Mikrodenetleyici Programlama
Mikrodenetleyici nedir?
Mikrodenetleyici, gömülü bir sistemdeki belirli bir işlemi yönetmek için tasarlanmış kompakt bir entegre devredir. Tipik bir mikro denetleyici, tek bir yonga üzerinde bir işlemci, bellek ve giriş/çıkış (G/Ç) çevre birimleri içerir.
Bazen gömülü bir kontrolör veya mikrodenetleyici birimi (MCU) olarak adlandırılan mikrodenetleyiciler, araçlarda, robotlarda, ofis makinelerinde, tıbbi cihazlarda, mobil radyo alıcı-vericilerinde, otomatlarda ve ev aletlerinin yanı sıra diğer cihazlarda bulunur. Esasen, karmaşık bir ön uç işletim sistemi (OS) olmadan daha büyük bir bileşenin küçük özelliklerini kontrol etmek için tasarlanmış basit minyatür kişisel bilgisayarlardır (PC'ler).
Mikrodenetleyici nasıl çalışır?
Bir cihazdaki tekil bir işlevi kontrol etmek için bir sistemin içine bir mikro denetleyici yerleştirilmiştir. Bunu, merkezi işlemcisini kullanarak G/Ç çevre birimlerinden aldığı verileri yorumlayarak yapar. Mikrodenetleyicinin aldığı geçici bilgiler, işlemcinin ona eriştiği ve gelen verileri deşifre etmek ve uygulamak için program belleğinde saklanan talimatları kullandığı veri belleğinde depolanır. Daha sonra iletişim kurmak ve uygun eylemi gerçekleştirmek için G/Ç çevre birimlerini kullanır.
Mikrodenetleyiciler çok çeşitli sistem ve cihazlarda kullanılmaktadır. Cihazlar genellikle ilgili görevlerini yerine getirmek için cihaz içinde birlikte çalışan birden fazla mikrodenetleyici kullanır.
Örneğin, bir araba, kilitlenme önleyici fren sistemi, çekiş kontrolü, yakıt enjeksiyonu veya süspansiyon kontrolü gibi çeşitli bireysel sistemleri kontrol eden birçok mikrodenetleyiciye sahip olabilir. Tüm mikrodenetleyiciler, doğru eylemleri bildirmek için birbirleriyle iletişim kurar. Bazıları araba içindeki daha karmaşık bir merkezi bilgisayarla iletişim kurabilir ve diğerleri yalnızca diğer mikro denetleyicilerle iletişim kurabilir. G/Ç çevre birimlerini kullanarak veri gönderip alırlar ve belirlenen görevleri gerçekleştirmek için bu verileri işlerler.
Mikrodenetleyicinin elemanları nelerdir?
Bir mikrodenetleyicinin temel öğeleri şunlardır:
- işlemci (CPU) -- Bir işlemci, cihazın beyni olarak düşünülebilir. Mikrodenetleyicinin işlevini yönlendiren çeşitli talimatları işler ve bunlara yanıt verir. Bu, temel aritmetik, mantık ve G/Ç işlemlerini gerçekleştirmeyi içerir. Ayrıca, daha büyük gömülü sistemdeki diğer bileşenlere komutları ileten veri aktarım işlemlerini gerçekleştirir.
- Bellek -- Bir mikrodenetleyicinin belleği, işlemcinin aldığı ve gerçekleştirmek üzere programlandığı talimatlara yanıt vermek için kullandığı verileri depolamak için kullanılır. Bir mikrodenetleyicinin iki ana bellek türü vardır:
- Program belleği, CPU'nun gerçekleştirdiği talimatlar hakkında uzun vadeli bilgileri saklar. Program belleği, kalıcı bir bellektir, yani bir güç kaynağına ihtiyaç duymadan bilgiyi zaman içinde tutar.
- Veri belleği, komutlar yürütülürken geçici veri depolama için gereklidir. Veri belleği geçicidir, yani tuttuğu veriler geçicidir ve yalnızca cihaz bir güç kaynağına bağlıysa korunur.
- G/Ç Çevre Birimleri -- Giriş ve çıkış aygıtları, işlemcinin dış dünyaya olan arayüzüdür. Giriş portları bilgiyi alır ve işlemciye ikili veri şeklinde gönderir. İşlemci bu verileri alır ve mikrodenetleyicinin dışındaki görevleri yürüten çıkış aygıtlarına gerekli talimatları gönderir.
İşlemci, bellek ve G/Ç çevre birimleri mikroişlemciyi tanımlayan öğeler olsa da, sıklıkla dahil edilen başka öğeler de vardır. G/Ç çevre birimleri terimi, bellek ve işlemci ile arabirim oluşturan destekleyici bileşenleri ifade eder. Çevre birimleri olarak sınıflandırılabilecek birçok destekleyici bileşen vardır. Mikroişlemci bazı temel G/Ç çevre birimlerine sahiptir, çünkü bu birimler aracılığıyla işlem gerçekleştirir.
Bir mikrodenetleyicinin destekleyici unsurları şunlarıda içerir:
- Analog Dijital Dönüştürücü (ADC) -- ADC, analog sinyalleri dijital sinyallere dönüştüren bir devredir. Mikrodenetleyicinin merkezindeki işlemcinin sensörler gibi harici analog cihazlarla arayüz oluşturmasını sağlar.
- Dijital Analog Dönüştürücü (DAC) -- Bir DAC, bir ADC'nin ters işlevini gerçekleştirir ve mikro denetleyicinin merkezindeki işlemcinin giden sinyallerini harici analog bileşenlere iletmesine izin verir.
- Sistem Veriyolu -- Sistem veri yolu, mikrodenetleyicinin tüm bileşenlerini birbirine bağlayan bağlantı hattıdir.
- Seri Port -- Seri bağlantı noktası, mikro denetleyicinin harici bileşenlere bağlanmasına izin veren bir G/Ç bağlantı noktası örneğidir. Bir USB veya paralel bağlantı noktasına benzer bir işlevi vardır, ancak bit alışverişinde farklılık gösterir.