你了解MCU的工作原理嗎?8位MCU運(yùn)算速度夠用嗎?
MCU也就是微控制單元,對于MCU,工業(yè)的朋友相對更為熟悉。但是,在生活中,對于MCU,我們或多或少也有所耳聞。為增進(jìn)大家對MCU的認(rèn)識,本文將對MCU的工作原理、8位MCU的運(yùn)算速度和存儲予以介紹。如果你對MCU具有興趣,不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、MCU工作原理
MCU同溫度傳感器之間通過I2C總線連接。I2C總線占用2條MCU輸入輸出口線,二者之間的通信完全依靠軟件完成。溫度傳感器的地址可以通過2根地址引腳設(shè)定,這使得一根I2C總線上可以同時(shí)連接8個這樣的傳感器。本方案中,傳感器的7位地址已經(jīng)設(shè)定為1001000。MCU需要訪問傳感器時(shí),先要發(fā)出一個8位的寄存器指針,然后再發(fā)出傳感器的地址(7位地址,低位是WR信號)。傳感器中有3個寄存器可供MCU使用,8位寄存器指針就是用來確定MCU究竟要使用哪個寄存器的。本方案中,主程序會不斷更新傳感器的配置寄存器,這會使傳感器工作于單步模式,每更新一次就會測量一次溫度。
要讀取傳感器測量值寄存器的內(nèi)容,MCU必須首先發(fā)送傳感器地址和寄存器指針。MCU發(fā)出一個啟動信號,接著發(fā)出傳感器地址,然后將RD/WR管腳設(shè)為高電平,就可以讀取測量值寄存器。
為了讀出傳感器測量值寄存器中的16位數(shù)據(jù),MCU必須與傳感器進(jìn)行兩次8位數(shù)據(jù)通信。當(dāng)傳感器上電工作時(shí),默認(rèn)的測量精度為9位,分辨力為0.5 C/LSB(量程為-128.5 C至128.5 C)。本方案采用默認(rèn)測量精度,根據(jù)需要,可以重新設(shè)置傳感器,將測量精度提高到12位。如果只要求作一般的溫度指示,比如自動調(diào)溫器,那么分辨力達(dá)到1 C就可以滿足要求了。這種情況下,傳感器的低8位數(shù)據(jù)可以忽略,只用高8位數(shù)據(jù)就可以達(dá)到分辨力1 C的設(shè)計(jì)要求。由于讀取寄存器時(shí)是按先高8位后低8位的順序,所以低8位數(shù)據(jù)既可以讀,也可以不讀。只讀取高8位數(shù)據(jù)的好處有二,第一是可以縮短MCU和傳感器的工作時(shí)間,降低功耗;第二是不影響分辨力指標(biāo)。
MCU讀取傳感器的測量值后,接下來就要進(jìn)行換算并將結(jié)果顯示在LCD上。整個處理過程包括:判斷顯示結(jié)果的正負(fù)號,進(jìn)行二進(jìn)制碼到BCD碼的轉(zhuǎn)換,將數(shù)據(jù)傳到LCD的相關(guān)寄存器中。
數(shù)據(jù)處理完畢并顯示結(jié)果之后,MCU會向傳感器發(fā)出一個單步指令。單步指令會讓傳感器啟動一次溫度測試,然后自動進(jìn)入等待模式,直到模數(shù)轉(zhuǎn)換完畢。MCU發(fā)出單步指令后,就進(jìn)入LPM3模式,這時(shí)MCU系統(tǒng)時(shí)鐘繼續(xù)工作,產(chǎn)生定時(shí)中斷喚醒CPU。定時(shí)的長短可以通過編程調(diào)整,以便適應(yīng)具體應(yīng)用的需要。
二、8位MCU運(yùn)算速度和存儲
在了解了MCU的工作原理后,我們再來看看8位MCU的運(yùn)算速度以及存儲情況,看看8位MCU和32位MCU有何區(qū)別。
與8位MCU相比,32位MCU的主要優(yōu)勢之一是其更出色的處理速度。典型的8位MCU通常以8 MHz運(yùn)行,而32位MCU的時(shí)脈頻率則可達(dá)數(shù)百M(fèi)Hz。如果只是使用MCU來開啟機(jī)械繼電器,就很可能會忽略到這些數(shù)據(jù)處理時(shí)的速度差異。但是,當(dāng)運(yùn)行的是需要大量數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用程序時(shí),這些速度上的差異就會變得明顯。例如,每天要處理上千次工作的門禁控制器,就需要采用32位的MCU。
8位MCU的優(yōu)勢在于價(jià)格便宜且易于使用。事實(shí)上,在許多應(yīng)用中,它們已經(jīng)被使用了40年之久,卻仍然非常受歡迎。但是,如果所欲處理的是需要大量內(nèi)部隨機(jī)存取存儲(RAM)的工作,那么可能就必須采用32位MCU來替換8位。32位MCU的RAM通常比8位產(chǎn)品多8倍。因此,例如工程師需要一個巨大的緩沖區(qū)來儲存音訊數(shù)據(jù)的話,那么32位MCU便是最好的應(yīng)用選擇。
以上便是此次小編帶來的“MCU”相關(guān)內(nèi)容,通過本文,希望大家對MCU的工作原理以及8位MCU的運(yùn)算速度和存儲具備一定的了解。如果你喜歡本文,不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦,小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后,十分感謝大家的閱讀,have a nice day!