दंड के बिना डेटा और निर्देशों तक कुशल पहुंच सक्षम बनाता है।
• कॉर्टेक्स-एम- एआरएम के कॉर्टेक्स-एम माइक्रोकंट्रोलर 32-बिट माइक्रोकंट्रोलर का एक लोकप्रिय परिवार हैं जो बहुत ऊर्जा कुशल हैं और अच्छा प्रदर्शन प्रदान करते हैं। वे विशेष रूप से औद्योगिक और उपभोक्ता अनुप्रयोगों में लोकप्रिय हैं, और वर्तमान में कई कंपनियों द्वारा बेचे जाने वाले अधिकांश आधुनिक चिप्स का प्रतिनिधित्व करते हैं।
• एवीआर32: यह Atmel द्वारा निर्मित 32-बिट RISC माइक्रोकंट्रोलर आर्किटेक्चर है, और आप इसे कई विकास बोर्डों, जैसे Arduino और इसके क्लोन पर पा सकते हैं।
• RISC-वी: इस खुले आईएसए का लक्ष्य एआरएम से आगे निकलना है, और धीरे-धीरे माइक्रोकंट्रोलर्स की दुनिया में इसका महत्व होना शुरू हो गया है, क्योंकि यह बहुत लचीला है और रॉयल्टी का भुगतान किए बिना इसके उपयोग की अनुमति देता है।
• तस्वीर- माइक्रोचिप टेक्नोलॉजी द्वारा विकसित 8-बिट माइक्रोकंट्रोलर का एक परिवार है, जो अपने उन्नत आरआईएससी आर्किटेक्चर के लिए जाना जाता है, और उद्योग में काफी लोकप्रिय है।
• पॉवरक्विसीसी: आईबीएम की पावर आर्किटेक्चर तकनीक पर आधारित हैं, और मोटोरोला (अब फ्रीस्केल) द्वारा उपयोग किए गए थे, वे एम्बेडेड नेटवर्क उपकरण, औद्योगिक और सामान्य एम्बेडेड अनुप्रयोगों के पूर्ण स्पेक्ट्रम का समर्थन करते हैं।
• विस्तार: ये फुजित्सु के एमसीयू हैं, और एनालॉग और डिजिटल उत्पादों पर केंद्रित हैं, और दक्षता और संतुलित प्रदर्शन के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।
• 8051: यह इंटेल द्वारा विकसित एक 8-बिट माइक्रोकंट्रोलर है, हालाँकि अब आप इसे अन्य कंपनियों द्वारा भी निर्मित पाएंगे। यह सबसे लोकप्रिय माइक्रोकंट्रोलर में से एक है और इसका उपयोग अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जाता है। 8051 हार्वर्ड आर्किटेक्चर पर आधारित एक सीआईएससी माइक्रोकंट्रोलर है।
• ट्राईकोर: Infineon Technologies द्वारा विकसित एक माइक्रोकंट्रोलर है। ट्राईकोर एक आरआईएससी प्रोसेसर कोर, एक माइक्रोकंट्रोलर और एक डीएसपी के तत्वों को एक चिप पर एकजुट करता है। उस समय यह एक क्रांति थी.
• एमसी-48 या 8048: यह इंटेल लाइन का एक माइक्रोकंट्रोलर है, जिसमें 64 बाइट्स रैम और 4096 बाइट्स बाहरी प्रोग्राम मेमोरी तक पहुंच है।
• Mico8- एक 8-बिट माइक्रोकंट्रोलर परिवार है जो पूरी तरह से लैटिस एफपीजीए के लिए सामान्य प्रयोजन मेमोरी और लॉजिक में कार्यान्वित किया गया है।
• प्रोपेलर: पैरालैक्स इंक द्वारा विकसित 32-बिट मल्टीकोर आर्किटेक्चर। प्रत्येक प्रोपेलर में 8 समान 32-बिट प्रोसेसर एक सामान्य हब से जुड़े होते हैं।
• मूल स्टाम्प- ROM में निर्मित एक छोटा विशेष बेसिक दुभाषिया (PBASIC) वाला एक माइक्रोकंट्रोलर है। इसका निर्माण Parallax, Inc द्वारा किया गया है, और यह उन निर्माताओं के लिए काफी लोकप्रिय उत्पाद था जो Arduino के रिलीज़ होने से पहले घर पर कई प्रोजेक्ट करना चाहते थे।
• सुपर एच: एक 32-बिट आरआईएससी कंप्यूटिंग इंस्ट्रक्शन सेट आर्किटेक्चर है जिसे हिताची द्वारा विकसित किया गया है और वर्तमान में रेनेसा द्वारा निर्मित किया गया है, और एम्बेडेड सिस्टम के लिए माइक्रोकंट्रोलर पर केंद्रित है।
• तिवा: टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स द्वारा विकसित एक श्रृंखला माइक्रोकंट्रोलर है। इसमें फ्लोटिंग पॉइंट यूनिट (एफपीयू) के साथ 80 मेगाहर्ट्ज तक की बिल्ट-इन प्रोसेसर क्लॉक फ्रीक्वेंसी है, जो शानदार परफॉर्मेंस देती है।
• MicroBlaze: नियंत्रक अनुप्रयोगों के लिए एक अत्यधिक एकीकृत प्रोसेसर सिस्टम है। माइक्रोब्लेज़ को पूरी तरह से Xilinx (अब AMD) FPGAs, यानी एक सॉफ्टकोर की मेमोरी और सामान्य-उद्देश्य तर्क में लागू किया गया है।
• पिकोब्लेज़: पिछले वाले के समान, लेकिन इस मामले में यह अधिक एकीकृत अनुप्रयोगों के लिए 8-बिट और सरल है।
• Xcore: वे एक्सएमओएस मल्टीकोर एमसीयू हैं, 32 बिट्स जो सी भाषा वातावरण में प्रोग्राम किए गए हैं और नियतात्मक रूप से और कम विलंबता के साथ संचालित होते हैं। वे बहुत पूर्ण हैं और टाइल्स के रूप में कार्यान्वित किए जा सकते हैं।
• Z8: ज़िलॉग से है, और वे 8-बिट डिवाइस हैं जो प्रदर्शन और संसाधन विकल्पों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करते हैं। ये माइक्रोकंट्रोलर उपभोक्ता, ऑटोमोटिव, सुरक्षा और एचवीएसी उत्पादों सहित उच्च-मात्रा, लागत-संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए आदर्श हैं।
• Z180: यह नई ईजेड की रिलीज से पहले ज़िलॉग के भीतर लोकप्रिय लोगों में से एक है जिसने पिछली श्रेणियों को अपडेट किया है। इसमें 8-बिट प्रोसेसर शामिल है, जो Z80 के लिए लिखे गए बड़े सॉफ़्टवेयर बेस के साथ संगत है। Z180 परिवार उच्च प्रदर्शन और घड़ी जनरेटर, 16-बिट काउंटर/टाइमर, इंटरप्ट नियंत्रक, प्रतीक्षा स्थिति जनरेटर, सीरियल पोर्ट और एक डीएमए नियंत्रक जैसी एकीकृत परिधीय सुविधाओं को जोड़ता है।
• एसटीएम: इस एसटीएमइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स परिवार में इस कंपनी की अपनी वास्तुकला पर आधारित कुछ एमसीयू इकाइयां हैं, हालांकि नवीनतम मॉडलों में इसे कई अन्य मामलों की तरह, 32-बिट एआरएम कॉर्टेक्स-एम श्रृंखला को एकीकृत करने के लिए चुना गया है। यह ऐसे उत्पाद पेश करता है जो पूर्ण एकीकरण और विकास में आसानी को बनाए रखते हुए बहुत उच्च प्रदर्शन, वास्तविक समय क्षमताओं, डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग, कम-शक्ति/कम-वोल्टेज संचालन और कनेक्टिविटी को जोड़ते हैं।

और भी हैं, लेकिन ये सबसे महत्वपूर्ण हैं…