Introducción a los microcontroladores integrados
Nombre en inglés: microcomputadora de un solo chip y sistema integrado significa que el sistema puede completar una función de forma independiente, y la microcomputadora de un solo chip es solo una parte de este propósito. El sistema integrado se refiere a "incorporar" un microprocesador en un sistema de aplicación real para formar un sistema integrado, que se puede dividir en parte de hardware y parte de software.
La parte de hardware se implementa principalmente de las siguientes maneras:
1. Está compuesto por mpu como núcleo, como un brazo.
2. Con MCU como núcleo, existen varios microcontroladores, que integran principalmente el procesador y la memoria en un solo chip.
3. Con DSP como núcleo, se utiliza principalmente para procesar voz y gráficos.
4. Es lo que la gente llama sopa.
En cuanto al software, algunos tienen sistemas operativos integrados y otros no. Esto está determinado principalmente por el tamaño del sistema. 1. Aplicaciones integradas en la era de las microcomputadoras
Las computadoras digitales electrónicas nacieron en 1946. En el largo proceso histórico transcurrido desde entonces, las computadoras han sido equipos grandes y costosos que implementan cálculos numéricos en salas de computación especiales. No fue hasta la aparición de los microprocesadores en la década de 1970 que las computadoras experimentaron cambios históricos. Las microcomputadoras basadas en microprocesadores están saliendo rápidamente de las salas de computación debido a su pequeño tamaño, bajo precio y alta confiabilidad. Las microcomputadoras basadas en capacidades de computación numérica de alta velocidad han despertado el interés de los profesionales del control, lo que requiere que las microcomputadoras se integren en sistemas de objetos para lograr un control inteligente de los sistemas de objetos. Por ejemplo, una microcomputadora se mejora eléctrica y mecánicamente, se equipa con varios circuitos de interfaz periféricos y se instala en un barco grande para formar un piloto automático o un sistema de monitoreo del estado del motor marino. De esta forma, la computadora pierde su forma original y sus funciones generales de computadora. Para distinguirlo del sistema informático de propósito general original, la computadora está integrada en el sistema de objetos para realizar un control inteligente del sistema de objetos, lo que se denomina sistema informático integrado. Por lo tanto, los sistemas integrados nacieron en la era de las microcomputadoras. La naturaleza integrada de los sistemas integrados es integrar una computadora en un sistema de objetos. Estos son los puntos de partida básicos para comprender los sistemas integrados.
2. Dos ramas de la tecnología informática moderna.
Debido a que los sistemas informáticos integrados deben integrarse en sistemas de objetos para lograr un control inteligente de los objetos, tienen requisitos técnicos y direcciones de desarrollo completamente diferentes a los de los sistemas informáticos generales. Los requisitos técnicos de los sistemas informáticos generales son cálculos numéricos masivos y de alta velocidad; la dirección del desarrollo de la tecnología es la mejora infinita de la velocidad del autobús y la expansión infinita de la capacidad de almacenamiento. El requisito técnico del sistema informático integrado es la capacidad de control inteligente del objeto; la dirección de desarrollo de la tecnología es el rendimiento integrado, la capacidad de control y la confiabilidad del control que están estrechamente relacionados con el sistema del objeto.
Al principio, los sistemas informáticos generales se adaptaban a regañadientes para aplicaciones integradas en dispositivos grandes. Sin embargo, para muchos sistemas de objetos (como electrodomésticos, instrumentación, unidades de control industrial, etc.), es imposible integrar sistemas informáticos de uso general, y las direcciones de desarrollo técnico de los sistemas integrados y los sistemas informáticos de uso general son completamente diferentes. . Por lo tanto, es necesario desarrollar por separado los sistemas informáticos generales y los sistemas informáticos integrados, que han formado dos ramas del desarrollo de la tecnología informática moderna.
Si la aparición de las microcomputadoras ha llevado a las computadoras a la etapa de desarrollo informático moderno, entonces el nacimiento de los sistemas informáticos integrados ha marcado la entrada de las computadoras en una era de desarrollo paralelo de los sistemas informáticos generales y los sistemas informáticos integrados. , lo que llevó al período de rápido desarrollo de las computadoras a finales del siglo XX.
3. Hitos en el desarrollo de las dos ramas
El desarrollo especializado entre los sistemas informáticos generales y los sistemas informáticos integrados condujo al rápido desarrollo de la tecnología informática a finales del siglo XX. y principios del siglo XX. El campo de la informática se centra en el desarrollo de tecnologías de software y hardware para sistemas informáticos de uso general, independientemente de los requisitos de las aplicaciones integradas. Los microprocesadores de uso general están cambiando rápidamente de las series 286, 386 y 486 a los sistemas operativos Pentium; archivos basados en datos masivos y de alta velocidad han llevado los sistemas informáticos generales a un nivel de perfección.
Los sistemas informáticos integrados se han embarcado en un camino completamente diferente, que es el camino del desarrollo de un solo chip. Movilizó a fabricantes y profesionales originales en el campo de los sistemas electrónicos tradicionales, se hizo cargo de los sistemas integrados que se originaron en el campo de la informática, asumió la tarea histórica de desarrollar y popularizar los sistemas integrados y permitió que los sistemas electrónicos tradicionales se convirtieran rápidamente en sistemas electrónicos modernos e inteligentes. época.
Por lo tanto, el hito de las dos ramas principales del desarrollo de la tecnología informática moderna es que no sólo formaron una división especializada del trabajo en el desarrollo informático, sino que también extendieron la tarea de desarrollar la tecnología informática a la electrónica tradicional. En el campo del sistema, la fabricación de computadoras se ha convertido en una herramienta poderosa para que la sociedad humana ingrese a la era de la inteligencia integral. 1. El microcontrolador fue pionero en el desarrollo independiente de sistemas integrados.
Aunque los sistemas integrados se originaron en la era de las microcomputadoras, el tamaño, el precio y la confiabilidad de las microcomputadoras no pueden cumplir con los requisitos de las aplicaciones integradas de la mayoría de los sistemas de destino, por lo que los sistemas integrados deben desarrollarse de forma independiente. Este camino es un camino de chips. La computadora se construyó sobre un chip, lo que marcó el comienzo de la era de los microcontroladores que desarrollaron sistemas integrados de forma independiente.
Al explorar el camino de desarrollo de los microcontroladores, han surgido dos modos, a saber, el "modo σ" y el "modo de innovación". El "modo σ" es esencialmente un modo de chip directo de computadora de propósito general, que corta las unidades básicas en un sistema informático de propósito general y las integra en un chip para formar una microcomputadora de un solo chip que diseña una nueva arquitectura; sobre los requisitos de aplicaciones integradas, microprocesador, sistema de instrucción, modo bus, modo de gestión, etc. Los MCS-48 y MCS-51 de Intel son sistemas integrados de un solo chip (microcomputadoras de un solo chip) desarrollados según un modelo innovador. MCS-51 es un sistema integrado integral desarrollado en base a MCS-48. La historia ha demostrado que el "modo de innovación" es la forma correcta de desarrollar sistemas integrados de forma independiente y, por lo tanto, la arquitectura MCS-51 se ha convertido en una arquitectura típica para sistemas integrados de un solo chip.
2. Historia del desarrollo de la tecnología de microcomputadoras de un solo chip
La microcomputadora de un solo chip nació a fines de la década de 1970 y ha pasado por tres etapas: SCM, MCU y SoC.
1. SCM es la etapa de microcomputadora de un solo chip, que busca principalmente la mejor arquitectura para sistemas integrados en forma de microcomputadora de un solo chip. El éxito del "modelo de innovación" ha abierto un camino de desarrollo completamente diferente para los microcontroladores y los ordenadores de uso general. Intel ha hecho grandes contribuciones al desarrollo independiente de sistemas integrados.
2. MCU es la etapa de la unidad de microcontrolador. Su principal dirección de desarrollo técnico es expandir continuamente varios circuitos periféricos y circuitos de interfaz que cumplan con los requisitos del sistema de destino en aplicaciones integradas, destacando sus capacidades de control inteligente. Todos los campos que involucra están relacionados con sistemas de objetos, por lo que la tarea de desarrollar MCU recae inevitablemente en los fabricantes de tecnología eléctrica y electrónica. Desde este punto de vista, la desaparición gradual de Intel del MCU también tiene sus factores objetivos. En el desarrollo de MCU, el fabricante más famoso es Philips.
Philips confía en sus enormes ventajas en aplicaciones integradas para desarrollar rápidamente MCS-51 desde una computadora de un solo chip hasta un microcontrolador. Por lo tanto, cuando revisamos el camino de desarrollo de los sistemas integrados, no olvidemos los logros históricos de Intel y Philips.
3. El microcontrolador es un camino de desarrollo independiente para sistemas integrados. Un factor importante en el desarrollo hasta la etapa MCU es buscar la solución más grande para los sistemas de aplicación en el chip, por lo tanto, el desarrollo de microcontroladores dedicados se forma naturalmente; La tendencia del SoC. Con el desarrollo de la tecnología microelectrónica, el diseño de circuitos integrados y las herramientas EDA, el diseño de sistemas de aplicaciones de microcontroladores basados en SoC tendrá un gran desarrollo. Por lo tanto, la comprensión de los microcontroladores se puede ampliar desde los microcontroladores y los microcontroladores hasta los sistemas de aplicación de microcontroladores.