ما هو Microcontroller ؟ :
Microcontroller ؟ هي جزء لا يتجزأ من النظم المدمجة. يتكون المتحكّم من شريحة واحدة تضم معالجًا وذاكرة صغيرة وملحقات إدخال وإخراج قابلة للبرمجة. ومن المفترض أن يتم استخدامها في المنتجات والأجهزة التي يتم التحكم فيها تلقائيًا لأداء مهام محددة ومبرمجة مسبقًا. للحصول على فكرة أفضل حول ما هو المتحكم الدقيق ؛ يستخدم مقياس الحرارة الرقمي الذي يعرض درجة الحرارة المحيطة متحكمًا متصل بمستشعر درجة الحرارة وشاشة عرض (مثل LCD)، حيث يأخذ المتحكم الدقيق هنا المدخلات من مستشعر درجة الحرارة بشكل أولي ، ويعالجها ويعرضها على شاشة عرض LCD في شكل يمكن قراءته.
يتم استخدام Microcontroller المفردة أو المتعددة في العديد من الأجهزة الإلكترونية وفقًا لمتطلبات التطبيقات وتعقيدها ، اذا ما هو Microcontroller ؟ وما هي انواع Microcontroller ؟
ما هو Microcontroller ؟ وأين يتم استخدامة:
يتم استخدام Microcontrollers في الأنظمة المدمجة ، كذلك في مجموعة متنوعة من المنتجات التي تجمع بين الأجهزة والبرامج ، والتي تم تطويرها لأداء وظائف معينة. ومن بعض الأمثلة على الأنظمة المدمجة حيث يتم استخدام أجهزة التحكم الدقيقة فيها ؛ أفران الميكروويف ، الكاميرات الرقمية ، السيارات ، المعدات الطبية ، الهواتف الذكية ، الساعات الذكية ، الروبوتات والأجهزة المنزلية المختلفة.
لماذا نستخدم Microcontroller ؟
تستخدم Microcontroller لتوظيف automation في التطبيقات المدمجة. السبب الرئيسي وراء الشعبية الهائلة Microcontroller هو قدرتها على تقليل حجم وتكلفة منتج أو تصميم ، مقارنةً بالتصميم الذي يتم إنشاؤه باستخدام معالجات منفصلة.
نظرًا لأن المتحكم الدقيق يحتوي على مميزات مثل المعالج الدقيق المدمج وذاكرة الوصول العشوائي والواجهات التسلسلية والواجهات المتوازية والمحول التناظري إلى الرقمي (ADC) والمحول الرقمي إلى التناظري (DAC) وما إلى ذلك ، مما يجعل من السهل بناء التطبيقات من حوله. بالإضافة إلى ذلك ، توفر بيئة برمجة المتحكمات الدقيقة إمكانيات هائلة للتحكم في أنواع التطبيقات المختلفة حسب متطلباتها.
ما هي أنواع Microcontroller ؟
هناك مجموعة واسعة من Microcontroller المتاحة في السوق. تقوم شركات مختلفة مثل Atmel ، ARM ، Microchip ، Texas Instruments ، ، Renesas ، Freescale ، NXP Semiconductors بتصنيع أنواع مختلفة من Microcontroller مع أنواع مختلفة من المميزات. بالنظر إلى اختلافها مثل الذاكرة القابلة للبرمجة ، وحجم الفلاش ، وفولتية الإمداد ، ومنافذ الإدخال / الإخراج ، والسرعة ، وما إلى ذلك ، ويمكن للمستخدم اختيار المتحكم المناسب للتطبيق.
نظرة على بعض العناصر وأنواع مختلفة من Microcontroller وفقا لها:
ناقل البيانات (حجم البت):
عند تصنيفها وفقًا لحجم البتة ، تتراوح معظم المتحكمات الدقيقة من 8 بت إلى 32 بت (تتوفر أيضًا وحدات تحكم دقيقة أعلى). في متحكم 8 بت يتكون ناقل البيانات الخاص به من 8 خطوط بيانات ، بينما في متحكم 16 بت يتكون ناقل البيانات الخاص به من 16 سطر بيانات وما إلى ذلك من أجل متحكم دقيق 32 بت وأعلى.
الذاكرة:
تحتاج Microcontroller إلى ذاكرة (RAM ، ROM ، EPROM ، EEPROM ، ذاكرة فلاش ، إلخ) لتخزين البرامج والبيانات. في حين أن بعض Microcontroller لديها رقائق ذاكرة يحمل في ثناياه العوامل والبعض الآخر يتطلب ذاكرة خارجية ليتم توصيلها. هذه الانواع تسمى Microcontroller الذاكرة المدمجة و Microcontroller الذاكرة الخارجية على التوالي. حيث يختلف أيضًا حجم الذاكرة المدمجة في أنواع مختلفة من Microcontroller وعموما ستجد منها مع ذاكرة من 4B إلى 4Mb.
عدد منافذ Input/Output:
تختلف Microcontroller وفقًا لعدد أحجام منافذ الإدخال والإخراج. يمكن للمستخدم اختيار متحكم معين وفقا لمتطلبات التطبيق.
مجموعة التعليمات:
هناك نوعان من مجموعة التعليمات – RISC و CISC. يمكن أن يستخدم المتحكم الدقيق RISC (كمبيوتر يحتوي على تعليمات مخفضة) و CISC (كمبيوتر يحتوي على تعليمات معقدة).
بنية الذاكرة:
كذلك هناك نوعان من Microcontroller من حيث بنية الذاكرة؛ الاول يحتوي على هندسة ذاكرة هارفارد والاخر على هندسة ذاكرة برينستون.
وفيما يلي نستعرض بعض Microcontroller الشعبية بين الطلاب والهواة:
- (8051 series of microcontrollers (8-bit
- (AVR microcontrollers by Atmel (ATtiny, ATmega series
- Microchip’s PIC series microcontrollers
- Texas Instruments’ microcontrollers like MSP430
- ARM Microcontrollers
فيما يلي نستعرض مكونات Microcontroller واهم وظائفها:
المعالج أو وحدة المعالجة المركزية:
المعالج هو الدماغ متحكم. عند توفير المدخلات من خلال منافذ الإدخال والتعليمات من خلال البرامج ، فإنه يقوم بمعالجة البيانات وفقًا لذلك وتقديمها في منافذ الإخراج.
الذاكرة:
يتم دمج رقائق الذاكرة في المتحكم لتخزين جميع البرامج والبيانات. يمكن أن يكون هناك أنواع مختلفة من الذاكرة مدمجة في Microcontroller مثل RAM ، ROM ، EPROM ، EEPROM ، وذاكرة فلاش ، إلخ.
منافذ الإدخال والإخراج:
كل متحكم لديه منافذ إخراج المدخلات. اعتمادًا على أنواع Microcontroller ، ويتم استخدامها للتفاعل مع أجهزة الإدخال والإخراج الخارجية مثل أجهزة الاستشعار ووحدات العرض ، إلخ.
المنافذ التسلسلية:
تعمل على تسهيل Microcontroller كواجهة تسلسلية مع الأجهزة الطرفية الأخرى. حيث ان المنفذ التسلسلي هو واجهة اتصال تسلسلية يتم من خلالها نقل المعلومات داخلها أو خارجها واحدًا تلو الآخر في كل مرة.
ADC و DAC:
في بعض الأحيان ، تحتاج الأنظمة المدمجة إلى تحويل البيانات من رقميه إلى تمثيليه والعكس. لذلك تم دمج معظم Microcontroller مع ADC يحمل في ثناياه عوامل (التناظرية إلى المحول الرقمي) و DAC (المحولات الرقمية إلى التناظرية) لإجراء التحويل المطلوب.
المؤقتات:
الموقتات والعدادات هي أجزاء مهمة من الأنظمة المدمجة. فهي مطلوبة لعمليات مختلفة مثل توليد النبض ، وعدد النبضات الخارجية ، والتشكيل ، والتذبذب ، إلخ.
التحكم في المقاطعة:
يعد التحكم في المقاطعة أحد الميزات القوية لوحدات التحكم الدقيقة. إنه نوع من الإعلام الذي يقاطع العملية الجارية ويرشد إلى تنفيذ المهمة المحددة بواسطة التحكم في المقاطعة.
لتلخيص كل هذا ، تعتبر Microcontroller نوعًا من أجهزة الكمبيوتر المصغرة المصممة لأداء مهام محددة في الأنظمة المدمجة. مع مجموعة واسعة من الميزات ، أهميتها واستخدامها واسعة ويمكن العثور عليها في المنتجات والأجهزة في جميع الصناعات.
