단일 칩 마이크로 컴퓨터란 무엇입니까?

단일 칩 소개

마이크로 컨트롤러 장치라고도 하는 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 일반적으로 알파벳 MCU 의 약어로 표시되며 산업 제어 분야에서 가장 먼저 사용되었습니다. 단일 칩은 칩에 CPU 만 있는 전용 프로세서에서 개발되었습니다. 초기의 설계 이념은 대량의 주변 장치와 CPU 를 하나의 칩에 통합하여 컴퓨터 시스템을 더 작게 만들고, 부피가 까다로운 복잡한 제어 장치에 쉽게 통합할 수 있도록 하는 것이다. 인텔의 Z80 은 이러한 생각을 바탕으로 설계된 최초의 프로세서입니다. 그 이후로 단일 칩 마이크로 컴퓨터와 전용 프로세서의 발전은 갈라졌다. 초기 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 모두 8 비트 또는 4 비트였다. 가장 성공한 것은 INTEL 의 803 1 인데, 간단하고 안정적이며 성능이 뛰어나 큰 호평을 받았습니다. 이후 803 1 에서 MCS5 1 시리즈 단일 칩 시스템을 개발했습니다. 이 시스템을 기반으로 한 단일 칩 마이크로 컴퓨터 시스템은 여전히 널리 사용되고 있다. 산업 통제 분야의 요구가 높아지면서 16 비트 단일 칩 마이크로 컴퓨터가 등장했지만 가격 대비 성능이 좋지 않아 널리 활용되지 못했습니다. 90 년대 이후 소비자 전자제품이 크게 발전함에 따라 단일 칩 마이크로 컴퓨터 기술이 크게 향상되었다. INTEL i960 시리즈, 특히 향후 ARM 시리즈가 널리 보급됨에 따라 32 비트 단일 칩 마이크로 컴퓨터가 16 비트 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 하이엔드 지위를 빠르게 대체하여 주류 시장에 진출했습니다. 전통적인 8 비트 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 성능도 빠르게 향상되어 처리 능력이 80 년대보다 수백 배 향상되었습니다. 현재 하이엔드 32 비트 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 클럭 속도는 300MHz 를 초과하고 있으며, 성능은 90 년대 중반의 전용 프로세서를 따라잡고 있습니다. 하지만 일반의 공장 가격은 이미 1 달러로 떨어졌고, 최고급 [1] 은 10 달러로 떨어졌다. 현대의 단일 칩 시스템은 더 이상 베어 메탈 환경에서만 개발되고 사용되는 것이 아니라, 대량의 전용 임베디드 운영 체제가 모든 시리즈의 단일 칩에 널리 사용되고 있습니다. 핸드헬드 및 휴대 전화의 핵심으로 처리되는 하이엔드 단일 칩 마이크로 컴퓨터에서는 전용 Windows 및 Linux 운영 체제를 직접 사용할 수도 있습니다. 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 전용 프로세서보다 임베디드 시스템에 더 적합하기 때문에 가장 많은 응용 프로그램을 얻었습니다. 사실, 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 세계에서 가장 많은 수의 컴퓨터이다. 현대 인간 생활에서 사용되는 거의 모든 전자 및 기계 제품은 단일 마이크로 컴퓨터로 통합됩니다. 휴대폰, 전화, 계산기, 가전제품, 전자장난감, 핸드헬드, 마우스에는 모두 1-2 단일 칩이 장착되어 있습니다. 그리고 개인용 컴퓨터에는 많은 단일 칩 마이크로 컴퓨터가 작동 할 것입니다. 자동차는 일반적으로 40 대 이상의 마이크로 컨트롤러를 갖추고 있으며, 복잡한 산업 제어 시스템에서는 수백 대의 마이크로 컨트롤러도 동시에 작동할 수 있습니다! 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 수는 PC 와 다른 컴퓨팅의 합을 훨씬 능가 할뿐만 아니라 인간의 수를 초과합니다. 단일 칩 마이크로 컨트롤러라고도 하는 단일 칩 마이크로 컨트롤러는 하나의 칩이 어떤 논리적 기능을 수행하는 것이 아니라 하나의 컴퓨터 시스템을 하나의 칩에 통합한다. 마이크로컴퓨터 한 대와 맞먹는다. 컴퓨터에 비해 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 I/O 장치가 부족할 뿐이다. 요약하자면, 칩은 컴퓨터가 됩니다. 작고 가벼우며 가격이 저렴하여 학습, 응용 및 개발을 위한 편리한 조건을 제공합니다. 동시에, 마이크로 컨트롤러 사용법을 배우는 것은 컴퓨터의 원리와 구조를 이해하는 가장 좋은 선택이다. 마이크로컨트롤러는 또한 컴퓨터 기능과 유사한 모듈 (예: CPU, 메모리, 병렬 버스 및 하드 드라이브와 동일한 기능을 하는 스토리지 장치) 을 사용합니다. 차이점은 이 부품들의 성능이 우리 집 컴퓨터보다 훨씬 약하지만 가격도 낮아서 보통 10 위안 미만이다. 전기제어기와 같은 복잡하지 않은 일을 하면 충분하다. 우리가 현재 사용하고 있는 완전 자동 드럼 세탁기, 배기커버, VCD 등 가전제품에서 모두 볼 수 있습니다! 주로 컨트롤 부분으로 사용되는 핵심 부품입니다. 온라인 실시간 제어 컴퓨터입니다. 온라인 제어는 현장 제어로 간섭 방지 기능이 강하고 비용이 저렴하며 가정용 PC 와 같은 오프라인 컴퓨터와의 주요 차이점이기도 합니다. 마이크로컨트롤러 칩 마이크로컨트롤러는 프로그램에 의해 실행되며 수정할 수 있습니다. 다른 기능, 특히 몇 가지 특수한 기능은 다른 프로그램을 통해 이루어진다. 이는 다른 설비가 많은 노력을 기울여야 하는 반면, 다른 설비는 큰 힘을 들이기 어렵다. 복잡하지 않은 기능이 있다면, 미국 50 년대에 개발된 74 시리즈나 60 년대의 CD4000 시리즈와 같은 순수 하드웨어로 해결한다면, 회로는 반드시 큰 PCB 가 될 것이다! 그러나 1970 년대 미국에서 시장에 성공적으로 출시 된 일련의 마이크로 컨트롤러를 사용하면 결과는 매우 다릅니다! 단일 칩 마이크로 컴퓨터가 당신이 작성한 프로그램을 통해 높은 지능, 효율성, 높은 신뢰성을 얻을 수 있기 때문입니다! 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 비용에 더 민감하기 때문에 현재 지배적 인 소프트웨어는 가장 낮은 수준의 어셈블리 언어이며 이진 기계 코드 이외의 가장 낮은 수준의 언어입니다. 이왕 이렇게 낮은 이상 왜 또 써야 합니까? 많은 고급 언어들이 시각화 프로그래밍 수준에 이르렀다. 왜 그들을 사용하지 않습니까? 그 이유는 단일 칩 마이크로 컴퓨터에 가정용 컴퓨터와 같은 CPU 가 없고 하드 드라이브와 같은 대용량 저장 장치가 없기 때문입니다. 시각화 고급 언어로 작성된 애플릿은 버튼 하나만 있어도 수십 K 의 크기에 이를 수 있습니다! 가정용 PC 의 하드 드라이브에는 아무 것도 아니지만, 단일 디스크 드라이브에는 받아들일 수 없습니다. 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 하드웨어 자원 활용률이 높아야 하기 때문에 조립은 원시적이지만 널리 사용되고 있다. (윌리엄 셰익스피어, 윈도, 원어민, 원어민, 원어민, 원어민, 원어민) 마찬가지로 수퍼컴퓨터의 운영 체제와 앱을 가정용 PC 로 가지고 실행하면 가정용 PC 도 감당할 수 없습니다. 20 세기는 세 가지' 전기' 시대, 즉 전기시대, 전자시대, 컴퓨터시대를 넘겼다고 할 수 있다. 그러나, 이런 컴퓨터는 보통 개인용 컴퓨터, 약칭 PC 를 가리킨다. 호스트, 키보드, 모니터 등으로 구성되어 있습니다. 대부분의 사람들이 익숙하지 않은 컴퓨터도 있습니다. 이런 컴퓨터는 각종 기계에 지능을 부여하는 단일 칩 (마이크로컨트롤러라고도 함) 이다. 이름에서 알 수 있듯이, 이 컴퓨터의 가장 작은 시스템은 하나의 집적 회로만으로 간단한 연산과 제어를 할 수 있다. 부피가 작기 때문에, 보통 통제된 기계의' 배' 에 숨어 있다. 장치 전체에서 인간의 뇌처럼 작용합니다. 만약 그것이 문제가 된다면, 전체 설비가 마비될 것이다. 현재, 이 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 스마트 기기, 실시간 산업 제어, 통신 장비, 네비게이션 시스템, 가전 제품 등과 같은 널리 사용되고 있습니다. 단일 칩이 일단 각종 제품에 사용되면 제품을 업그레이드할 수 있다. 형용사' 지능' 은 제품명 앞에 자주 쓰인다. 예를 들면 스마트 세탁기. 현재 일부 공장의 기술자나 기타 아마추어 전자 개발자가 만든 제품은 회로가 너무 복잡하거나 기능이 너무 간단해서 복제하기 쉽다. 그 이유는 제품이 단일 칩 마이크로 컴퓨터를 역사로 만들지 않았기 때문일 수 있습니다.

단일 칩 마이크로 컴퓨터는 1970 년대 후반에 태어나 SCM, MCU, SoC 의 세 단계를 거쳤다.

초기 모델

1.SCM 은 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 단계이며, 주로 단일 칩 마이크로 컴퓨터 형태의 임베디드 시스템을 찾는 최적의 아키텍처입니다. "혁신 모델" 의 성공은 단일 칩 마이크로 컴퓨터와 범용 컴퓨터가 완전히 다른 발전의 길을 마련했습니다. 인텔은 임베디드 시스템의 자체 개발에 큰 기여를 했습니다. 마이크로컨트롤러 유닛 2. MCU 는 마이크로컨트롤러 장치의 단계로, 임베디드 애플리케이션 시 대상 시스템 요구 사항을 충족하는 다양한 주변 회로 및 인터페이스 회로를 지속적으로 확장하여 지능형 제어 기능을 강조합니다. 관련된 분야는 모두 대상 시스템과 관련이 있기 때문에 MCU 개발의 중임은 불가피하게 전기 전자 기술 업체에 떨어질 수밖에 없다. 이에 따라 인텔이 점차 MCU 를 페이드하는 것도 객관적인 요인이 있는 것으로 보인다. MCU 개발 중 가장 유명한 제조업체는 필립스입니다. 필립스는 임베디드 어플리케이션에서의 큰 장점으로 MCS-5 1 을 단일 칩에서 마이크로컨트롤러로 빠르게 발전시켰습니다. 따라서 임베디드 시스템의 발전 경로를 검토할 때 인텔과 필립스의 역사적 업적을 잊지 마십시오.

임베디드 시스템

단일 칩 마이크로 컴퓨터는 임베디드 시스템의 독립 개발 경로이며, MCU 단계로 발전하는 중요한 요소는 온칩 애플리케이션 시스템의 최대화 솔루션을 찾는 것입니다. 따라서 전용 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 발전은 자연히 SoC 의 추세를 형성했다. 마이크로 일렉트로닉스 기술, IC 디자인 및 EDA 도구가 발전함에 따라 SoC 기반 단일 칩 마이크로 컴퓨터 응용 시스템 설계가 크게 발전 할 것입니다. 따라서 단일 칩 마이크로 컴퓨터에 대한 이해는 단일 칩 마이크로 컴퓨터와 단일 칩 마이크로 컴퓨터에서 단일 칩 마이크로 컴퓨터 응용 시스템으로 확장 될 수 있습니다.

[이 단락 편집] 마이크로 컨트롤러 응용 분야

현재 단일 칩은 이미 우리 생활의 각 분야에 침투하여 어느 분야에 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 흔적이 없는지 거의 발견하기 어렵다. 미사일 항법 장치, 비행기의 각종 계기 제어, 컴퓨터의 네트워크 통신 및 데이터 전송, 산업 자동화 과정의 실시간 제어 및 데이터 처리, 널리 사용되는 각종 스마트 IC 카드, 민용호차의 안전보장 시스템, 비디오 레코더, 카메라, 자동 세탁기, 프로그램 제어 장난감, 전자 애완동물 제어 등. , 단일 칩 마이크로 컴퓨터와 분리 할 수 ​​없습니다. 자동 제어 분야의 로봇, 스마트 기기, 의료기기는 말할 것도 없습니다. 따라서 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 연구, 개발 및 응용은 컴퓨터 응용 및 지능 제어 분야의 과학자들과 엔지니어들을 만들 것입니다. 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 계측, 가전 제품, 의료 장비, 항공 우주, 특수 장비 및 기타 지능형 관리 및 공정 제어 분야에서 널리 사용됩니다. , 대략 다음과 같은 범주로 나눌 수 있습니다: 1. 지능형 기기에 단일 칩 마이크로 컴퓨터를 적용하면 작은 크기, 낮은 전력 소비, 강력한 제어 기능, 확장 유연성, 소형화 및 사용 편의성이라는 장점이 있습니다. 다양한 유형의 센서와 결합하여 전압, 전력 등의 기능을 제공하는 계기에 널리 사용됩니다. 단일 칩 마이크로 컴퓨터로 제어되는 사용은 기기를 디지털화, 지능화, 소형화하여 전자나 디지털 회로보다 더 강력한 기능을 제공합니다. 정밀 측정 장비 (전력계, 오실로스코프, 다양한 분석기) 와 같은 것들이죠. 2. 산업 제어에 단일 칩 마이크로 컴퓨터를 적용하면 다양한 제어 시스템 및 데이터 수집 시스템을 구성할 수 있습니다. 예를 들어 공장 조립 라인의 스마트 세그먼트 관리, 스마트 엘리베이터 제어, 다양한 경보 시스템, 컴퓨터 네트워킹이 2 차 제어 시스템을 형성합니다. 3. 가전제품에 응용하면 현재 가전제품은 기본적으로 단일 칩 마이크로 컴퓨터로 제어되고, 전기밥솥, 세탁기, 냉장고, 에어컨, 컬러텔레비전, 기타 오디오 및 비디오 장비, 작은 전자저울까지 크게 제어된다고 할 수 있다. 4. 컴퓨터 네트워크 및 통신 분야의 응용. 현대 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 일반적으로 컴퓨터와 쉽게 통신할 수 있는 통신 인터페이스를 갖추고 있으며, 컴퓨터 네트워크와 통신 장비 간의 응용에 우수한 물질적 조건을 제공한다. 현재 통신 설비는 휴대전화, 전화, 소형 프로그램 제어 스위치, 빌딩 자동 통신 호출 시스템, 열차 무선 통신, 휴대폰, 클러스터 이동 통신, 라디오 등에 이르기까지 기본적으로 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 지능 제어를 실현했습니다. 일상 업무에서 곳곳에서 볼 수 있습니다. 5. 의료 장비 분야에서 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 응용은 의료 호흡기, 각종 분석기, 모니터, 초음파 진단기, 병상 호출 시스템 등과 같은 의료 장비에도 널리 사용됩니다. 모듈화는 다양한 대형 전기 제품에 적용됩니다. 일부 특수 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 사용자가 내부 구조를 이해할 필요 없이 다양한 회로에서 모듈화할 수 있도록 특정 기능을 구현할 수 있도록 설계되었습니다. 예를 들어, 음악 통합 단일 칩, 단순 해 보이는 기능, 순수 전자 칩 (테이프 드라이브의 원리와는 다름) 의 마이크로 칩, 복잡한 컴퓨터 같은 원리가 필요합니다. 예를 들어, 음악 신호는 ROM 과 같은 디지털 메모리 (ROM 과 유사) 에 저장되고 마이크로컨트롤러에서 읽고 아날로그 음악 신호 (사운드 카드와 유사) 로 변환됩니다. 대규모 회로에서 이러한 모듈식 애플리케이션은 부피를 크게 줄이고 회로를 단순화하며 손상과 오류율을 줄이며 교체도 용이합니다. 7. 자동차 장비 분야에서 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 응용 프로그램은 자동차의 엔진 컨트롤러, CAN 버스 기반 자동차 엔진 지능형 전자 컨트롤러, GPS 네비게이션 시스템, ABS 안티 록 브레이크 시스템, 브레이크 시스템 등 자동차 전자 분야에서 널리 사용됩니다. 또한, 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 비즈니스, 금융, 과학 연구, 교육, 국방 우주 및 기타 분야에서 매우 널리 사용되고 있습니다. 단일 칩 마이크로 컴퓨터 또는 기타 프로그래밍 가능한 논리 장치에 있습니다.