NUC975DK61Y - એકીકૃત સર્કિટ, એમ્બેડેડ, માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સ - નુવોટન ટેકનોલોજી કોર્પોરેશન

1 માઇક્રોકન્ટ્રોલર વ્યાખ્યા

જેમ કે માઇક્રોકન્ટ્રોલર એ એરિથમેટિક લોજિક યુનિટ છે, મેમરી, ટાઈમર/કેલ્ક્યુલેટર અને વિવિધ/ઓ સર્કિટ્સ, વગેરેને એક ચિપમાં એકીકૃત કરવામાં આવે છે, જે મૂળભૂત સંપૂર્ણ કમ્પ્યુટિંગ સિસ્ટમ બનાવે છે, તેને સિંગલ-ચીપ માઇક્રોકોમ્પ્યુટર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.

માઇક્રોકન્ટ્રોલર મેમરીમાંનો પ્રોગ્રામ માઇક્રોકન્ટ્રોલર હાર્ડવેર અને પેરિફેરલ હાર્ડવેર સર્કિટ સાથે નજીકથી ઉપયોગમાં લેવાય છે, તે પીસીના સોફ્ટવેરથી અલગ પડે છે અને તેને ફર્મવેર તરીકે માઇક્રોકન્ટ્રોલર પ્રોગ્રામ કહેવામાં આવે છે.સામાન્ય રીતે, માઇક્રોપ્રોસેસર એ સિંગલ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ પરનું CPU હોય છે, જ્યારે માઇક્રોકન્ટ્રોલર એ CPU, ROM, RAM, VO, ટાઈમર, વગેરે બધા એક જ સંકલિત સર્કિટ પર હોય છે.CPU ની સરખામણીમાં, માઇક્રોકન્ટ્રોલર પાસે એટલી શક્તિશાળી કમ્પ્યુટિંગ શક્તિ નથી, કે તેની પાસે MemoryManaaement Unit નથી, જેના કારણે માઇક્રોકન્ટ્રોલર માત્ર કેટલાક પ્રમાણમાં સિંગલ અને સરળ નિયંત્રણ, તર્ક અને અન્ય કાર્યોને હેન્ડલ કરી શકે છે, અને તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ સાધન નિયંત્રણ, સેન્સર સિગ્નલ પ્રોસેસિંગમાં થાય છે. અને અન્ય ક્ષેત્રો, જેમ કે કેટલાક ઘરનાં ઉપકરણો, ઔદ્યોગિક સાધનો, પાવર ટૂલ્સ, વગેરે.

2 માઇક્રોકન્ટ્રોલરની રચના

માઇક્રોકન્ટ્રોલરમાં ઘણા ભાગો હોય છે: સેન્ટ્રલ પ્રોસેસર, મેમરી અને ઇનપુટ/આઉટપુટ:

-સેન્ટ્રલ પ્રોસેસર:

સેન્ટ્રલ પ્રોસેસર એ એમસીયુનું મુખ્ય ઘટક છે, જેમાં ઓપરેટર અને કંટ્રોલરના બે મુખ્ય ભાગોનો સમાવેશ થાય છે.

-ઓપરેટર

ઓપરેટરમાં અંકગણિત અને તાર્કિક એકમ (ALU), સંચયક અને રજિસ્ટર વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. ALU ની ભૂમિકા આવનારા ડેટા પર અંકગણિત અથવા તાર્કિક કામગીરી કરવાની છે.ALU આ બે ડેટાના કદને ઉમેરવા, બાદબાકી કરવા, મેચ કરવા અથવા તેની સરખામણી કરવા અને અંતે પરિણામને એક્યુમ્યુલેટરમાં સ્ટોર કરવામાં સક્ષમ છે.

ઓપરેટર પાસે બે કાર્યો છે:

(1) વિવિધ અંકગણિત કામગીરી કરવા.

(2) વિવિધ તાર્કિક કામગીરી કરવા અને તાર્કિક પરીક્ષણો કરવા, જેમ કે શૂન્ય મૂલ્ય પરીક્ષણ અથવા બે મૂલ્યોની સરખામણી.

ઓપરેટર દ્વારા કરવામાં આવતી તમામ કામગીરીઓ નિયંત્રકના નિયંત્રણ સંકેતો દ્વારા નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે, અને જ્યારે અંકગણિત કામગીરી અંકગણિત પરિણામ આપે છે, ત્યારે તાર્કિક કામગીરી ચુકાદો આપે છે.

-નિયંત્રક

નિયંત્રક પ્રોગ્રામ કાઉન્ટર, સૂચના રજીસ્ટર, સૂચના ડીકોડર, ટાઇમિંગ જનરેટર અને ઑપરેશન કંટ્રોલર વગેરેથી બનેલું છે. તે "નિર્ણય-નિર્માણ સંસ્થા" છે જે આદેશો જારી કરે છે, એટલે કે સમગ્ર માઇક્રોકોમ્પ્યુટર સિસ્ટમના સંચાલનનું સંકલન અને નિર્દેશન કરે છે.તેના મુખ્ય કાર્યો છે:

(1) મેમરીમાંથી સૂચના પુનઃપ્રાપ્ત કરવા અને મેમરીમાં આગામી સૂચનાનું સ્થાન સૂચવવા માટે.

(2) સૂચનાને ડીકોડ કરવા અને ચકાસવા માટે અને ઉલ્લેખિત ક્રિયાના અમલને સરળ બનાવવા માટે અનુરૂપ ઓપરેશન કંટ્રોલ સિગ્નલ જનરેટ કરવા.

(3) CPU, મેમરી અને ઇનપુટ અને આઉટપુટ ઉપકરણો વચ્ચેના ડેટા પ્રવાહની દિશા નિર્દેશિત અને નિયંત્રિત કરે છે.

માઇક્રોપ્રોસેસર આંતરિક બસ દ્વારા ALU, કાઉન્ટર્સ, રજિસ્ટર અને કંટ્રોલ સેક્શનને ઇન્ટરકનેક્ટ કરે છે અને એક્સટર્નલ બસ દ્વારા એક્સટર્નલ મેમરી અને ઇનપુટ/આઉટપુટ ઇન્ટરફેસ સર્કિટ સાથે જોડાય છે.બાહ્ય બસ, જેને સિસ્ટમ બસ પણ કહેવાય છે, તે ડેટા બસ ડીબી, એડ્રેસ બસ એબી અને કંટ્રોલ બસ સીબીમાં વિભાજિત છે, અને ઇનપુટ/આઉટપુટ ઇન્ટરફેસ સર્કિટ દ્વારા વિવિધ પેરિફેરલ ઉપકરણો સાથે જોડાયેલ છે.

- મેમરી

મેમરીને બે કેટેગરીમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: ડેટા મેમરી અને પ્રોગ્રામ મેમરી.

ડેટા મેમરીનો ઉપયોગ ડેટા બચાવવા માટે થાય છે અને પ્રોગ્રામ સ્ટોરેજનો ઉપયોગ પ્રોગ્રામ્સ અને પેરામીટર્સને સ્ટોર કરવા માટે થાય છે.

-ઇનપુટ/આઉટપુટ -વિવિધ ઉપકરણોને લિંક કરવું અથવા ચલાવવું

સીરીયલ કોમ્યુનિકેશન પોર્ટ્સ-એમસીયુ અને વિવિધ પેરિફેરલ્સ, જેમ કે UART, SPI, 12C, વગેરે વચ્ચે ડેટાનું વિનિમય.

3 માઇક્રોકન્ટ્રોલર વર્ગીકરણ

બિટ્સની સંખ્યાના સંદર્ભમાં, માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સને આમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે: 4-બીટ, 8-બીટ, 16-બીટ અને 32-બીટ.પ્રાયોગિક એપ્લિકેશન્સમાં, 32-બીટ એકાઉન્ટ્સ 55% માટે, 8-બીટ એકાઉન્ટ્સ 43% માટે, 4-બીટ એકાઉન્ટ્સ 2% માટે અને 16-બીટ એકાઉન્ટ્સ 1% માટે છે.

તે જોઈ શકાય છે કે 32-બીટ અને 8-બીટ માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સ આજે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સ છે.
બિટ્સની સંખ્યામાં તફાવત એ સારા કે ખરાબ માઇક્રોપ્રોસેસરનું પ્રતિનિધિત્વ કરતું નથી, બિટ્સની સંખ્યા જેટલી વધારે છે તેટલું માઇક્રોપ્રોસેસર વધુ સારું નથી અને માઇક્રોપ્રોસેસર જેટલું ખરાબ છે તેટલું બિટ્સની સંખ્યા ઓછી નથી.

8-બીટ MCU બહુમુખી છે;તેઓ સરળ પ્રોગ્રામિંગ, ઉર્જા કાર્યક્ષમતા અને નાના પેકેજ કદ (કેટલાકમાં માત્ર છ પિન હોય છે) ઓફર કરે છે.પરંતુ આ માઇક્રોકન્ટ્રોલર સામાન્ય રીતે નેટવર્કીંગ અને સંચાર કાર્યો માટે ઉપયોગમાં લેવાતા નથી.

સૌથી સામાન્ય નેટવર્ક પ્રોટોકોલ અને કોમ્યુનિકેશન સોફ્ટવેર સ્ટેક્સ 16- અથવા 32-બીટ છે.કોમ્યુનિકેશન પેરિફેરલ્સ કેટલાક 8-બીટ ઉપકરણો માટે ઉપલબ્ધ છે, પરંતુ 16- અને 32-બીટ એમસીયુ ઘણીવાર વધુ કાર્યક્ષમ પસંદગી હોય છે.તેમ છતાં, 8-બીટ MCU નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે વિવિધ નિયંત્રણ, સેન્સિંગ અને ઇન્ટરફેસ એપ્લિકેશન માટે થાય છે.

આર્કિટેક્ચરલ રીતે, માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સને બે કેટેગરીમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: RISC (ઘટાડાવાળા ઇન્સ્ટ્રક્શન સેટ કમ્પ્યુટર્સ) અને CISC (કોમ્પ્લેક્સ ઇન્સ્ટ્રક્શન સેટ કમ્પ્યુટર્સ).

RISC એ એક માઇક્રોપ્રોસેસર છે જે ઓછા પ્રકારની કોમ્પ્યુટર સૂચનાઓ ચલાવે છે અને 1980 ના દાયકામાં MIPS મેઇનફ્રેમ (એટલે ​​કે, RISC મશીનો) સાથે ઉદ્દભવ્યું હતું અને RISC મશીનોમાં વપરાતા માઇક્રોપ્રોસેસરને સામૂહિક રીતે RISC પ્રોસેસર કહેવામાં આવે છે.આ રીતે, તે ઝડપી દરે (સેકન્ડ દીઠ લાખો વધુ સૂચનાઓ, અથવા MIPS) કામગીરી ચલાવવા માટે સક્ષમ છે.કારણ કે કોમ્પ્યુટરને દરેક સૂચના પ્રકારને એક્ઝિક્યુટ કરવા માટે વધારાના ટ્રાન્ઝિસ્ટર અને સર્કિટ તત્વોની જરૂર પડે છે, કોમ્પ્યુટર સૂચના સમૂહ જેટલો મોટો હોય તે માઇક્રોપ્રોસેસરને વધુ જટિલ બનાવે છે અને કામગીરી વધુ ધીમેથી ચલાવે છે.

CISC માં માઇક્રોઇન્સ્ટ્રક્શનના સમૃદ્ધ સમૂહનો સમાવેશ થાય છે જે પ્રોસેસર પર ચાલતા પ્રોગ્રામ્સની રચનાને સરળ બનાવે છે.સૂચનાઓ એસેમ્બલી ભાષાથી બનેલી હોય છે, અને સોફ્ટવેર દ્વારા મૂળરૂપે અમલમાં મૂકાયેલા કેટલાક સામાન્ય કાર્યોને બદલે હાર્ડવેર સૂચના સિસ્ટમ દ્વારા અમલમાં મૂકવામાં આવે છે.પ્રોગ્રામરનું કામ આ રીતે ઘણું ઓછું થઈ જાય છે, અને કમ્પ્યુટરની એક્ઝેક્યુશન સ્પીડ વધારવા માટે દરેક સૂચનાના સમયગાળામાં કેટલાક નીચા ક્રમની કામગીરી અથવા કામગીરી એક સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે, અને આ સિસ્ટમને જટિલ સૂચના સિસ્ટમ કહેવામાં આવે છે.

4 સારાંશ

આજના ઓટોમોટિવ ઈલેક્ટ્રોનિક્સ ઈજનેરો માટે એક ગંભીર પડકાર એ છે કે ઓછા ખર્ચે, મુશ્કેલી-મુક્ત બનાવવું, અને નિષ્ફળતાની સ્થિતિમાં પણ ઓટોમોટિવ સિસ્ટમ્સ કામ કરી શકે છે, કારની કામગીરીમાં આ ક્ષણે ધીમે ધીમે સુધારો થઈ રહ્યો છે, માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સની કામગીરીમાં વધારો થવાની અપેક્ષા છે. ઓટોમોટિવ ઇલેક્ટ્રોનિક નિયંત્રણ એકમો.