سلسلة احتراف الميكروكنترولر الدرس الأول:


(system) #1

الفرق بين المعالجات والمتحكمات الصغرية (أو المصغرة) ولمحة عنها


- المعالجات الصغرية أو المصغرة Micro Processor :
يستخدم مصطلح المعالج الصغري CPUللدلالة على وحدة المعالجة المركزية، وهو جزء نظام المعالجة الذي يقوم بمعالجة المعطيات وجلب التعليمات من الذاكرة وفك ترميزها ثم تنفيذها, يتألف من وحدة الحساب والمنطق و المسجلات ووحدة التحكم والمكدس …الخ.
إن المعالجات الصغرية لا تستطيع بمفردها العمل في الأنظمة المختلفة فهي تعتمد على مبدأ العنونة عند التعامل مع معطيات الدخل أو الخرج لذلك تتضمن الأنظمة التي تحوي معالجات مصغرة على المواسك ومفككات الترميز لمسك وفك ترميز عناوين الدخل و الخرج ,كما تحتاج إلى ذواكر خارجية سواء EEPROM أو RAM.
يمكنك أن تجد المعالج المصغر في الأجهزة الأكثر تعقيداً والتي تتطلب سرعة كبيرة في المعالجة التي قد تصل إلى 5GHz أو أكثر كما في الحواسيب و الهواتف النقالة الحديثة الخ…
- المتحكمات المصغرة Micro Controller:
عندما يستخدم المعالج الصغري الموجود ضمن نظام ما لأغراض التحكم مثلاً, فقد وجدنا أننا سنحتاج إلى رقاقات إضافية. يدعى تكامل المعالج الصغري مع الذاكرة وأجهزة التخاطب دخل/خرج وبعض الأجهزة الملحقة مثل المؤقتات على رقاقة واحدة باسم المتحكم الصغري. لقد انتشر حديثاً استخدام المتحكمات الصغرية بشكل كبير في العديد من المجالات الهامة. وتتألف البنية الداخلية للمتحكمات الصغرية بشكل عام من:
وحدة المعالجة المركزية CPU, وحدة الحساب و المنطق ALU, الذواكر Memory,المسجلات Registers, الممرات Bus, وحـدة لتوليد نبضات سـاعة clk, المؤقتات Timerوقـد يحوي على المبدلات ADC أو DAC, ومنافذ الربط التسلسلة Tx-Rx أو المسرى التسلسلي ذي الأربعة خطوط SPI أو المسرى التسلسلي ذي الخطين I2C, من أجل الربط مع المتحكمات الصغرية الأخرى أو أحد الأنظمة الأخرى عبر أحد البروتوكولات التسلسلية لدعم و تشكيل شبكات الأنظمة المضمنة Network Embedded systems. يمكن أن نجد أن للمتحكمات الصغرية العديد من المميزات التي قد لا تتمتع بها بقية العناصر الذكية منها:
• رخص ثمنه بالمقارنة مع بقية العناصر الذكية.
• تصغير الدارة المطبوعة للنظام بسبب اختصار الذواكر وأجهزة الدخل /خرج في شريحة واحدة.
• قربه من لغة الآلة (أي سرعة في الأداء ) بسبب برمجته بلغة الـAssembly وحديثاً يتم برمجته بلغات عالية المستوى مثل الـBasic – C++ g الخ …
• توفّر برامج المحاكاة و الديباغر المتقدمة مما يسهل عملية البرمجة وسرعة البناء والتطوير.
إن معظم المتحكمات الحديثة يمكن التعامل معها أو برمجتها فورياً عن طريق المبرمجات, بدون نزع المتحكم من الدارة الإلكترونية من خلال تقنية ISP " In System Programming " وبالتالي يمكن التعديل على البرنامج المكتوب بسهولة.
ولابد من الإشارة إلى أن المتحكمات الصغرية لا تمتلك الميزات التي قد يتمتع بها الحاسب من إظهارات وسهولة برمجة والمحاكاة الفورية للبرنامج وكذلك سعة الذاكرة وسرعة المعالجة.
- متحكمات AVR :
تعتبر المتحكمات الصغرية AVR أحد منتجات شركة Atmel الأمريكية, وقد تم تطويرها في مختبرات الشركة الموجودة في النرويج, وتعتبر من أكثر المتحكمات الصغرية انتشاراً لما تتميز به من العديد من الميزات التي جعلتها مناسبة للعديد من التطبيقات.

بالمقارنة مع المتحكم 8051 فإنه يمكننا القول إنه لكي نحصل على أداء لهذا المعالج يماثل أداء المتحكم AVRيعمل على هزاز ذي تردد 8MHz ,فإن المعالج 8051 يجب أن يوصل إلى هزاز ذي تردد 244MHz … و ذلك بالطبع لن يحدث .
يمكن تحميل البرنامج إلى المتحكم بسهولة عن طريقة مبرمجة تفرعية أوتسلسلية , وتعتبر ميزة (In system programming) إحدى الميزات الهامة التي تتمتع بها هذه المتحكمات و هي إمكانية تحميل البرنامج إلى المتحكم دون نزعه من من الدارة المطبوعة عن طريق أقطاب خاصة معدة لهذا الغرض، وذلك بالطبع يوفر الوقت الذي تستغرقه هذه العملية ويقلل من إمكانية العطب للشريحة بسبب تكرار نزعها من الدارة المطبوعة وبرمجتها وتحميل البرنامج من جديد.
توفير الطاقة ميزة أخرى من ميزات هذا المتحكم, فهذه المتحكمات يمكنها العمل عند جهد تغذية يتراوح بين 1.8v حتى 5.5v, مما يؤمن إمكانية استثماره في العديد من الأنظمة المضمنة Embedded system خاصة تلك التي تتطلب توفيرا في الطاقة خاصة في نمط الطاقة المنخفضة .