Cómo aprender bien la ingeniería de software y microcontroladores
Microcomputadora de un solo chip: la microcomputadora de un solo chip es cada vez más utilizada y valorada por el personal de I + D de productos electrónicos y las escuelas técnicas superiores de mi país. Basado en muchos años de experiencia práctica, este artículo comienza con los aspectos de la estructura del microcontrolador, el pensamiento lógico y los microconceptos, e introduce en detalle algunas experiencias sobre cómo aprender bien la tecnología de aplicación del microcontrolador.
Introducción
El microcontrolador nació en los años 1970. La llamada microcomputadora de un solo chip utiliza tecnología de circuito integrado a gran escala para integrar la unidad central de procesamiento (Unidad Central de Procesamiento, también conocida comúnmente como CPU), memoria de datos (RAM), memoria de programa (ROM) y otras comunicaciones de E/S. puertos en un chip Constituye un sistema informático mínimo, junto con circuitos más complejos y completos, como unidades de interrupción, unidades de temporización y conversión A/D, lo que hace que los microcontroladores sean cada vez más potentes y ampliamente utilizados [1].
Ahora el desarrollo de más microcontroladores ha entrado en la era de los sistemas integrados debido al avance de los procesos de fabricación, el tamaño de una serie de dispositivos programables como VHDL, RTOS, CPLD, FPGA, DSP, ARM. , etc. está aumentando cuanto más pequeño, el costo es menor y las funciones son cada vez más capaces de satisfacer las necesidades de las personas. Desde la década de 1980, la tecnología de microcontroladores se ha utilizado ampliamente en varios campos de control en mi país. Las empresas de semiconductores de todo el mundo son muy optimistas sobre el enorme mercado de China y han invertido y construido fábricas en China. Por ejemplo, en Suzhou está la japonesa Renesas. Empresas de semiconductores como Panasonic y American Express tienen plantas de fabricación en China. Al mismo tiempo, ante el continuo desarrollo de esta tecnología, la mayoría de los colegios y universidades de nuestro país han hecho de los cursos de microcontroladores un curso obligatorio para los estudiantes, lo que ha cultivado una gran cantidad de talentos para el desarrollo de la ciencia y la tecnología. control industrial y otros aspectos en nuestro país en los últimos años, y la sociedad tiene La demanda de talentos en esta área sigue aumentando. Ante tal situación, como estudiante de escuela, ¿por dónde deberíamos empezar a aprender? ¿Cómo aprender bien este curso? ¿Cómo podemos evitar aprender algo que significa que aún no lo hemos aprendido? Este artículo presenta algunos de mis propios sentimientos y experiencias basados en muchos años de práctica.
Comprender la estructura del microcontrolador
Para un principiante, lo más confuso es comprender la estructura del chip del microcontrolador y cómo un pequeño chip puede completar funciones tan mágicas.
Esta es la primera vez que trabajo en electrónica y siempre siento que el interior del chip negro es increíblemente mágico. Hasta que un día, cuando estaba inspeccionando un interruptor controlado por programa comprado en un mercado de electrónica de segunda mano en Japón, descubrí que el vinilo de una pieza negra del interior se había roto. Cuando lo abrí, descubrí que dentro había un circuito. Placa con todas las soldaduras. Piezas electrónicas densamente empaquetadas. Finalmente entendí que el chip se puede fabricar de esta manera. Por supuesto, la placa de circuito que vimos en ese momento no se puede llamar chip. Era solo una empresa japonesa de fabricación de productos electrónicos que selló toda la placa de circuito para evitar que otros plagiaran o por otras razones, y solo sacó unos pocos pines y otros circuitos. . conectar. Sin embargo, puede recordarle a la gente que la estructura básica del chip es similar a esta. Si las partes electrónicas que son visibles para el ojo interno se reducen mil veces o menos para que todas las partes electrónicas puedan fabricarse en un chip de silicio. Será Se ha convertido en un auténtico chip. Nos gustaría utilizar el circuito y la placa de circuito que se muestran en la Figura 1 para brindar una introducción vívida. Esta imagen es un circuito de un motor de CC que puede girar hacia adelante y hacia atrás. Después de hacer una placa de circuito y soldar los componentes electrónicos, si no hay problemas después de la prueba, puede usar pegamento negro (generalmente resina fenólica y otros materiales). ) para sellar todos los componentes electrónicos, dejando solo seis pines para conectar a circuitos externos, por lo que parece un chip.
Conociendo los principios de los chips generales, también puedes imaginar por qué los microcontroladores realizan funciones como operaciones lógicas, lo que implica conocimiento de circuitos digitales y circuitos analógicos. De hecho, no importa cuán poderoso sea un microcontrolador, simplemente está compuesto por muchos dispositivos electrónicos digitales y analógicos a nivel de micrones o incluso nanómetros. Para ilustrar vívidamente los principios estructurales internos del microcontrolador, no se analizará aquí el circuito de marquesina que se muestra en la Figura 2. El objetivo final del circuito de la imagen es hacer que los LED se enciendan a su vez.
Primero, los pulsos de entrada se cuentan a través de un contador. De 0 a 15***16 pulsos son un ciclo, es decir, la salida del contador es binaria de 0000B a 1111B, y luego el decodificador 4-16 decodifica el resultado del. contador de salida, es decir, configurando Y0 a Y15 de nivel alto a nivel alto en secuencia. Cuando una determinada salida tiene un nivel alto, después de pasar por el inversor, el cátodo del LED conectado a esta línea se baja al nivel bajo para iluminar el diodo emisor de luz. De esta manera, el contador y el decodificador son equivalentes al registro de dirección del procesador y de la PC en el microcontrolador. La línea conectada al pin de salida del decodificador es equivalente a la línea de dirección y la línea de salida está conectada al electrodo negativo del LED. es equivalente a la línea de datos, cada "línea de dirección" tiene una intersección con 8 "líneas de datos", y cada intersección es equivalente a cada bit de la unidad de almacenamiento. Conectar estas intersecciones equivale a grabar el programa en la memoria (ROM). Al final, en general, equivale a un microcontrolador de 8 bits con sólo 16 direcciones. Si reemplaza el LED con el tubo digital en la imagen y cambia la conexión del diodo en la imagen, después de que se enciende la "microcomputadora de un solo chip" y se ingresan los pulsos del reloj, los números se pueden mostrar continuamente.
Además, para comprender verdaderamente los resultados internos del microcontrolador, primero debe tener un conocimiento sólido de los fundamentos de los circuitos, circuitos analógicos, circuitos digitales, etc., de lo contrario puede ser un castillo en el aire. Ingeniería de Software: