अनेक विकास मंडळे जे आपण वारंवार वापरतो, स्वतः Arduino पासून इतर अनेकांपर्यंत, वापरतात MCU युनिट्स किंवा मायक्रोकंट्रोलर. सक्षम होण्यासाठी काही महत्त्वपूर्ण चिप्स या उपकरणांना प्रोग्राम करा आणि अपेक्षित परिणाम प्राप्त करण्यासाठी प्रोग्रामरने तयार केलेल्या सूचनांवर प्रक्रिया केली जाऊ शकते.
तथापि, मायक्रोकंट्रोलर क्षेत्र खूप विस्तृत आहे., सीपीयू किंवा मायक्रोप्रोसेसरच्या बाबतीत देखील आहे, कारण केवळ अनेक डिझाइनर किंवा उत्पादक, तसेच मॉडेल्सच नाहीत, तर तुम्हाला माहित असले पाहिजे अशी अनेक भिन्न कुटुंबे देखील आहेत. तर, आम्ही हा लेख याच गोष्टीला समर्पित करणार आहोत, जेणेकरून तुम्हाला कळेल की तुमच्या प्रोजेक्ट्ससाठी तुम्हाला कोणता सर्वात जास्त रुची आहे...
मायक्रोकंट्रोलर किंवा एमसीयू म्हणजे काय?
Un मायक्रोकंट्रोलर किंवा MCU (मायक्रोकंट्रोलर युनिट) हे एक कॉम्पॅक्ट डिव्हाइस आहे जे एका चिपवर सेंट्रल प्रोसेसर (CPU), मेमरी आणि पेरिफेरल्सची कार्ये एकत्रित करते. हे उपकरण अनेक इलेक्ट्रॉनिक प्रणालींचे केंद्रस्थान आहे आणि एम्बेडेड इलेक्ट्रॉनिक्सच्या क्षेत्रात ते मूलभूत आहे. थोडक्यात, वायर्ड इलेक्ट्रॉनिक्ससाठी एक उत्तम पर्याय, अशा प्रकारे एकच चिप प्रोग्राम करण्यायोग्य असल्याने अनेक कार्ये लवचिकपणे करू देते.
मायक्रोकंट्रोलरचा वापर केला जातो a अनुप्रयोगांची विस्तृत विविधता त्याच्या अष्टपैलुत्व आणि कार्यक्षमतेमुळे. मायक्रोकंट्रोलरच्या वापराच्या काही उदाहरणांमध्ये ऑटोमोबाईल्समधील नियंत्रण प्रणाली, घरगुती उपकरणे, औद्योगिक ऑटोमेशन प्रणाली, प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली, खेळणी, सुरक्षा प्रणाली, विकास मंडळे आणि इतर अनेक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे यांचा समावेश होतो.
मायक्रोकंट्रोलरचे भाग
मायक्रोकंट्रोलर्स एकात्मिक उपकरणे आहेत आणि त्यांचे सर्व घटक चिप किंवा एकात्मिक सर्किटवर कार्यान्वित केले जातात. च्या मध्ये सर्वात मूलभूत भाग या चिप्स आहेत:
- CPU (सेंट्रल प्रोसेसिंग युनिट): सेंट्रल प्रोसेसिंग युनिट हा मायक्रोकंट्रोलरचा मेंदू आणि त्याचा सर्वात महत्त्वाचा भाग आहे. हे युनिट अपेक्षित परिणाम प्राप्त करण्यासाठी प्रोग्रामचा डेटा आणि सूचनांचा योग्य अर्थ लावण्यासाठी आणि अंमलबजावणी युनिटमध्ये प्रक्रिया करण्यासाठी वापरण्यासाठी जबाबदार आहे. म्हणजेच, CPU सर्व गणना ऑपरेशन्स करते आणि प्रोग्राम लॉजिकवर आधारित निर्णय घेते. CPU ची गती आणि कार्यक्षमता मोठ्या प्रमाणावर मायक्रोकंट्रोलरचे कार्यप्रदर्शन ठरवते. याव्यतिरिक्त, त्यांच्यामध्ये सामान्यत: प्राथमिक भाग असतात जसे की व्यत्यय प्रणाली, जे मायक्रोकंट्रोलरला ठराविक घटनांना वेळेवर प्रतिसाद देण्यास अनुमती देतात. जेव्हा एखादी विशिष्ट घटना घडते, जसे की सिग्नल इनपुट किंवा विशिष्ट मूल्यापर्यंत पोहोचणारा टाइमर, तेव्हा या घटनेला प्रतिसाद देण्यासाठी मायक्रोकंट्रोलर त्याच्या वर्तमान कार्यात व्यत्यय आणू शकतो.
- मेमोरिया: त्यांच्याकडे सामान्यतः रॅम आणि फ्लॅश असे दोन प्रकारची मेमरी असते. RAM चा वापर तात्पुरता डेटा संग्रहित करण्यासाठी केला जातो, जसे की प्रोग्राम बनवणाऱ्या सूचना आणि प्रोग्रामच्या अंमलबजावणीदरम्यान डेटा (व्हेरिएबल्स, स्थिरांक,...) फ्लॅश मेमरी कार्यान्वित करण्यासाठी प्रोग्राम संचयित करण्यासाठी वापरली जाते आणि ती RAM सारखी नॉन-व्होलॅटाइल असते, त्यामुळे पॉवरमध्ये व्यत्यय येतो किंवा डिव्हाइस बंद केले जाते तेव्हा प्रोग्राम तसाच राहतो.
- इनपुट/आउटपुट पेरिफेरल्स (I/O): मायक्रोकंट्रोलरला बाहेरील जगाशी संवाद साधण्याची अनुमती द्या. यामध्ये डिजिटल I/O पोर्ट्स, ॲनालॉग-टू-डिजिटल कन्व्हर्टर (ADC), डिजिटल-टू-एनालॉग कन्व्हर्टर (DAC), UART, SPI, आणि I2C सारखे संप्रेषण इंटरफेस, विविध नियंत्रक, टाइमर, काउंटर, GPIO आणि इतर.
हे मायक्रोप्रोसेसर किंवा CPU पेक्षा वेगळे कसे आहे?
मायक्रोप्रोसेसर आणि मायक्रोकंट्रोलर हे इलेक्ट्रॉनिक्स क्षेत्रातील दोन मूलभूत घटक आहेत, परंतु त्यांच्याकडे लक्षणीय फरक रचना आणि वापराच्या बाबतीत, जरी बरेच लोक दोघांना गोंधळात टाकतात किंवा ते समान आहेत असे मानतात.
CPU फक्त समाकलित करताना कार्यात्मक युनिट्स सूचना, रजिस्टर्स, तसेच एएलयू, एफपीयू इ. सारख्या अंमलबजावणी निर्देशांचे नियंत्रण आणि अर्थ लावण्यासाठी आणि इतर सहाय्यक घटकांसह अधिक लवचिक पद्धतीने एकत्र केले जाऊ शकते, मायक्रोकंट्रोलर्स त्या इंटिग्रेटच्या अर्थाने काहीसे अधिक बंद आहेत. CPU ने सोडलेले अनेक भाग. खरं तर, सीपीयू हा संगणकाचा मेंदू असला तरी, एमसीयू हा संपूर्ण संगणक मानला जाऊ शकतो, कारण त्यात एकाच चिपवरील सर्व मूलभूत भाग समाविष्ट आहेत.
तथापि, च्या अटींसह अधिक एकत्रीकरण गोंधळात टाकू नका जटिलता आणि कार्यक्षमता. सध्याचे मायक्रोप्रोसेसर अत्यंत क्लिष्ट आणि अतिशय उच्च कार्यक्षमतेसह असले तरी, सध्याच्या मायक्रोकंट्रोलरमध्ये सामान्यत: कमी आणि सोप्या कार्यक्षमतेसह एकात्मिक CPU असते. खरं तर, आजच्या अनेक मायक्रोकंट्रोलरची कामगिरी दशकांपूर्वीच्या मायक्रोप्रोसेसरसारखीच असू शकते. इतकेच काय, जसे आपण नंतर पाहू, आपल्याकडे ७० च्या दशकातील CPU सारखे ८-बिट किंवा १६-बिट मायक्रोकंट्रोलर देखील आहेत.
SoC च्या तुलनेत फरक?
मायक्रोकंट्रोलर एकाच चिपवर अनेक घटक एकत्र करत असल्याने, हे सहसा SoC (सिस्टम ऑन अ चिप) मध्ये देखील गोंधळलेले असते.तथापि, ते देखील समान नाही. CPU vs MCU प्रमाणे, SoCs देखील सध्याच्या मायक्रोकंट्रोलर्सपेक्षा जास्त कार्यक्षमतेसह CPU समाकलित करतात. शिवाय, SoC ही एक अत्यंत क्लिष्ट आणि प्रगत प्रणाली आहे. दुसरीकडे, SoC सहसा मायक्रोकंट्रोलरमध्ये समाकलित केलेले काही भाग समाकलित करत नाही, कारण ज्या अनुप्रयोगांसाठी ते अभिप्रेत आहे त्यांना त्याची आवश्यकता नसते, जसे की RAM आणि फ्लॅश मेमरी, ADC कन्व्हर्टर इ.
एक छोटा इतिहास
सुरुवातीचे मल्टी-सर्किट मायक्रोप्रोसेसर, जसे की 1 मध्ये फोर-फेज सिस्टीमचे AL1969 आणि 944 मध्ये Garrett AiResearch मधील MP1970, एकाधिक MOS LSI चिप्ससह विकसित केले गेले. पहिला सिंगल-चिप मायक्रोप्रोसेसर इंटेल 4004 होता, जो 1971 मध्ये रिलीझ झाला होता. या प्रोसेसरला फंक्शनल सिस्टम लागू करण्यासाठी अनेक बाह्य चिप्सची आवश्यकता होती, जी महाग होती. तथापि, जवळजवळ समांतर, आज आपण मायक्रोकंट्रोलर म्हणून ओळखतो ते विकसित केले गेले. HE आयटी अभियंते, गॅरी बून आणि मायकेल कोचरन यांना श्रेय दिले जाते, 1971 मध्ये पहिल्या मायक्रोकंट्रोलरची यशस्वी निर्मिती, TMS 1000, ज्याने केवळ-वाचनीय मेमरी, रीड/राईट मेमरी, प्रोसेसर आणि घड्याळ एकाच चिपवर एकत्रित केले. खरं तर, ही दुसरी कथा असली तरी, याने पेटंट युद्ध आणि मायक्रोप्रोसेसरच्या लेखकत्वावर खटले निर्माण केले...
1970 च्या दशकात, द जपानी इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पादकांनी ऑटोमोबाईलसाठी मायक्रोकंट्रोलर तयार करण्यास सुरुवात केली. ते हळूहळू लोकप्रिय झाले, आणि सिंगल-चिप TMS 1000 च्या अस्तित्वाला प्रतिसाद म्हणून, इंटेलने कंट्रोल ऍप्लिकेशन्ससाठी ऑप्टिमाइझ केलेल्या चिपवर एक संगणक प्रणाली विकसित केली, इंटेल 8048, ज्याने CPU सोबत एकाच चिपवर RAM आणि ROM एकत्र केले. कालांतराने, अस्थिर स्मृती सुधारल्या गेल्या आणि PROM किंवा 1993 च्या EEPROM ची ओळख होईपर्यंत फॅक्टरीमध्ये कायमस्वरूपी प्रोग्रामसह रेकॉर्ड केल्या गेल्या, ज्याने ते पुसून टाकले आणि पुन्हा प्रोग्राम केले. दुसऱ्या प्रोग्रामसह सोप्या पद्धतीने आणि तुम्हाला पाहिजे तितक्या वेळा.
हळूहळू, या प्रकारच्या चिप्सच्या आसपास कंपन्या जन्माला आल्या, जसे की Atmel, Microchip तंत्रज्ञान, आणि इतर अनेक. या क्षेत्रातील इतर कंपन्यांनी देखील इंटेल, ॲनालॉग डिव्हाइसेस, सायप्रेस, एएमडी, एआरएम, हिताची, ईपीएसओएन, मोटोरोला, झिलॉग, इन्फिनॉन, लॅटिस, नॅशनल सेमीकंडक्टर, एनईसी, पॅनासोनिक, रेनेसास, रॉकेल, सोनी यासारख्या त्यांच्या स्वत: च्या एमसीयूचे वितरण करण्यास सुरुवात केली. , STMicroelectronics , Synopsis, Toshiba, इ.
आज, मायक्रोकंट्रोलर्स स्वस्त आहेत आणि शौकीन आणि विविध औद्योगिक क्षेत्रांच्या समूहासाठी सहज उपलब्ध आहेत. शिवाय, ते विकले गेल्याचा अंदाज आहे जगभरात जवळजवळ 5 अब्ज 8-बिट युनिट्स, सध्या सर्वाधिक वापरले जात आहे. आपण त्यांना घरगुती उपकरणे, वाहने, संगणक, फोन, औद्योगिक मशीन आणि बरेच काही मध्ये शोधू शकता. शिवाय, त्यांनी मिठाच्या दाण्यापेक्षाही लहान, जगातील काही सर्वात लहान संगणक तयार करून जास्तीत जास्त लघुकरण करण्यात व्यवस्थापित केले आहे...
ISA आणि मायक्रोकंट्रोलर कुटुंबे
आता तुम्हाला MCU किंवा मायक्रोकंट्रोलर म्हणजे काय याबद्दल थोडे अधिक माहिती आहे, चला त्यातील काही पाहू सर्वात महत्वाची कुटुंबे या मायक्रोकंट्रोलर्सपैकी. आणि, CPU प्रमाणे, ते ISA नुसार विभागले जाऊ शकतात, म्हणजे, वापरल्या जाणाऱ्या सूचना, नोंदणी आणि डेटा प्रकारांचा संग्रह आणि कार्यान्वित करता येणाऱ्या बायनरी प्रोग्राम्सची सुसंगतता यावर अवलंबून असेल. त्यांना सुसंगत बनवत नाही. कुटुंबांमधील. आणि ही कुटुंबे चिपमध्ये समाविष्ट असलेल्या मॉडेल, ब्रँड किंवा युनिट्सपासून पूर्णपणे स्वतंत्र आहेत.
यापैकी सर्वात लोकप्रिय कुटुंबे आमच्याकडे पुढील गोष्टी आहेत:
- मुले: अल्टेरा कडून FPGA साठी सॉफ्टकोरची एक पिढी आहे, आता इंटेलद्वारे शोषली गेली आहे.
- ब्लॅकफिन: 16/32-बिट मायक्रोप्रोसेसरचे एक कुटुंब आहे जे ॲनालॉग डिव्हाइसेसद्वारे विकसित, उत्पादित आणि विपणन केले जाते. प्रोसेसरमध्ये अंगभूत डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर (DSP) कार्यक्षमता देखील असते, जी 16-बिट गुणाकार-संचय (MAC) द्वारे केली जाते.
- TigerSHARC: म्हणजे सुपर हार्वर्ड आर्किटेक्चर सिंगल-चिप कॉम्प्युटर, सुद्धा ॲनालॉग उपकरणांमधून. या प्रकरणात ते अशा अनुप्रयोगांसाठी आदर्श आहेत ज्यांना कमी उर्जा वापरासह उच्च संगणकीय कार्यप्रदर्शन आवश्यक आहे. हे प्रोसेसर एक अद्वितीय मेमरी आर्किटेक्चर ऑफर करतात जे वॉन न्यूमन बस आर्किटेक्चरशी संबंधित कार्यप्रदर्शन दंडाशिवाय डेटा आणि सूचनांमध्ये कार्यक्षम प्रवेश सक्षम करते.
- कॉर्टेक्स-एम- एआरएमचे कॉर्टेक्स-एम मायक्रोकंट्रोलर्स हे 32-बिट मायक्रोकंट्रोलरचे लोकप्रिय कुटुंब आहे जे खूप ऊर्जा कार्यक्षम आहेत आणि चांगली कामगिरी देतात. ते विशेषतः औद्योगिक आणि ग्राहक अनुप्रयोगांमध्ये लोकप्रिय आहेत आणि सध्या बऱ्याच कंपन्यांद्वारे विकल्या जाणाऱ्या आधुनिक चिप्सचे प्रतिनिधित्व करतात.
- AVR32: हे Atmel द्वारे निर्मित 32-बिट RISC मायक्रोकंट्रोलर आर्किटेक्चर आहे, आणि तुम्हाला ते Arduino आणि त्याचे क्लोन यांसारख्या अनेक विकास मंडळांवर मिळू शकते.
- आरआयएससी-व्ही: या खुल्या ISA चे उद्दिष्ट एआरएमला मागे टाकण्याचे आहे, आणि हळूहळू मायक्रोकंट्रोलरच्या जगात त्याचे महत्त्व वाढू लागले आहे, कारण ते अतिशय लवचिक आहे आणि रॉयल्टी न भरता त्याचा वापर करण्यास परवानगी देते.
- PIC- मायक्रोचिप टेक्नॉलॉजीने विकसित केलेल्या 8-बिट मायक्रोकंट्रोलरचे एक कुटुंब आहे, जे त्यांच्या प्रगत RISC आर्किटेक्चरसाठी ओळखले जाते आणि उद्योगात खूप लोकप्रिय आहेत.
- PowerQUICC: IBM च्या पॉवर आर्किटेक्चर तंत्रज्ञानावर आधारित आहेत, आणि Motorola (आता फ्रीस्केल) द्वारे वापरले होते, ते एम्बेडेड नेटवर्क उपकरणे, औद्योगिक आणि सामान्य एम्बेडेड ऍप्लिकेशन्सच्या संपूर्ण स्पेक्ट्रमला समर्थन देतात.
- विस्तार: हे Fujitsu चे MCUs आहेत, आणि ते analog आणि डिजिटल उत्पादनांवर केंद्रित आहेत, आणि कार्यक्षमता आणि संतुलित कामगिरीसाठी डिझाइन केलेले आहेत.
- 8051: हा एक 8-बिट मायक्रोकंट्रोलर आहे जो इंटेलने विकसित केला आहे, जरी आता तुम्हाला ते इतर कंपन्यांनी देखील उत्पादित केलेले आढळेल. हे सर्वात लोकप्रिय मायक्रोकंट्रोलरपैकी एक आहे आणि अनुप्रयोगांच्या विस्तृत श्रेणीमध्ये वापरले जाते. 8051 हा हार्वर्ड आर्किटेक्चरवर आधारित CISC मायक्रोकंट्रोलर आहे.
- ट्रायकोर: Infineon Technologies ने विकसित केलेला मायक्रोकंट्रोलर आहे. ट्रायकोर RISC प्रोसेसर कोर, मायक्रोकंट्रोलर आणि DSP चे घटक एकाच चिपवर एकत्र करते. त्यावेळी ती क्रांती होती.
- MC-48 किंवा 8048: हा इंटेल लाइनमधील मायक्रोकंट्रोलर आहे, ज्यामध्ये 64 बाइट्स RAM आणि 4096 बाइट्स बाह्य प्रोग्राम मेमरीवर प्रवेश आहे.
- Mico8- हे 8-बिट मायक्रोकंट्रोलर फॅमिली आहे जे पूर्णपणे सामान्य-उद्देशीय मेमरी आणि लॅटिस एफपीजीएसाठी तर्कशास्त्रात लागू केले जाते.
- प्रोपेलर: पॅरालॅक्स इंक द्वारे विकसित केलेले 32-बिट मल्टीकोर आर्किटेक्चर. प्रत्येक प्रोपेलरमध्ये 8 समान 32-बिट प्रोसेसर एका सामान्य हबला जोडलेले असतात.
- मूळ मुद्रांक- रॉममध्ये तयार केलेला लहान स्पेशलाइज्ड बेसिक इंटरप्रिटर (PBASIC) असलेला मायक्रोकंट्रोलर आहे. हे Parallax, Inc द्वारे उत्पादित केले जाते आणि ज्या निर्मात्यांना Arduino रिलीज होण्यापूर्वी अनेक प्रकल्प घरी करायचे होते त्यांच्यासाठी हे एक लोकप्रिय उत्पादन होते.
- सुपरएच: हे 32-बिट RISC संगणकीय सूचना संच आर्किटेक्चर आहे जे Hitachi द्वारे विकसित केले आहे आणि सध्या Renesas द्वारे उत्पादित केले आहे, आणि एम्बेडेड सिस्टमसाठी मायक्रोकंट्रोलर्सवर केंद्रित आहे.
- तिवा: टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्सने विकसित केलेला एक मालिका मायक्रोकंट्रोलर आहे. यात उत्कृष्ट कार्यक्षमतेसह, फ्लोटिंग पॉइंट युनिट (FPU) सह 80MHz पर्यंत अंगभूत प्रोसेसर घड्याळ वारंवारता आहे.
- मायक्रोब्लेझ: कंट्रोलर ऍप्लिकेशन्ससाठी अभिप्रेत असलेली उच्च समाकलित प्रोसेसर प्रणाली आहे. MicroBlaze पूर्णपणे Xilinx (आता AMD) FPGAs च्या मेमरी आणि सामान्य-उद्देश लॉजिकमध्ये लागू केले आहे, म्हणजेच सॉफ्टकोर.
- पिकोब्लेझ: मागील प्रमाणेच, परंतु या प्रकरणात ते 8-बिट आणि सोपे आहे, अधिक एकात्मिक अनुप्रयोगांसाठी.
- XCore: ते XMOS मल्टीकोर MCUs आहेत, 32 बिट जे C भाषेच्या वातावरणात प्रोग्राम केलेले आहेत आणि निश्चितपणे आणि कमी विलंबतेसह कार्य करतात. ते खूप पूर्ण आहेत आणि टाइलच्या स्वरूपात अंमलात आणले जाऊ शकतात.
- Z8: Zilog कडून आहे, आणि ते 8-बिट डिव्हाइसेस आहेत जे कार्यप्रदर्शन आणि संसाधन पर्यायांची विस्तृत श्रेणी देतात. हे मायक्रोकंट्रोलर ग्राहक, ऑटोमोटिव्ह, सुरक्षा आणि HVAC उत्पादनांसह उच्च-आवाज, किंमत-संवेदनशील अनुप्रयोगांसाठी आदर्श आहेत.
- Z180: नवीन eZ रिलीज होण्यापूर्वी हे Zilog मधील आणखी एक लोकप्रिय आहे ज्याने मागील श्रेणी अपडेट केल्या आहेत. यात Z8 साठी लिहिलेल्या मोठ्या सॉफ्टवेअर बेसशी सुसंगत 80-बिट प्रोसेसर समाविष्ट आहे. Z180 फॅमिली उच्च कार्यक्षमता आणि एकात्मिक परिधीय वैशिष्ट्ये जोडते जसे की घड्याळ जनरेटर, 16-बिट काउंटर/टाइमर, इंटरप्ट कंट्रोलर, वेट स्टेट जनरेटर, सीरियल पोर्ट्स आणि डीएमए कंट्रोलर.
- एसटीएम: या STMicroelectronics कुटुंबात या कंपनीच्या स्वतःच्या आर्किटेक्चरवर आधारित काही MCU युनिट्स आहेत, जरी नवीनतम मॉडेल्समध्ये ते 32-बिट ARM Cortex-M सिरीज समाकलित करण्यासाठी इतर अनेक प्रकरणांप्रमाणे निवडले गेले आहे. हे अतिशय उच्च कार्यप्रदर्शन, रिअल-टाइम क्षमता, डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग, लो-पॉवर/लो-व्होल्टेज ऑपरेशन आणि कनेक्टिव्हिटी यांचा मेळ घालणारी उत्पादने देते, संपूर्ण एकीकरण आणि विकासाची सुलभता राखून.
बरेच काही आहेत, परंतु हे सर्वात महत्वाचे आहेत ...