Microcontrollers ເປັນເນື້ອໃນຂອງເຕັກໂນໂລຊີທີ່ສະຫລາດ, ອັດຕະໂນມັດ ແລະ ເຊື່ອມຕໍ່ໃນທຸກມື້ນີ້. ໂດຍການລວມເອົາ CPU, ຄວາມຊົງຈໍາ ແລະ ອຸປະກອນ I / O ເຂົ້າກັນເປັນຊິບນ້ອຍໆ, ມັນໃຫ້ການຄວບຄຸມທີ່ວ່ອງໄວ ແລະ ມີປະສິດທິພາບສໍາລັບລະບົບເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ນັບບໍ່ຖ້ວນ. ຈາກ ເຄື່ອງ ໃຊ້ ໃນ ບ້ານ ເຮືອນ ຈົນ ເຖິງ ເຄື່ອງ ຈັກ ອຸດສະຫະ ກໍາ ແລະ ອຸປະກອນ IoT, microcontroller ເຮັດ ໃຫ້ ການ ຕັດສິນ ໃຈ ທັນທີ ທີ່ ເຮັດ ໃຫ້ ຜະລິດພັນ ສະ ໄຫມ ໃຫມ່ ຕອບ ຮັບ, ໄວ້ ວາງໃຈ ໄດ້ ແລະ ສະຫລາດ.
ຄ1. ພາບລວມຂອງ Microcontroller
ຄ2. Microcontrollers ເຮັດວຽກແນວໃດ?
ຄ3. ລັກສະນະ ແລະ ລາຍລະອຽດຂອງ Microcontroller
ຄ4. ປະເພດຂອງ Microcontrollers
ຄ5. ຄອບຄົວ Microcontroller ທີ່ນິຍົມກັນ
ຄ6. ໂປຣແກຣມ Microcontroller
ຄ7. Microcontrollers vs. Microprocessors ປຽບທຽບ
ຄ8. ສະຫລຸບ
ຄ9. ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]
ພາບລວມຂອງ Microcontroller
microcontroller ແມ່ນຫມວດປະກອບເຂົ້າກັນ (IC) ທີ່ອອກແບບມາເພື່ອເຮັດວຽກທີ່ເນັ້ນການຄວບຄຸມພາຍໃນລະບົບເອເລັກໂຕຣນິກ. ມັນລວມເອົາໂປຣແກຣມ (CPU), ຄວາມຊົງຈໍາ ແລະ ອຸປະກອນ input / output (I / O) ເຂົ້າໃນຊິບດຽວ, ອະນຸຍາດໃຫ້ມັນອ່ານສັນຍານ, ຂະບວນການຂໍ້ມູນ ແລະ trigger ການກະທໍາທັນທີ. ເນື່ອງຈາກທຸກສິ່ງມີຢູ່ໃນແພັກເກດດຽວ, microcontrollers ໃຫ້ປະສິດທິພາບທີ່ໄວ້ວາງໃຈໄດ້ໂດຍໃຊ້ພະລັງງານຕໍ່າ ແລະ ສ່ວນປະກອບພາຍນອກຫນ້ອຍທີ່ສຸດ.
Microcontrollers ມັກເອີ້ນວ່າ MCUs (Microcontroller Units) ຫຼື μCs. ຄໍານີ້ສະທ້ອນເຖິງທັງຂະຫນາດ ("micro") ແລະ ຈຸດປະສົງ ("controller"). ຊັບພະຍາກອນຄອມພິວເຕີທີ່ສ້າງຂຶ້ນແລະອຸປະກອນອ້ອມຂ້າງເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບໂປຣແກຣມທີ່ຝັງໃນເວລາຈິງ, ລວມທັງເຄື່ອງເອເລັກໂຕຣນິກຜູ້ໃຊ້, ອັດຕະໂນມັດທາງອຸດສະຫະກໍາ, ລະບົບຄວບຄຸມລົດ ແລະ ອຸປະກອນ IoT.
Microcontrollers ເຮັດວຽກແນວໃດ?
Microcontrollers ເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນ "ສະຫມອງ" ຂອງລະບົບຝັງ, ຕິດຕາມຂໍ້ມູນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ແປຂໍ້ມູນ ແລະ ສ້າງຜົນອອກຕາມຄໍາສັ່ງທີ່ເກັບໄວ້ໃນຄວາມຊົງຈໍາພາຍໃນ. ໂດຍການລວມຄວາມສາມາດຂອງຂະບວນການ, ຄວາມຊົງຈໍາ ແລະ I / O, MCU ສາມາດດໍາເນີນການຕັດສິນໃຈໃນເວລາຈິງດ້ວຍຄວາມໄວ້ວາງໃຈສູງ ແລະ ການໃຊ້ພະລັງງານຕໍ່າ.
ຂະບວນການດໍາເນີນງານທົ່ວໄປ
• Input: Sensors, switches, interface communication ແລະ analog sources ສົ່ງ ຂໍ້ ມູນ ເຂົ້າ ໄປ ໃນ microcontroller ຜ່ານ pin I / O ຂອງ ມັນ. ສັນຍານເຫຼົ່ານີ້ໃຫ້ຂໍ້ມູນດິບທີ່ MCU ຕ້ອງການເພື່ອເຂົ້າໃຈສະພາບຂອງລະບົບ.
• ການປັບປຸງ: CPU ອ່ານຄໍາສັ່ງຂອງໂປຣແກຣມ, ດໍາເນີນການຄິດໄລ່ ແລະ ກໍານົດການຕອບສະຫນອງທີ່ເຫມາະສົມ. ຂັ້ນຕອນນີ້ລວມເຖິງວຽກຕ່າງໆເຊັ່ນ ການຕອງຂໍ້ມູນຂອງ sensor, ການດໍາເນີນການຄວບຄຸມ, ການຈັດການກັບເວລາຫຼືການຈັດການກັບລະບົບການສື່ສານ.
• ຜົນຜະລິດ: ເມື່ອຕັດສິນໃຈແລ້ວ, microcontroller ຈະເປີດຫຼືປັບສ່ວນປະກອບພາຍນອກ ເຊັ່ນ motors, relays, LEDs, displays, actuators ຫຼືແມ່ນແຕ່ microcontrollers ອື່ນໆ. ຜົນອອກອາດເປັນແບບ digital (ON/OFF), analog (PWM signals) ຫຼືການສື່ສານ.
ຍົກຕົວຢ່າງລົດໃຫຍ່
ໃນໂປຣແກຣມທີ່ສະຫຼັບຊັບຊ້ອນ, microcontrollers ຫຼາຍໆໂຕມັກຈະເຮັດວຽກພ້ອມກັນເພື່ອແບ່ງວຽກແລະປັບປຸງຄວາມໄວ້ວາງໃຈຂອງລະບົບ. ຍານພາຫະນະສະໄຫມໃຫມ່ເປັນຕົວຢ່າງທີ່ສໍາຄັນ, ບ່ອນທີ່ MCU ທີ່ອຸທິດຕົນຈັດການກັບລະບົບຍ່ອຍທີ່ແຕກຕ່າງກັນ:
• ຫນ່ວຍຄວບຄຸມເຄື່ອງຈັກ (ECU): ຄວບຄຸມເວລາການເຜົາໄຫມ້, ການສັ່ນນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ ແລະ ປັດໄຈການເຜົາໄຫມ້.
• Body Control Module (BCM): ຈັດການກັບແສງສະຫວ່າງ, ລ໊ອກປະຕູ, ປ່ອງຢ້ຽມໄຟຟ້າ ແລະ ຫນ້າທີ່ອາກາດ.
• Suspension Controller: ປັບປຸງຄວາມຊັກຊ້າ ແລະ ຄວາມແຂງຂອງການຂີ່ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຕາມສະພາບເສັ້ນທາງແລະການຂັບຂີ່.
• Brake Control Module: ຈັດການ ABS, Traction Control ແລະ ລະບົບຄວາມຫມັ້ນຄົງ.
ເພື່ອເຮັດວຽກເປັນລະບົບທີ່ເປັນເອກະພາບ, MCU ເຫຼົ່ານີ້ສື່ສານຜ່ານເຄືອຂ່າຍລົດທີ່ແຂງແຮງເຊັ່ນ CAN, LIN ແລະ FlexRay. ໂປຣແກຣມເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າການແລກປ່ຽນຂໍ້ມູນໄວ, ກໍານົດ ແລະ ປອດໄພ, ຈໍາເປັນສໍາລັບການຮັກສາຄວາມປອດໄພ ແລະ ປະສິດທິພາບທີ່ປະສານກັນໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຽກຮ້ອງ.
ລັກສະນະແລະລາຍລະອຽດຂອງຈຸນລະຊີບ
Microcontrollers ແຕກຕ່າງກັນຫຼາຍໃນຄວາມໄວ, ຄວາມສາມາດຂອງຄວາມຊົງຈໍາ, interface ທີ່ມີຢູ່ ແລະ module hardware ທີ່ສ້າງຂຶ້ນ. ການເຂົ້າໃຈລາຍລະອຽດເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍເຈົ້າເລືອກ MCU ທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບປະສິດທິພາບ, ພະລັງ ແລະ ຂໍ້ຮຽກຮ້ອງຂອງໂປຣແກຣມ.
| ລັກສະນະ | ຄໍາອະທິບາຍ | ລາຍລະອຽດ / ລາຍລະອຽດທົ່ວໄປ |
|---|---|---|
| ຄວາມໄວຂອງໂມງ | ກໍານົດວ່າ MCU ດໍາເນີນຄໍາສັ່ງໄວສໍ່າໃດ | 1 MHz ເຖິງ 600 MHz ຂຶ້ນກັບສະຖາປະນິກ ແລະ ໂປຣແກຣມ |
| ຄວາມຊົງຈໍາ Flash | ເກັບຮັກສາ firmware, bootloaders ແລະ ໂປຣແກຣມຜູ້ໃຊ້ | ຕັ້ງແຕ່ສອງ ສາມ KB ຈົນເຖິງຫຼາຍMB |
| RAM (SRAM) | ໃຊ້ສໍາລັບ runtime variables, buffers ແລະ stack operations | ຈາກສອງສາມຮ້ອຍbyte ເຖິງຫຼາຍຮ້ອຍKB |
| GPIO Pins | ເຂັມທີ່ໃຊ້ໄດ້ທົ່ວໄປສໍາລັບການຄວບຄຸມການເຂົ້າ/ອອກ | ໃຊ້ສໍາລັບ LED, buttons, relays, sensor ແລະ ອຸປະກອນຕິດຕໍ່ |
| Timers/Counters | ໃຫ້ການຊັກຊ້າ, ວັດແທກຄວາມກວ້າງຂອງpulse ແລະ ສ້າງ frequency | Basic timers, advanced PWM timers, watchdog timers |
| ການສື່ສານ | ເປີດການແລກປ່ຽນຂໍ້ມູນກັບ sensors, module ຫຼື controllers ອື່ນໆ | UART, SPI, I²C, CAN, USB, LIN, Ethernet (ໃນ MCU ລະດັບສູງ) |
| ລັກສະນະ Analog | ສະຫນັບສະຫນູນໂປຣແກຣມທີ່ອີງໃສ່ sensor ແລະ ສັນຍານປະສົມ | ຄວາມລະອຽດ ADC (8–16 bits), ຜົນອອກ DAC, analog comparators |
| ລະບົບພະລັງງານ | ອະນຸຍາດໃຫ້ມີການດໍາເນີນງານຢ່າງມີປະສິດທິພາບໃນລະບົບແບບກະເປົ໋າ ຫຼື ໄຟຟ້າ | ນອນ, ນອນສະຫນິດ, ແລ່ນໄຟຟ້າຕ່ໍາ, โหมด standby |
| ອຸນຫະພູມການດໍາເນີນງານ | ກໍານົດຂອບເຂດປະສິດທິພາບທີ່ປອດໄພສໍາລັບອຸດສະຫະກໍາ ຫຼື ສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງ | ຂອບເຂດທົ່ວໄປ: –40°C ເຖິງ +85°C ຫຼື –40°C ເຖິງ +125°C |
| ທາງເລືອກແພັກເກດ | ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຂະຫນາດ, ຈໍານວນ pin ແລະ ຄວາມສະດວກໃນການລວມເຂົ້າກັນ | DIP, QFP, QFN, BGA; 8-pin ເຖິງ 200+ pin |
| ລັກສະນະຄວາມປອດໄພ | ປົກປ້ອງ firmware ແລະ ຂໍ້ມູນການສື່ສານ | ການເລີ່ມລະບົບທີ່ປອດໄພ, ເຄື່ອງຈັກການເຂົ້າລະຫັດ, ຫນ່ວຍປ້ອງກັນຄວາມຊົງຈໍາ |
| ການເຊື່ອມຕໍ່ແບບ Wireless (MCUs ທີ່ກ້າວຫນ້າ) | ຊ່ວຍໃຫ້ມີການຄວບຄຸມແບບไร้สาย ແລະ ໂປຣແກຣມ IoT | Wi-Fi, Bluetooth, BLE, Zigbee, LoRa, NFC |
ປະເພດຂອງ Microcontrollers
Microcontrollers ສາມາດແບ່ງໄດ້ຕາມຂະຫນາດຄໍາ, ການຕັ້ງຄ່າຄວາມຊົງຈໍາ, ຮູບແບບຊຸດຄໍາສັ່ງ ແລະ ໂຄງສ້າງພື້ນຖານ. ປະເພດເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍກໍານົດຄວາມສາມາດໃນການດໍາເນີນງານ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ ແລະ ຄວາມເຫມາະສົມສໍາລັບໂປຣແກຣມສະເພາະ.
ອີງຕາມຂະຫນາດຄໍາສັບ
• 8-bit microcontrollers ງ່າຍແລະລາຄາຕໍ່າ, ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບວຽກງານການຄວບຄຸມພື້ນຖານເຊັ່ນ ເຄື່ອງໃຊ້ໃນບ້ານ, ເຄື່ອງມືນ້ອຍໆ, ອັດຕະໂນມັດທີ່ງ່າຍໆ ແລະ ການຄວບຄຸມ LED ຫຼື relay. ຕົວຢ່າງທົ່ວໄປລວມເຖິງຄອບຄົວ 8051 ແລະ ອຸປະກອນ Microchip PIC10/12/16.
• 16-bit microcontrollers ໃຫ້ປະສິດທິພາບທີ່ດີກວ່າ ແລະ ຄວາມຖືກຕ້ອງທີ່ດີຂຶ້ນ, ມັກໃຊ້ໃນລະບົບຄວບຄຸມເຄື່ອງຈັກ, ເຄື່ອງມື ແລະ ໂປຣແກຣມອຸດສະຫະກໍາລະດັບກາງ. ອຸປະກອນເຊັ່ນ PIC24 ແລະ Intel 8096 ຕົກຢູ່ໃນປະເພດນີ້.
• microcontrollers 32-bit ໃຫ້ການປັບປຸງຄວາມໄວສູງພ້ອມກັບອຸປະກອນທີ່ກ້າວຫນ້າ, ເຮັດໃຫ້ມີການນໍາໃຊ້ທີ່ສະຫຼັບຊັບຊ້ອນເຊັ່ນ ລະບົບ IoT, ຫຸ່ນຍົນ, ການຄວບຄຸມທັນທີ ແລະ ການຈັດການສື່ສານມວນຊົນ. ອຸປະກອນ ARM Cortex-M ຄວບຄຸມປະເພດນີ້ ເນື່ອງຈາກລະບົບນິເວດທີ່ເຂັ້ມແຂງ ແລະ ມີປະສິດທິພາບ.
ອີງຕາມປະເພດຄວາມຈໍາ
• ຈຸນລະຊີບຄວາມຊົງຈໍາທີ່ຝັງໄວ້ມີຄວາມຊົງຈໍາໂປຣແກຣມ, ຄວາມຊົງຈໍາຂໍ້ມູນ ແລະ ອຸປະກອນອຸປະກອນທີ່ລວມເຂົ້າກັນໃນຊິບດຽວກັນ. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ມັນມີຂະຫນາດນ້ອຍ, ມີປະສິດທິພາບພະລັງງານ ແລະ ເຫມາະສົມສໍາລັບເຄື່ອງເອເລັກໂຕຣນິກ, ເຄື່ອງນຸ່ງຫົ່ມ ແລະ ອຸປະກອນທີ່ໃຊ້ໄຟຟ້າ.
• microcontrollers ຄວາມຊົງຈໍາພາຍນອກເພິ່ງພາອາໄສ Flash ຫຼື RAM ພາຍນອກເພື່ອເຮັດວຽກ. ມັນ ຖືກ ໃຊ້ ໃນ ໂປຣເເກຣມ ທີ່ ຕ້ອງການ codebase ໃຫຍ່ ຫລື ຂໍ້ ມູນ ສູງ, ຮ່ວມ ທັງ ຮູບ ພາບ, ການ ດໍາ ເນີນ ວິ ດີ ໂອ ແລະ ເຄື່ອງ ຄວບ ຄຸມ ອຸດສະຫະ ກໍາ ທີ່ ກ້າວຫນ້າ.
ອີງຕາມຊຸດຄໍາສັ່ງ
• CISC (Complex Instruction Set Computer) microcontrollers ສະຫນັບສະຫນູນຄໍາສັ່ງທີ່ມີພະລັງຫຼາຍຂັ້ນຕອນ. ສິ່ງນີ້ສາມາດຫລຸດຂະຫນາດຂອງໂປຣແກຣມແລະເຮັດໃຫ້ວຽກໂປຣແກຣມງ່າຍຂຶ້ນ. MCU ແບບ ປະ ເພ ນີ ດັ່ງ ເຊັ່ນ 8051 ແມ່ນ ອີງ ຕາມ ຫລັກ ທໍາ ຂອງ CISC.
• RISC (Reduced Instruction Set Computer) microcontrollers ໃຊ້ຄໍາສັ່ງທີ່ງ່າຍໆແລະມີປະສິດທິພາບສູງເຊິ່ງດໍາເນີນການໄດ້ໄວ. ສິ່ງນີ້ນໍາໄປສູ່ປະສິດທິພາບແລະປະສິດທິພາບທີ່ສູງກວ່າ. MCU ສະ ໄຫມ ໃຫມ່ ສ່ວນ ຫລາຍ, ໂດຍ ສະ ເພາະ ຄອບຄົວ ARM Cortex-M, ແມ່ນ ອີງ ຕາມ ໂຄງ ຮ່າງ ຂອງ RISC.
ອີງຕາມໂຄງສ້າງຄວາມຊົງຈໍາ
• microcontrollers ຂອງຮາວເວີດໃຊ້ລົດເມຄວາມຈໍາທີ່ແຍກກັນສໍາລັບຄໍາສັ່ງແລະຂໍ້ມູນຂອງໂປຣແກຣມ. ສິ່ງນີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ເຂົ້າເຖິງໃນເວລາດຽວກັນ, ເຮັດໃຫ້ການດໍາເນີນງານໄດ້ໄວຂຶ້ນແລະຈັດການກັບວຽກງານໃນເວລາຈິງຢ່າງມີປະສິດທິພາບ. ອຸປະກອນ PIC ແລະ AVR ຫຼາຍຢ່າງໃຊ້ໂຄງສ້າງນີ້.
• Von Neumann Architecture microcontrollers ໃຊ້ຊ່ອງຫວ່າງຄວາມຊົງຈໍາທີ່ແບ່ງປັນສໍາລັບທັງຄໍາສັ່ງແລະຂໍ້ມູນ. ເຖິງ ແມ່ນ ວ່າ ງ່າຍ ກວ່າ ແລະ ມີ ລາຄາ ແພງ, ແຕ່ ການ ແບ່ງປັນ ລົດເມ ສາມາດ ເຮັດ ໃຫ້ ປະສິດທິພາບ ຊ້າ ລົງ ໃນ ລະຫວ່າງ ການ ດໍາເນີນ ງານ ຢ່າງ ຫລວງຫລາຍ. MCU ທີ່ ມີ ຈຸດປະສົງ ທົ່ວ ໄປ ບາງ ຢ່າງ ຕິດຕາມ ການ ອອກ ແບບ ນີ້.
ຄອບຄົວ Microcontroller ທີ່ນິຍົມ
• 8051 Family – ສະຖາປະນິກເກົ່າທີ່ຍັງເປັນທີ່ນິຍົມໃນໂປຣແກຣມທີ່ມີລາຄາແພງແລະເກົ່າ. ເຖິງແມ່ນວ່າມີອາຍຸຫຼາຍສິບປີແລ້ວ, ແຕ່ມັນຍັງຖືກໃຊ້ໃນລະບົບຄວບຄຸມທີ່ງ່າຍໆ, ເຄື່ອງຄວບຄຸມເຄື່ອງໃຊ້, ແລະ module ອຸດສະຫະກໍາຕໍ່າຕ້ອຍ ເນື່ອງຈາກຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະລະບົບນິເວດທີ່ກວ້າງຂວາງຂອງຮູບແບບທີ່ສອດຄ່ອງກັນ.
• PIC Microcontrollers – ສະເຫນີໂດຍ Microchip, PIC MCUs ກວມເອົາຫຼາຍຮູບແບບຈາກຜູ້ຄວບຄຸມລະດັບ 8-bit ຈົນເຖິງອຸປະກອນ 32-bit ທີ່ກ້າວຫນ້າ. ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກກັນດີວ່າໃຊ້ໄດ້ງ່າຍ, ມີເອກະສານທີ່ເຂັ້ມແຂງ ແລະ ມີອຸປະກອນອ້ອມຂ້າງຫຼາຍຢ່າງ, ເຮັດໃຫ້ເຫມາະສົມສໍາລັບໂຄງການທີ່ງ່າຍໆ ລວມທັງການອອກແບບອຸດສະຫະກໍາລະດັບກາງ.
• AVR Series – ເປັນທີ່ຍອມຮັບສໍາລັບພະລັງງານຂອງລະບົບ Arduino, AVR MCUs ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການສຶກສາ, ການສ້າງຕົ້ນແບບ ແລະ ເຄື່ອງເອເລັກໂຕຣນິກ. ມັນ ໃຫ້ ຄວາມ ສົມ ດຸນ ຂອງ ຄວາມ ລຽບ ງ່າຍ, ປະສິດທິພາບ ແລະ ການ ເຂົ້າ ເຖິງ ໄດ້, ຊຶ່ງ ເຮັດ ໃຫ້ ມັນ ເຫມາະ ສົມ ສໍາລັບ ຜູ້ ເລີ່ມຕົ້ນ ແລະ ວຽກ ງານ ການ ພັດທະນາ ຢ່າງ ວ່ອງໄວ.
• ARM Cortex-M Family - ໂຄງສ້າງ MCU ທີ່ນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງທີ່ສຸດໃນລະບົບຝັງທີ່ທັນສະໄຫມ. ອຸປະກອນ Cortex-M - ຈາກ M0 ເຖິງ M7 - ໃຫ້ປະສິດທິພາບທີ່ດີເລີດ, ປະສິດທິພາບພະລັງງານ ແລະ ການສະຫນັບສະຫນູນອຸປະກອນທີ່ກວ້າງຂວາງ. ມັນຖືກໃຊ້ໃນອຸປະກອນ IoT, ລະບົບລົດ, ອັດຕະໂນມັດທາງອຸດສະຫະກໍາ, ເຄື່ອງມືການແພດ, ຫຸ່ນຍົນ ແລະ ໂປຣແກຣມທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງອື່ນໆ.
• MSP430 Series – ແຖວຈຸນລະຊີບທີ່ມີພະລັງຕ່ໍາທີ່ສຸດຂອງ Texas Instruments, ທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບອຸປະກອນທີ່ໃສ່ໄດ້, ເຄື່ອງມືວັດແທກແບບກະເປົ໋າ ແລະ sensor ທີ່ໃຊ້ຖ່ານ. ມັນ ມີ ກະ ແສ ນອນ ຫລັບ ຕ່ໍາ ທີ່ ສຸດ ແລະ ເຄື່ອງ ມື ຖື ທີ່ ມີ ປະ ສິດ ທິ ພາບ, ເຮັດ ໃຫ້ ສາ ມາດ ດໍາ ເນີນ ງານ ໄດ້ ດົນ ນານ ກັບ ຖ່ານ ນ້ອຍໆ.
• ESP8266 / ESP32 – Wi-Fi ແລະ Bluetooth-enabled microcontrollers ຈາກ Espressif, ອອກແບບສໍາລັບໂປຣແກຣມທີ່ເຊື່ອມຕໍ່. ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກກັນດີສໍາລັບຄວາມສາມາດທາງດ້ານไร้สายທີ່ມີພະລັງ, TCP / IP stack ແລະ ລາຄາທີ່ດຶງດູດໃຈ, MCU ເຫຼົ່ານີ້ຄວບຄຸມໂຄງການ IoT, ອຸປະກອນບ້ານທີ່ສະຫລາດ ແລະ sensor ທີ່ຕິດຕໍ່ກັບເມກ.
ໂປຣແກຣມ Microcontroller
• Digital Signal Processing (DSP) – ໃຊ້ເພື່ອຕົວຢ່າງ, ຕອງ ແລະ ປ່ຽນສັນຍານ analog ໃຫ້ເປັນຂໍ້ມູນທາງດ້ານຄອມພິວເຕີທີ່ໃຊ້ໄດ້. MCU ທີ່ມີເຄື່ອງຈັກ DSP ຊ່ວຍເພີ່ມຄຸນນະພາບສຽງ, ເຮັດໃຫ້ການອ່ານຂອງ sensor ຫມັ້ນຄົງ ແລະ ຂະບວນການສັນຍານໃນໂປຣແກຣມເຊັ່ນ ການຮັບຮູ້ສຽງ ແລະ ການວິເຄາະການສັ່ນສະເທືອນ.
• ເຄື່ອງໃຊ້ໃນບ້ານ – ຈັດການກັບເຄື່ອງຈັກ, sensor, interface ຂອງຜູ້ໃຊ້ ແລະ ລັກສະນະຄວາມປອດໄພໃນອຸປະກອນຕ່າງໆເຊັ່ນ ເຄື່ອງຊັກ, ຕູ້ເຢັນ, ເຄື່ອງປັ່ນອາກາດ, ເຕົາໄຟ ແລະ ເຄື່ອງດູດຝຸ່ນ. MCUs ປັບປຸງປະສິດທິພາບ, ເປີດການຄວບຄຸມການແຕະຕ້ອງ ແລະ ສະຫນັບສະຫນູນລະບົບການທ້ອນພະລັງງານ.
• ເຄື່ອງຈັກຫ້ອງການ – ຄວບຄຸມຫນ້າທີ່ເຄື່ອງຈັກແລະການສື່ສານຂອງເຄື່ອງພິມ, scanner, photocopy, POS terminal, ATM ແລະ ລ໊ອກເອເລັກໂຕຣນິກ. ເຂົາເຈົ້າປະສານງານເຄື່ອງຈັກ, ການຖ່າຍທອດຂໍ້ມູນ, sensor ແລະ ລະບົບສະແດງເພື່ອໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າການດໍາເນີນງານທີ່ສະດວກສະບາຍແລະໄວ້ວາງໃຈໄດ້.
• ອັດຕະໂນມັດທາງອຸດສະຫະກໍາ – ຫຸ່ນຍົນໄຟຟ້າ, ລະບົບຂົນສົ່ງ, module PLC, motor drives, ຄວບຄຸມອຸນຫະພູມ ແລະ ເຄື່ອງມືວັດແທກ. ຄວາມສາມາດໃນການດໍາເນີນການໃນເວລາຈິງເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການຄວບຄຸມທີ່ຖືກຕ້ອງ, ການຕິດຕາມ ແລະ ການຕອບສະຫນອງໃນສະພາບແວດລ້ອມຂອງໂຮງງານ.
• ເຄື່ອງເອເລັກໂຕຣນິກລົດ – ສະຫນັບສະຫນູນລະບົບຄວາມສ່ຽງສູງ ແລະ ຄວາມສະດວກສະບາຍ ລວມທັງຫນ່ວຍຄວບຄຸມເຄື່ອງຈັກ (ECU), ເບກ ABS, ຖົງອາກາດ, ສ່ວນປະກອບ ADAS, ລະບົບແສງສະຫວ່າງ, ການຈັດການກັບຫມໍ້ໄຟຟ້າ ແລະ ຂໍ້ມູນຄວາມບັນເທີງ. MCU ລະດັບລົດຖືກອອກແບບເພື່ອຄວາມທົນທານ, ຄວາມປອດໄພ ແລະ ການດໍາເນີນງານໃນອຸນຫະພູມສູງ.
• Consumer Electronics – ພົບໃນໂທລະສັບມືຖື, ອຸປະກອນເກມ, headphones, wearables, ກ້ອງຖ່າຍຮູບ ແລະ ເຄື່ອງມືໃນບ້ານທີ່ສະຫລາດ. MCUs ເຮັດໃຫ້ມີການສັງເກດການແຕະຕ້ອງ, ການເຊື່ອມຕໍ່ແບບไร้สาย, ການຈັດການພະລັງງານ ແລະ ລັກສະນະການຕິດຕໍ່ພົວພັນຂອງຜູ້ໃຊ້.
• ອຸປະກອນການແພດ – ໃຊ້ໃນເຄື່ອງມືວິນິໄສແບບກະເປົ໋າ, ສູບຢາ, ເຄື່ອງມືທຽມ, ລະບົບຕິດຕາມ, ເຄື່ອງຫາຍໃຈ ແລະ ອຸປະກອນຊ່ວຍຊີວິດອື່ນໆ. ຄວາມແນ່ນອນແລະຄວາມໄວ້ວາງໃຈຂອງມັນເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການນໍາໃຊ້ການປິ່ນປົວສຸຂະພາບທີ່ສໍາຄັນຕໍ່ຄວາມປອດໄພ.
ການປຽບທຽບ Microcontrollers vs. Microprocessors
| ປະເພດ | Microcontrollers (MCUs) | Microprocessors (MPUs) |
|---|---|---|
| ລະດັບການລວມເຂົ້າກັນ | CPU, RAM, Flash/ROM, timers ແລະ I/O peripherals ທີ່ລວມເຂົ້າກັນເປັນຊິບດຽວ | ຮຽກຮ້ອງ RAM, ROM / Flash, timers ແລະ IC ຂ້າງນອກ ເພື່ອເຮັດວຽກ |
| ຈຸດປະສົງຕົ້ນຕໍ | ອອກແບບມາສໍາລັບການຄວບຄຸມເວລາຈິງ, ການຈັດການອຸປະກອນ ແລະ ອັດຕະໂນມັດທີ່ຝັງໄວ້ | ຖືກສ້າງຂຶ້ນສໍາລັບຄອມພິວເຕີທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ, multitasking ແລະ ການດໍາເນີນສະພາບແວດລ້ອມຂອງລະບົບທີ່ສະຫຼັບຊັບຊ້ອນ |
| ການໃຊ້ພະລັງງານ | ພະ ລັງ ຕ່ໍາ ຫລາຍ; ສະຫນັບສະຫນູນโหมดນອນຫຼັບເລິກແລະການດໍາເນີນງານຂອງຫມໍ້ໄຟຟ້າ | ການໃຊ້ພະລັງງານສູງກວ່າເນື່ອງຈາກສ່ວນປະກອບພາຍນອກແລະຄວາມໄວຂອງໂມງທີ່ສູງກວ່າ |
| ຄວາມສະຫຼັບຊັບຊ້ອນຂອງລະບົບ | ງ່າຍທີ່ຈະອອກແບບ, ຮອຍຕີນນ້ອຍກວ່າ, ສ່ວນປະກອບພາຍນອກຫນ້ອຍທີ່ສຸດ | ລະບົບທີ່ສະຫຼັບຊັບຊ້ອນຫຼາຍຂຶ້ນທີ່ຕ້ອງມີຫຼາຍຊິບ, ລົດເມ ແລະ ຫມວດສະຫນັບສະຫນູນ |
| ລະດັບການດໍາເນີນງານ | ຄວາມໄວພໍສົມຄວນສໍາລັບວຽກງານການຄວບຄຸມທີ່ກໍານົດໄດ້ | ຂະບວນການຄວາມໄວສູງສໍາລັບວຽກງານທີ່ຫນັກຫນ່ວງ, ສື່ສານມວນຊົນ ແລະ ໂປຣແກຣມຂະຫນາດໃຫຍ່ |
| ໂປຣແກຣມທົ່ວໄປ | ອຸປະກອນ IoT, ເຄື່ອງໃຊ້, ເຄື່ອງນຸ່ງຫົ່ມ, ECUs ລົດ, ຄວບຄຸມອຸດສະຫະກໍາ | PC, laptop, server, smart TV, tablet ແລະ ລະບົບສື່ສານມວນຊົນທີ່ກ້າວຫນ້າ |
| ການໃຊ້ລະບົບປະຕິບັດການ | ສ່ວນ ຫລາຍ ຈະ ໃຊ້ ໂປຣແກຣມ ເປົ່າ ຫລື RTOS ທີ່ ເບົາໆ | ຕາມປົກກະຕິແລ້ວຈະໃຊ້ລະບົບປະຕິບັດການເຕັມເຊັ່ນ Windows, Linux ຫຼື Android |
| ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ | ລາຄາຕໍ່າ, ເຫມາະສົມສໍາລັບອຸປະກອນຜູ້ໃຊ້ແລະອຸດສະຫະກໍາທີ່ຜະລິດໄດ້ຫຼາຍ | ລາຄາທີ່ສູງກວ່າເນື່ອງຈາກຄວາມສະຫຼັບຊັບຊ້ອນຂອງຄະນະກໍາມະການ ແລະ ຂໍ້ຮຽກຮ້ອງດ້ານປະສິດທິພາບ |
ການສະຫລຸບ
Microcontrollers ຍັງ ເປັນ ທີ່ ຕ້ອງການ ໃນ ຂະນະ ທີ່ ອຸດສະຫະ ກໍາ ປັ່ນ ມຸ້ງ ຫນ້າ ໄປ ສູ່ ລະບົບ ທີ່ ສະຫລາດ, ນ້ອຍກວ່າ ແລະ ຕິດ ຕໍ່ ກັນ ຫລາຍ ກວ່າ ເກົ່າ. ໂຄງສ້າງທີ່ມີປະສິດທິພາບ, ລັກສະນະທີ່ກວ້າງຂວາງ ແລະ ຄວາມສາມາດທີ່ຂະຫຍາຍຕົວເຮັດໃຫ້ເຂົາເຈົ້າເປັນຈຸດໃຈກາງຂອງການພັດທະນາໃຫມ່ໃນ IoT, ອັດຕະໂນມັດ, ເຄື່ອງເອເລັກໂຕຣນິກລົດ ແລະ ເທັກໂນໂລຊີການແພດ. ຂະນະ ທີ່ ເທັກ ໂນ ໂລ ຈີ ຂອງ MCU ກ້າວຫນ້າ, ມັນ ຈະ ສືບ ຕໍ່ ສ້າງ ພະລັງ ຕໍ່ ໄປ ຂອງ ເຄື່ອງມື ສະຫລາດ ທີ່ ຫລໍ່ ຫລອມ ວິທີ ທີ່ ເຮົາ ດໍາລົງ ຊີວິດ, ທໍາ ງານ ແລະ ປະຕິບັດ ຕໍ່ ກັນ.
ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]
ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງ microcontroller ແລະ ລະບົບຝັງຕົວແມ່ນຫຍັງ?
microcontroller ແມ່ນຊິບດຽວທີ່ມີ CPU, ຄວາມຊົງຈໍາ ແລະ ອຸປະກອນ I/O. ລະບົບຝັງແມ່ນອຸປະກອນຄົບຖ້ວນທີ່ໃຊ້ຈຸນລະຊີບຫນຶ່ງຫຼືຫຼາຍກວ່ານັ້ນເພື່ອເຮັດວຽກສະເພາະເຈາະຈົງ. ສະຫລຸບ ແລ້ວ, MCU ເປັນ ພາກສ່ວນ ຫນຶ່ງ; ລະບົບຝັງເປັນໂປຣເເກຣມສຸດທ້າຍ.
ຂ້ອຍຈະເລືອກ microcontroller ທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບໂຄງການຂອງຂ້ອຍໄດ້ແນວໃດ?
ເລືອກຕາມຄວາມຕ້ອງການຂອງໂປຣເເກຣມ: ຈໍານວນ GPIO ທີ່ຈໍາເປັນ, interface ການສື່ສານ, ຂະຫນາດຄວາມຊົງຈໍາ, ການໃຊ້ພະລັງງານ, ຄວາມໄວຂອງໂມງແລະເຄື່ອງມືພັດທະນາທີ່ມີຢູ່. ສໍາລັບໂຄງການ IoT ຫຼື wireless ໃຫ້ຊອກຫາ MCU ທີ່ມີລັກສະນະ Wi-Fi, BLE ຫຼື ຄວາມປອດໄພ.
microcontrollers ສາມາດໃຊ້ລະບົບປະຕິບັດການໄດ້ບໍ?
ແມ່ນແລ້ວ ແຕ່ມີພຽງແຕ່ລະບົບປະຕິບັດການໃນເວລາຈິງ (RTOS) ທີ່ເບົາບາງເຊັ່ນ FreeRTOS ຫຼື Zephyr ເທົ່ານັ້ນ. MCU ສ່ວນຫຼາຍບໍ່ສາມາດໃຊ້ສະພາບແວດລ້ອມ OS ເຕັມທີ່ເຊັ່ນ Linux ເພາະຂາດພະລັງການຈັດການແລະຄວາມຊົງຈໍາທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບລະບົບປະຕິບັດການທົ່ວໄປ.
microcontrollers ສື່ສານກັບ sensor ແລະ module ແນວໃດ?
Microcontrollers ໃຊ້ລະບົບຕິດຕໍ່ພົວພັນເຊັ່ນ I²C, SPI, UART, ADC channels ແລະ PWM outputs. ສິ່ງເຫຼົ່ານີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ເຂົາເຈົ້າອ່ານຂໍ້ມູນຂອງ sensor, ຄວບຄຸມ actuators ແລະ ແລກປ່ຽນຂໍ້ມູນກັບຫນ້າຈໍ, chip wireless ແລະ MCU ອື່ນໆ.
microcontrollers ເຫມາະສົມສໍາລັບ AI ຫຼື machine learning ບໍ?
ແມ່ນແລ້ວ. MCU ສະ ໄຫມ ໃຫມ່ ຫລາຍ ຢ່າງ ສະ ຫນັບ ສະ ຫນູນ TinyML ຫລື ມີ hardware accelerators ສໍາ ລັບ ການ ແລ່ນ ເຄືອ ຂ່າຍ neural ນ້ອຍໆ ໃນ ທ້ອງ ຖິ່ນ. ເຖິງແມ່ນວ່າເຂົາເຈົ້າບໍ່ສາມາດຝຶກອົບຮົມແບບຢ່າງໃຫຍ່ໄດ້, ແຕ່ເຂົາເຈົ້າສາມາດເຮັດການອ້າງອີງໃນອຸປະກອນສໍາລັບວຽກຕ່າງໆເຊັ່ນ ການກວດສອບທ່າທາງ, ການກະຕຸ້ນສຽງ ຫຼືການກວດສອບຄວາມຜິດປົກກະຕິໂດຍໃຊ້ພະລັງງານຕໍ່າ.