ไมโครคอนโทรลเลอร์ PICและอื่นๆ

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC ผลิตจาก Microchip ซึ่งในบ้านเราเองนิยมนำมาใช้งานงานกันอย่างกว้างขวาง ซึ่งในบทความตอนนี้จะขอกล่าวถึง ส่วนประกอบ หรือ สถาปัตยกรรมภาพรวมของไมโครคอนโทรเลอร์ตระกูลนี้ โดยเบอร์ต่างๆของไอซีจะมีสถาปัตยกรรมแต่ละตัวแตกต่างกันออกไป ซึ่งบางตัวมีให้ใช้งาน บางตัวไม่มีให้ใช้งาน หรือ ตัวใดมีมากกว่าตัวใดหากจะเขียนทั้งหมดคงไม่ไหว แต่จะขอยกรายละเอียดแบบคร่าวมาอธิบายเพื่อทำความเข้าใจกันก่อน ก่อนที่จะไปเขียน โปรแกรมซึ่งในการเขียนโปรแกรมนั้นเราจะต้องรู้รายละเอียดของไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวนั้นๆด้วย
** หากต้องการรายละเอียดทั้งหมดสามารถ load datasheet มาเก็บไว้ให้ไปที่ เว็บไซต์ของ Microchip ครับ**
คุณสมบัติต่างๆของไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เราควรทราบ เช่น ความถี่สูงสุดในการทำงาน , หน่วยความจำประเภทต่างๆมีค่าเท่าไร , แรงดันในการทำงาน , จำนวนPort I/O , ตอบสนองการอินเตอร์รัพได้กี่แห่ง ,มีTime กี่ตัว , มีPWM กี่ชุดมีA/Dภายในตัวมาให้หรือไม่ เป็นต้น
ตารางดังกล่าวแสดงคุณสมบัติของไมโครคอนโทรเลอร์บางเบอร์ ซึ่งจะเห็นว่าแต่ละเบอร์จะมีคุณสมบัติที่เหมือนกันบางคุณสมบัติและบางเบอร์มีคุณสมบัติแตกต่างกันไป

ที่มา http://forum.nanosofttech.com/index.php?topic=292.0

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

เพิ่มเติมที่ http://forum.nanosofttech.com/index.php?topic=292.0

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

ไมโครคอนโทรลเลอร์และไมโครโปรเซสเซอร์

ปัจจุบันในอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าอีเล็กทรอนิกส์เกือบทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นเครื่องปรับอากาศ เครื่องซักผ้า วิทยุ โทรทัศน์ รถยนต์ ฯลฯ ต่างมีไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นตัวควบคุมการทำงาน (Controller) ของอุปกรณ์ต่างๆ หรือขบวนการต่างๆ
ไมโครคอนโทรลเลอร์คืออะไร ?

ไมโครคอนโทรลเลอร์ คือ อุปกรณ์ประเภทสารกึ่งตัวนำที่รวบรวมฟังก์ชั่นการทำงานต่างๆ ไว้ภายในตัวของมันเอง โดยมีโครงสร้างใกล้เคียงกับคอมพิวเตอร์ คือ ภายในประกอบด้วยหน่วยรับข้อมูลและโปรแกรม หน่วยประมวลผล หน่วยความจำ หน่วยแสดงผล ซึ่งส่วนประกอบเหล่านี้มีความสมบูรณ์ในตัวของมันเอง ทำให้มีขนาดเล็ก และสามารถเขียนโปรแกรมควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ ที่เชื่อมต่อกับตัวมัน ง่ายต่อการนำไปประยุกต์ใช้งาน

ไมโครคอนโทรลเลอร์ ( Microcontroller ) มาจากคำ 2 คำ คำหนึ่งคือ ไมโคร ( Micro ) หมายถึงขนาดเล็ก และคำว่า คอนโทรลเลอร์ ( controller ) หมายถึงตัวควบคุมดหรืออุปกรณ์ควบคุม ดังนั้น ไมโครคอนโทรลเลอร์ จึงหมายถึงอุปกรณ์ควบคุมขนาดเล็ก แต่ในตัวอุปกรณ์ควบคุมขนาดเล็กนี้ ได้บรรจุความสามารถที่คล้ายคลึงกับระบบคอมพิวเตอร์ ที่คนโดยส่วนใหญ่ค้นเคย กล่าวคือภายใน ไมโครคอนโทรลเลอร์ ได้รวมเอาซีพียู , หน่วยความจำ และพอร์ต ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักสำคัญของระบบคอมพิวเตอร์เข้าไว้ด้วยกัน โดยทำการบรรจุเข้าไว้ในตัวถังเดียวกัน

ความแตกต่างของ MicroController กับ MicroComputer คือ MicroController นั้นมีสมบูรณ์ภายในตัวของมันเอง คือ มีส่วนประกอบต่างๆ ครบถ้วน ส่วน MicroComputer นั้นต้องทำงานร่วมกับอุปกรณ์ข้างเคียงที่เชื่อมต่อจากภายนอก เช่น แป้นพิมพ์ เครื่องอ่านเขียนแผ่นบันทึก หน่วยความจำ I/O ฯลฯ

ทำไมต้องไมโครคอนโทรลเลอร์

นักออกแบบ พัฒนาผลิตภัณฑ์ ตลอดจนนักประดิษฐ์ทั้งหลาย ต่างหลีกเลี่ยงไม่ได้เลยที่จะต้องอาศัยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เข้าไปมีส่วนเกี่ยวข้องในการควบคุม แต่ครั้นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่นำมาต่ออนุกรมเพื่อความสามารถที่เราต้องการ นั้นก็ใหญ่โตเสียเหลือเกิน ดูเหมือนจะขัดแย้งกับความต้องการของผู้บริโภค และหลักการออกแบบผลิตภัณฑ์

ดังนั้นไมโครคอนโทรลเลอร์จึงเข้ามาเกี่ยวข้อง เพื่อรองรับกับความต้องการ นำไปควบคุมระบบที่ความสามารถที่เราต้องการโดยให้มีขนาดเล็กที่สุด แต่มิใช่เพียงแต่ขนาดเล็กเท่านั้น มันยังสามารถป้อนชุดคำสั่งให้สามารถทำงานได้อย่างอัตโนมัติ ด้วยรูปแบบการเขียนโปรแกรมภาษาต่างๆ ตามความถนัด


ภาษาที่ใช้กับไมโครคอนโทรลเลอร์

ภาษาที่ใช้กับไมโครคอนโทรลเลอร์นั้น จะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับไมโครคอนโทรลเลอร์แต่ละตระกูล แต่ภาษาที่ใช้โดยทั่วไป สามารถแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ดังนี้

1. ภาษาเครื่อง
ภาษาเครื่อง (Machine Language) เป็นภาษาที่อยู่ในรูปแบบของรหัสเลขฐานสอง ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถเข้าใจภาษานี้ได้ทันที โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการแปล แต่เป็นภาษาที่ยากต่อการเรียนรู้ เพราะอยู่ในรูปแบบของเลขฐานสอง และผู้ใช้ต้องมีความรู้เกี่ยวกับฮาร์ดแวร์เป็นอย่างดี แต่ข้อดีของภาษานี้ คือ มีขนาดเล็ก ทำงานได้รวดเร็ว และสามารถติดต่อกับฮาร์ดแวร์ได้โดยตรง

2. ภาษา Assembly
ภาษา Assembly สร้างขึ้นมาเพื่อให้การเขียนโปรแกรมง่ายขึ้น ภาษา assembly ใช้คำในภาษาอังกฤษแทนรหัสเลขฐานสอง ในภาษาเครื่อง ดังนั้นในการใช้งาน จะต้องผ่านการแปลจากภาษา Assembly เป็นภาษาเครื่องก่อน ตัวแปลภาษา เรียกว่า Assembler โปรแกรมที่เขียนโดยภาพา assembly จะทำงานเร็วและมีขนาดเล็ก เพราะว่ามันสามารถเข้าถึง Hardware ได้โดยตรงเช่นเดียวกับภาษาเครื่อง แต่ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการเขียนของผู้เขียนด้วย

3. Interpreters
interpreter คือ ภาษาระดับสูงซึ่งใกล้เคียงกับภาษาของมนุษย์ โดยจะฝังตัวอยู่ในหน่วยความจำ และทำหน้าที่อ่านคำสั่งจากโปรแกรมขึ้นมาทีละคำสั่ง ทำการแปลเป็นภาษาเครื่อง แล้วปฏิบัติตามคำสั่งนั้นๆ ตัวอย่างของ interpreter ที่รู้จักกันดีคือ ภาษา BASIC ข้อเสียของ interpreter คือ ทำงานได้ช้า เนื่องจากต้องแปลคำสั่งทีละคำสั่ง

4. Compilers
compiler คือ ภาษาระดับสูงซึ่งทำหน้าที่แปลโปรแกรมที่เขียนขึ้นมาทั้งหมดให้เป็นภาษา เครื่อง จากนั้นจึงนำเอาโปรแกรมที่แปลเสร็จแล้วเข้าไปเก็บในหน่วยความจำ หลังจากนั้นจึงสั่งให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ปฎิบัติตามคำสั่งนั้นๆ ทำให้การทำงานได้เร็วขึ้น ตัวอย่างเช่น ภาษา C เป็นต้น

ตระกูลต่างๆ ของไมโครคอนโทรเลอร์
AVR
ARM
BASIC STAMP
MCS-51
PIC
ST

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

ในปัจจุบันนี้หลายๆ ท่านจะเห็นว่าได้มีการนำไมโครคอนโทรลเลอร์ไปใช้เป็นสมองกลเพื่อควบคุมการทำงานของระบบต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นระบบสื่อสาร  ระบบขนส่ง  เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน และอื่นๆ อีกมากมาย  ดังนั้นเราจะมาทำความรู้จักกับไมโครคอนโทรลเลอร์กัน


ที่มา http://learners.in.th/blog/mcu/307852 ขอบคุณครับ

ความรู้เรื่องระบบคอมพิวเตอร์



ขนาดของคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน

      ก่อนอื่นเรามารู้จักกับขนาดของคอมพิวเตอร์ซึ่งแบ่งเป็น 6 ชนิด คือ

     1. ซูปเปอร์คอมพิวเตอร์  (Supercomputer)

     2. เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ (Mainframe computer)

     3. มินิคอมพิวเตอร์ (Minicomputer)

     4. ไมโครคอมพิวเตอร์ (Microcomputer)

     5. คอมพิวเตอร์แผงเดียว (Single board computer)

     6. คอมพิวเตอร์ชิปเดียว (Single chip computer)

     สำหรับคอมพิวเตอร์ชิปเดียวนั้นก็คือไมโครคอนโทรลเลอร์นั่นเอง ซึ่งจะเป็นการรวมหน่วยทำงานของคอมพิวเตอร์ทั้งหมดไว้ในตัวไอซีเพียงตัวเดียว

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

ระบบคอมพิวเตอร์

ระบบคอมพิวเตอร์ที่สร้างจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

       ระบบคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันจะถูกสร้างขึ้นโดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ จากรูปด้านล่างเป็นตัวอย่างของคอมพิวเตอร์ที่สร้างขึ้นจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งจะใช้ไอซีไมโครโปรเซสเซอร์มาทำหน้าที่เป็นหน่วยประมวลผลกลางของระบบ ใช้ไอซีหน่วยความจำมาทำหน้าที่เก็บข้อมูล  ใช้ไอซีอินพุตทำหน้าที่เป็นพอร์ตสำหรับรับข้อมูลจากภายนอกเข้าไปประมวลผลภายในไอซีไมโครโปรเซสเซอร์ และใช้ไอซีเอาท์พุตทำหน้าที่เป็นพอร์ตสำหรับนำข้อมูลที่ผ่านการประมวลผลของไอซีไมโครโปรเซสเซอร์ส่งออกไปภายนอกเพื่อนำไปใช้งาน  จากระบบอย่างง่ายนี้จะเห็นว่าจะต้องใช้ชิปไอซีอย่างน้อยถึง 4 ตัว  (เป็นตัวอย่างเพื่อแสดงให้เป็นความแตกต่าง) เพื่อสร้างเป็นระบบคอมพิวเตอร์  ทำให้มีราคาสูง  ขนาดใหญ่ 

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

ไอซีไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นการสร้างให้หน่วยทำงานของระบบคอมพิวเตอร์บรรจุอยู่ภายในชิปไอซีเพียงตัวเดียว จะทำให้ขนาดของระบบคอมพิวเตอร์ลดลง  เหมาะกับนำไปใช้สำหรับงานควบคุม  เช่น การควบคุมมอเตอร์ 

 ลักษณะงานที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์

      งานที่จะนำไมโครคอนโทรลเลอร์ไปใช้งานส่วนใหญ่จะเป็นงานควบคุม โดยรับข้อมูลจากสวิทช์หรืออุปกรณ์ตรวจจับต่างๆ เช่น LDR , Hall effect ฯลฯ  ส่งเข้าไปประมวลผลในไมโครคอนโทรลเลอร์ตามโปรแกรมที่เขียนไว้ล่วงหน้าแล้ว  แล้วส่งผลที่ผ่านการประมวลผลแล้วออกไปยังอุปกรณ์เอาท์พุต เช่น LED , LCD , 7-Segment , Motor เป็นต้น

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

ตระกูลของไมโครคอนโทรลเลอร์ขนาด 8 บิต

      ในปัจจุบันได้มีหลายบริษัทผลิตไมโครคอนโทรลเลอร์ออกมาจำหน่าย  โดยได้มีการพัฒนาความสามารถและความเร็วอย่างต่อเนื่องตลอด ซึ่งมีไมโครคอนโทรลเลอร์ขนาด 8 บิต ที่นิยมใช้ในบ้านเราดังนี้

    1. ตระกูล   MCS - 51  บริษัทที่ผลิต  บ.Intel ,บ.Atmel ,บ.Dallas บ.NXP (บ.Philips)

    2. ตระกูล   PIC  บริษัทที่ผลิต  บ.Microchip

     3. ตระกูล   68HC  บริษัทที่ผลิต  บ.Freescale (บ.Motorola)

    4. ตระกูล   Z8  บริษัทที่ผลิต  บ.Zilog

    5. ตระกูล   AVR  บริษัทที่ผลิต  บ.Atmel