現在、マイクロコントローラーは安価で簡単に入手できます。 これらは、設計の柔軟性を高め、スペースを節約するために、カウンターなどの簡単なロジックボードの代わりによく使用されます。 一部の機械やロボットは、それぞれが特定のタスク専用の複数のマイクロコントローラーを使用します。 したがって、最新の統合コントローラのほとんどは「システム プログラマブル」です。つまり、MCU を所定の位置から取り外さなくてもプログラムを調整できます。 この記事では、ARM、8051 AVR、および PIC マイクロコントローラーの違いについて説明します。
マイコンプログラミングとは何ですか?
マイクロコントローラーは、事前にプログラムされたプロジェクトを実行し、他のハードウェア デバイスと通信する小さな独立したコンピューターのようなものです。 サイズと重量はごくわずかですが、インテリジェントな自動化が必要なロボットや機械の制御に最適な強力なデバイスです。 単一のマイクロコントローラーで小型移動ロボット、洗濯機、セキュリティ システムを管理できます。 ほとんどのマイクロコントローラーは、プログラムを蓄積するためのメモリと、他のツールと対話するための複数の入出力ラインを備えています。 したがって、これらのラインは、センサー データの読み取りやモーターの制御などを行うことができます。
どのように機能するのでしょうか?
組み込みコントローラーは高速ですが、コンピューターほどではないため、すべての命令を迅速に実行します。 エネルギー供給がオンの場合、制御レジスタは水晶発振器を有効にします。 セットアップが進行中の最初の数ミリ秒の間に、浮遊容量の充電が始まります。
電流レベルが最大になり、水晶の周波数が安定すると、特定の機能レジスタへのビットの書き込みプロセスが開始されます。 発振器クロックと同期し、電子機器が動作を開始します。 これらはすべて、わずか数ナノ秒で非常に迅速に行われます。
マイコンプログラミングの機能
マイクロコントローラーは、メモリ、プロセッサー、周辺機器を備えた自己完結型のプロセスのようなものです。 たとえば、8051 マイクロコントローラーはこの方法で使用できます。 現在、ほとんどのマイクロコントローラーは、自動車、電話、電化製品、コンピューター周辺機器などの機械に組み込まれています。
マイコンプログラミングの利点と応用
利点
マイクロコントローラーは安価で、サイズが小さく、あらゆるデバイスに簡単に統合できます。 マイクロコントローラーのプログラミングを学ぶのは簡単で、それほど複雑ではありません。
コンピューター シミュレーターを使用して、マイクロコントローラー プログラミングの実際の結果をテストし、視覚化できます。 統合プロジェクトに必要なコンポーネントやチップを購入する必要はありません。 これにより、プログラムやプロジェクトの成果物を仮想的に見ることができます。
マイクロコントローラープログラミングアプリケーション
マイクロコントローラーには次のような幅広い用途があります。
- 携帯電話
- 自動車
- カメラ
- 家電製品
- コンピュータシステム
- セキュリティアラーム
- 電子計測器
- マイクロオーブン
マイクロコントローラープログラミングの種類
・PICマイコンプログラミング
PIC は、コンピューター ロボット工学、エレクトロニクス、および同様のデバイスの製造に使用されるマイクロコントローラー要素です。 PIC はマイクロチップ技術によって製造され、組み込みシステム設計に基づいていますが、コードとデータは入出力を強化するために異なるレジスタに保存されます。 PIC には、すべての I/O 機能とプロセスを管理するための内部メモリ、専用マイクロプロセッサおよびデータ バスがあります。
・ARMマイクロコントローラー
ARM は、統合デジタル システムで最も広く使用されている C 言語 (マイクロコントローラー プログラミングによく使用されます) です。 ARM マイクロコントローラーは、優れたパフォーマンスと外観を備えながらコスト効率の高い製品を作成するための優れた機能を提供するため、多くの業界で ARM マイクロコントローラーが好まれています。 ARM マイクロコントローラーは、産業オートメーション システム、ワイヤレス ネットワーキング、センサー、自動車車体テクノロジーなど、さまざまなアプリケーションで使用されています。
· 8051 マイクロコントローラー
1981 年、インテルは 8051 マイクロコントローラーを開発しました。 これは、デュアル インライン パッケージ (DIP) に 40 ピン、4kb ROM ストレージ、2 つの 16 ビット タイマー、および 128 バイト RAM ストレージを備えた 8 ビット MCU です。 8051 マイクロコントローラーには、仕様に従ってプログラムおよびアドレス指定できる 4 つの 8 ビット パラレル インターフェイスがあります。
・AVRマイクロコントローラー
AVRはAlf & Vegard’s Processorの略です。 これは、プログラムとデータを別個の物理メモリ手順に保存する、修正されたノイマン アーキテクチャを使用します。 これにより、特定の指示を使用してプログラム メモリから情報を参照できます。 AVR は頭字語ではなく、特定のものを表すものでもありません。
・MSPマイクロコントローラー
MSP は MSP の略称で、Texas Instruments が製造するマイクロコントローラーのファミリーに属します。 ミックスド シグナル プロセッサは 16 ビット CPU をベースにしており、低コストと低消費電力を必要とする組み込みシステムで使用するように設計されています。 MSP のアーキテクチャは、7 つのアドレッシング モード、つまり縮小された命令セットを備えた 16 ビット パラレル バスを中心に設計されています。 これにより、より短く効率的なプログラミング コードが可能になり、パフォーマンスが向上します。
マイクロコントローラーは、プログラムを実行し、他のデバイスや機械を制御するために設計された集積回路 (IC) チップです。 これは、他の電化製品や機器を保持するために明示的に使用される小さなデバイスであり、そのためマイクロコントローラー プログラミングと呼ばれます。
PICマイコンプログラミング
PIC は、Microchip によって開発されたマイクロコントローラーです。 8051 や PIC などの他のマイクロコントローラーと比較して、プログラムは高速かつ簡単です。 アクセシブルな通信および周辺機器通信のプログラミングは、アクセシブルなマイクロコントローラーの成功に貢献しました。
マイクロコントローラーは、RAM、ROM、CPU、タイマー、カウンターを統合したチップです。 同様に、PIC マイクロコントローラーには ROM、RAM、カウンター、タイマー、CPU、DAC、および ADC も含まれており、他の周辺機器とのインターフェース用に CAN、SPI、UART などの通信プロトコルをサポートしています。 セグメント化されたハーバード アーキテクチャと RISC テクノロジを使用しており、ストアド プログラム コンピュータをベースとした 8051 マイクロコントローラと比較して高速です。
PICプログラミングとArduinoの違い
PICとはPICの略で、現在ではあまり使われない用語です。 一方、Arduino は、ユーザーフレンドリーなソフトウェアとハードウェアで知られるオープンソース プラットフォームです。 どちらのデバイスもマイクロコントローラーに属しますが、異なる動作メカニズムとアーキテクチャを持っています。 したがって、特定の環境への適合性は、アプリケーションの特定の要件によって決まります。 この記事では、PIC と Arduino の重要な違いと類似点について、その定義、機能、アーキテクチャ、利点と制限を含めて詳しく説明します。
PIC プログラミングと Arduino の違い
以下の点は、PIC と Arduino の間のいくつかの重要な違いを概説します。
・Arduino
前述したように、Arduino は、28 ピン パッケージや最新の SMD パッケージなど、さまざまな形式で提供されるマイクロコントローラーの一種です。 このコンパクトな集積回路には、マイクロプロセッサ、タイマー、メモリ、外部デジタル デバイスと通信するための I/O ポートなど、コンピューティング プロジェクト用のすべてのコンポーネントが収納されています。 マイクロコントローラーは Arduino 回路基板上の主要な要素として機能し、デバイスの主な機能を実行します。 ボード上の残りのコンポーネントと Arduino ツールは、マイクロコントローラーとのインターフェースを支援します。
・ラズベリーパイ
Arduino とは動作が異なり、コンピューターに似た機能を持ちます。 このデバイスには、CPU とグラフィックス ユニット (GU) を含む Broadcom System on the Chip (SoC) が搭載されています。
Raspberry Pi の中心には Broadcom プロセッサがあり、ボードの RAM、ポート、外部ストレージにリンクされています。 カリフォルニア州サンノゼに本社を置くアメリカの組織が CPU を製造しています。 社名は Broadcom Inc. です。同社は、さまざまな半導体およびインフラストラクチャ ソフトウェア製品の製造、開発、設計、および世界的なサプライヤーとして活動しています。
Broadcom 中央処理装置の主な目的は、コンピュータの基本的な動作を監視し、アプリケーションを起動し、USB、HDMI、および RJ45 ポートを制御し、ユーザーが操作するためのインターフェイスを提供する作業システムを実行することです。
Raspberry Pi のアーキテクチャにより、Arduino とそのマイクロコントローラーの機能を超えたタスクを実行できます。 ただし、この規模のコンピューターが不要な特定の用途もあります。 たとえば、コンピュータのキーボードの回路を考えてみましょう。この回路は、セットのアクティビティを監視し、キーストローク イベントをコンピュータに報告するために利用されます。 同様に、家庭には、手頃な価格で効率的にタスクを完了するマイクロコントローラー制御の機器が多数あります。
・ 歴史
これは、デバイスのハードウェア コンポーネントを調整するために使用されるツール パッケージが付属するオープンソースのエレクトロニクス プラットフォームです。 その開発の目的は、自動車を含むインタラクティブな電子ベースのオブジェクトを作成するための簡単にアクセスできるプラットフォームをデザイナー、愛好家、学生に提供することです。 Massimo Banzi は、プログラム可能で導入が簡単な Arduino コンセプトを開発しました。 一方、当初はプログラマブル コンピューターとして知られていた PIC は 1976 年に作成され、集積回路で一般的に使用されています。
・ 構造設計
Arduino 用のボード プロセッサはハーバード アーキテクチャを採用しており、コードとデータに別々のメモリを使用します。 メモリはデータストレージとデータメモリに分かれており、フラッシュプログラムはデータコードを保存します。 これは、16MHz の速度で動作する 1kb EPROM を備えた 2kb SRAM と 32kb Atmega328 MCU で構成されています。 対照的に、PIC MCU アーキテクチャは、アクセス メモリの作業を保存して返すスタック レジスタを備えています。
・ 手術
Arduino はデジタル読み取りおよび書き込みピンを使用して入出力データを処理します。 モード ピンは I/O モードを設定し、アナログ読み取りおよび書き込みフックはアナログ データの入出力を行います。 COM は、シリアル通信のビット レートを構成します。 対照的に、PIC は、外部デバイスの管理において PDP コンピュータをサポートするように設計されています。 ユーザーフレンドリーでわかりやすい操作性を備えており、他のコントローラーに比べてプログラミングが簡単です。 PIC のアーキテクチャはハーバード アーキテクチャに似ており、フラッシュ メモリを使用して簡単にプログラムできます。
· 特徴と欠点
PIC プログラミング MCU は適応性が高く、障害が発生しにくいことで知られています。 これらは RISC アーキテクチャで動作するため、非常に効率的です。 さらに、消費電力は最小限で、ユーザーフレンドリーでプログラム可能なインターフェイスと、すべてのアナログ回路への簡単なインターフェイスを備えています。 一方、Arduino はユーザーがキットを構築できるプラットフォームです。 Linux、Windows、Macintosh などのオペレーティング システムがサポートしています。 分かりやすいので初心者にも最適です。 ただし、Pic コントローラのコード長は RISC アーキテクチャにより制限されることに注意してください。
