Curs introductiv
Este vineri? Perfect, deci e ziua microcontrolerelor. Această serie se adresează în special micilor curioși și entuziaști, urmărind pentru început parcurgerea unor module introductive, module necesare formării unei baze solide în domeniul microcontrolerelor, pentru ca mai apoi toate aceste cunoștiințe dobândite să se contureze în diverse proiecte care mai decare interesante. Pentru început vei fi nevoit sa parcurgi cursurile introductive, urmate mai apoi de cele cu dificultate medie iar din când în când unele proiecte.
Fără alte adăugiri, voi începe astazi cu un curs introductiv, ce aduce în prim-plan câteva informații de bază a unor cuvinte cheie, cuvinte de care ne vom lovi foarte mult de azi încolo, urmând ca mai apoi în cursurile ce vor urma, să îți prezint pe rând într-un mod mult mai detaliat, fiecare componentă în parte.
Te-ai gândit vreodată cine sau mai bine spus ce stă la baza funcționării unei mașini de spălat și a diferitelor gadgeturi și jucării electronice sau de exemplu ce semnifică acel pătrățel mic și negru de pe plăcile electronice? Ei bine, acela este un microcontroler. Acesta este un circuit integrat compact, proiectat pentru a îndeplinii un anumit proces în cadrul unui sistem înglobat (embedded).
În figura de mai sus este prezentată arhitectura unui astfel de dispozitiv. El are în componența sa un procesor, memorie, porturi de intrare – ieșire, timere, module de comunicație serială, convertoare analog-digitale, etc.
CPU – Central Processing Unit (Unitatea Centrală de Procesare)
Toate calculatoarele, începând cu cel pe care îl folosești chiar acum, au un CPU care este direct răspunzător de aducerea (fetch), decodarea (decode) și executarea (execute) instrucțiunilor, fiind direct răspunzător de interconectarea tuturor elementelor din cadrul unui microcontroler.
RAM – Random Access Memory (Memorie cu acces aleator)
Este o memorie volatilă (datele stocate se pierd la scoaterea de sub tensiune a acesteia) rapidă ce poate fi și citită cât și scrisă, fiind accesată în mod aleator și permițând acces direct la orice locație sau adresă a ei, în orice fel de ordine, chiar și aleatoare (de aici și denumirea de random).
ROM – Read Only Memory
Spre deosabire de memoria RAM, memoria ROM este de tip nevolatilă (datele stocate sunt pastrate chiar și la scoaterea ei de sub tensiune), însă ea poate fi doar citită, nu și programată (teoretic). Din punct de vedere practic însă, lucrurile nu stau chiar așa, aceste memorii evoluând foarte mult odată cu trecerea timpului (de la PROM, EPROM și UVPROM, până la EEPROM și FLASH).
I/O Ports – Input Output Ports (Porturile de intrare-ieșire)
Una dintre caracteristicile de bază a unui microcontroler este constituită de numărul de porturi de intrare-ieșire pe care acesta le posedă, rolul acestora fiind de a asigura conexiunea sa cu perifericelele (senzori, display-uri, drivere, etc). Din motive practice, cei mai multi pini dispun de mai multe functionalități, însă doar una poate fi folosită la un anumit moment de timp.
Serial Ports (Porturile seriale)
Aceste porturi furnizează o serie de interfețe seriale utilizate la interfațarea și comunicarea cu diferite tipuri de perferice. Comunicatiile seriale se regăsesc sub forma mai multor tipuri protocoale: I2C, SPI, USART, fiecare având propriile avantaje și dezavantaje, de la viteza și modul de transmitere a datelor până la numărul de dispozitive interconectate.
Crystal oscillator (Oscilator de cristal)
Orice microcontroller are nevoie de o sursă de clock (ceas). Semnalele de clock sunt peste tot înăuntrul microcontrolerului. Ele guvernează viteza cu care procesorul execută instrucțiunile, viteza de transimisie a datelor pe porturile seriale, cantitatea de timp necesară pentru o conversie analog-digitală și așa mai departe. Sursa acestui semnal de clock este dată de către un oscilator, oscilatorul cu quarț (figura alăturată), fiind cel mai utilizat în astfel de aplicații.
ADC – Analog-Digital Converter (Convertor analog digital)
Convertoarele analog digitale sunt utilizate la convertirea unui semnal analogic într-unul digital. În figura alăturată este prezentat un modul ADC extern, însă mai marea majoritate a microcontrolerelor au în componența sa unul deja integrat. Semnalul de intrare într-un astfel de convertor ar putea fi dat de ieșirea analogică a unui sensor (sensor de umiditate a solului, de temperatură, nivel de lichid, etc), care mai apoi prelucrat v-a fi transformat într-unul digital (sub formă de 1 și 0).
Cursul viitor va fi dedicat IDE-ului (mediu de dezvoltare integrat) pe care-l vom utiliza în proiectele viitoare, având la dispoziție atât un simulator dedicat celor ce nu dispun de un microcontroler fizic cât și celor ce au unul.
binary.tech.blog 