Ảnh minh họa: Vi điều khiển
Vi điều khiển không chỉ là một máy tính tích hợp trên một chip, mà nó còn là công nghệ đang thay đổi thế giới của chúng ta. Với khả năng điều khiển các thiết bị điện tử, vi điều khiển đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, từ điện tử gia dụng, điện thoại, máy giặt đến dây chuyền sản xuất tự động.
Phân loại vi điều khiển
Vi điều khiển có thể được phân loại dựa trên độ dài thanh ghi và kiến trúc.
Phân loại theo độ dài thanh ghi
Vi điều khiển có khả năng chia thành các dòng 8 bit, 16 bit hoặc 32 bit tùy thuộc vào độ dài thanh ghi và tập lệnh. Vi điều khiển với thanh ghi có độ dài lớn hơn sẽ có tập lệnh dài hơn, do đó số lượng tập lệnh cũng nhiều hơn so với các dòng có thanh ghi ít bit hơn.
Phân loại theo kiến trúc CISC và RISC
Vi điều khiển có thể được phân loại dựa trên kiến trúc CISC và RISC. Kiến trúc Harvard sử dụng bộ nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu, giúp quá trình truyền nhận dữ liệu đơn giản hơn. Kiến trúc Von-Neumann sử dụng chung bộ nhớ cho chương trình và dữ liệu, làm giảm kích thước và giá thành của vi điều khiển.
Kiến trúc của vi điều khiển
Vi điều khiển thường bao gồm CPU hoặc vi xử lý, hệ thống xung clock, bộ nhớ và các ngoại vi.
CPU hoặc vi xử lý
CPU là bộ xử lý trung tâm của vi điều khiển, chịu trách nhiệm nạp lệnh, giải mã và thực thi các tập lệnh. CPU giao tiếp với các phần khác trong vi điều khiển thông qua hệ thống bus.
Hệ thống xung clock
Hệ thống xung clock cung cấp xung nhịp cho vi điều khiển. Tốc độ xung clock tối đa của vi xử lý cho biết tốc độ xử lý tối đa mà vi điều khiển có thể đáp ứng.
Bộ nhớ
Vi điều khiển sử dụng bộ nhớ để lưu trữ chương trình và dữ liệu. Bộ nhớ chia thành hai loại chính là RAM (Random Access Memory) và ROM/EPROM/EEPROM hoặc flash. RAM được sử dụng để lưu trữ dữ liệu mà CPU đang làm việc, trong khi ROM/EPROM/EEPROM hoặc flash chứa chương trình vận hành của vi điều khiển.
Các ngoại vi
Các ngoại vi trên vi điều khiển bao gồm I/O Ports, các chuẩn giao tiếp như I2C, SPI, UART, bộ đếm thời gian và bộ đếm sự kiện, ADC/DAC và interrupt.
Nạp chương trình vào vi điều khiển
Để đưa chương trình vào vi điều khiển, ta cần sử dụng mạch nạp. Mạch nạp được thiết kế để đưa file thực thi từ máy tính xuống vi điều khiển thông qua các chuẩn giao tiếp có sẵn. Ví dụ, board Arduino IDE hỗ trợ nạp chương trình qua mạch nạp ISP nối vào các chân SPI của board. Các mạch nạp phổ biến khác bao gồm ST Link, JTAG và ISP.
Các vi điều khiển thông dụng
Có nhiều hãng sản xuất vi điều khiển và mỗi hãng có những dòng sản phẩm riêng. Dưới đây là danh sách một số vi điều khiển thông dụng từ các hãng như AMCC, Atmel, Cypress MicroSystems, Freescale Semiconductor, Fujitsu, Intel, Microchip, National Semiconductor, STMicroelectronics và Philips Semiconductors.
Dù khác biệt về kiến trúc và tính năng, nhưng tất cả các vi điều khiển đều hỗ trợ những hoạt động quan trọng trong các hệ thống nhúng. Vi điều khiển đã và đang đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của công nghệ và định hình tương lai của chúng ta.
Tham khảo: Được tạo bởi ứng dụng Nano AI Assistant.
