{"id":108127,"date":"2020-01-13T15:00:47","date_gmt":"2020-01-13T14:00:47","guid":{"rendered":"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/mikrokontroler-jak-to-dziala\/"},"modified":"2025-10-07T13:45:31","modified_gmt":"2025-10-07T11:45:31","slug":"mikrokontroler-jak-funguje","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/botland.cz\/blog\/mikrokontroler-jak-funguje\/","title":{"rendered":"Mikrokontrol\u00e9r – jak funguje?"},"content":{"rendered":"\u010cas \u010dten\u00ed:<\/span> 8<\/span> min.<\/span><\/span>\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

Mikrokontroler<\/strong><\/a>\u00a0to jedno z najistotniejszych urz\u0105dze\u0144 w robotyce. Ten niewielki\u00a0mikrokomputer jednouk\u0142adowy<\/strong>, zwany te\u017c scalonym\u00a0systemem mikroprocesorowym<\/strong>, zawiera mi\u0119dzy innymi podzespo\u0142y takie jak\u00a0pami\u0119\u0107 RAM<\/strong>,\u00a0jednostk\u0119 CPU<\/strong>\u00a0i r\u00f3\u017cne\u00a0uk\u0142ady wej\u015bcia\/wyj\u015bcia<\/strong>, a tak\u017ce pami\u0119\u0107 napisanego programu\u00a0ROM<\/strong>\u00a0lub\u00a0Flash<\/strong>\u00a0(lub FRAM i MRAM). Urz\u0105dzenie s\u0142u\u017cy bezpo\u015brednio do sterowania urz\u0105dzeniami elektronicznymi, co w robotyce ma oczywi\u015bcie ogromne znaczenie. Warto go pozna\u0107 z bliska i istot\u0119 jego dzia\u0142ania na podstawie praktycznych danych z zakresu robotyki.<\/p>

Czym jest mikrokontroler?<\/h2>

Mikrokontroler to niewielki komputer o r\u00f3wnie niewielkiej mocy obliczeniowej, kt\u00f3ra jest jednak wystarczaj\u0105ca\u00a0do sterowania wi\u0119kszo\u015bci\u0105 urz\u0105dze\u0144 elektronicznych w podstawowym zakresie<\/strong>. W wi\u0119kszo\u015bci przypadk\u00f3w system mikroprocesorowy jest autonomiczny, lecz mo\u017cna go uzupe\u0142ni\u0107 r\u00f3wnie\u017c urz\u0105dzeniami peryferyjnymi, kt\u00f3re zapewniaj\u0105 rozszerzenie jego mo\u017cliwo\u015bci. Mikrokontroler dzieli si\u0119 na bloki funkcjonalne, a te zapewniaj\u0105 wykonanie r\u00f3\u017cnego rodzaju pracy. Charakterystyczn\u0105 cech\u0105 mikroprocesora jest jego taktowanie, kt\u00f3re zazwyczaj osi\u0105ga nie wi\u0119cej ni\u017c kilkaset MHz, co bywa w wi\u0119kszo\u015bci przypadk\u00f3w przerostem formy nad tre\u015bci\u0105. Zazwyczaj optymalne taktowanie mikrokontrolera wynosi nie wi\u0119cej ni\u017c kilkadziesi\u0105t MHz, a dostosowuje si\u0119 je wzgl\u0119dem zapotrzebowania na moc obliczeniow\u0105.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Szukasz zestawu z mikrokontrolerem do Laboratori\u00f3w Przysz\u0142o\u015bci?<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

Mikrokontrolery zajmuj\u0105 nas od 2010 roku. Wiemy, \u017ce nie ma lepszej nauki, ni\u017c nauka poprzez praktyk\u0119 i u samych \u017ar\u00f3de\u0142.<\/p>

Zestawy z mikrokontrolerami<\/a><\/b> przeznaczone do nauki programowania oraz elektroniki znajdziesz w Botland. W zestawach, opr\u00f3cz p\u0142ytki z mikrokontrolerem, znajduj\u0105 si\u0119 niezb\u0119dne, podstawowe elementy elektroniczne – diody LED, czujniki, przyciski i wiele innych komponent\u00f3w, kt\u00f3re znalaz\u0142y si\u0119 w katalogu projektu Laboratoria Przysz\u0142o\u015bci.<\/p>

\u00a0Niekwestionowany prym wiod\u0105 propozycje FORBOT, w kt\u00f3rych zawieraj\u0105 si\u0119 nie tylko p\u0142ytki do programowania, ale i docenione przez pocz\u0105tkuj\u0105cych i \u015bredniozaawansowanych adept\u00f3w elektroniki zestawy i\u00a0kursy edukacyjne<\/a><\/b>.\u00a0<\/p>

W razie w\u0105tpliwo\u015bci s\u0142u\u017cymy rad\u0105!<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"\"\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
Laboratoria Przysz\u0142o\u015bci w Botland<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tSPRAWD\u0179 W SKLEPIE<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t \n

Historia mikrokontrolera<\/span><\/h2>\nHistoria mikrokontrolera si\u0119ga 1976 roku, kiedy to pierwszy uk\u0142ad nosz\u0105cy nazw\u0119 Intel 8048<\/strong> zosta\u0142 seryjnie wyprodukowany w technologii NMOS. Model ten by\u0142 wykorzystywany w konsoli gier komputerowych Magnavox Odyssey, w serii Korg Trident, w analogowych syntezatorach Roland Jupiter-4 i ProMar, a tak\u017ce w oryginalnej wersji klawiatury komputerowej popularnej marki IBM. Wynalazc\u0105 mikrokontrolera Intel 8048, zgodnie z ustaleniami urz\u0119du patentowego w Stanach Zjednoczonych,\u00a0 jest Gary Boone<\/strong> pracuj\u0105cy w firmie Texas Instruments. Przedsi\u0119biorstwo z siedzib\u0105 w stanie Teksas od lat zajmuje si\u0119 produkowaniem profesjonalnych p\u00f3\u0142przewodnik\u00f3w.<\/span>\n\nWraz z rozwojem technologii zacz\u0119\u0142y powstawa\u0107 coraz bardziej zaawansowane technicznie mikrokontrolery, kt\u00f3re charakteryzowa\u0142y si\u0119 wi\u0119ksz\u0105 niezawodno\u015bci\u0105, lepszymi zasobami i parametrami. Zmieni\u0142y si\u0119 tak\u017ce architektury tych uk\u0142ad\u00f3w. Jak powszechnie wiadomo, do mikrokontroler\u00f3w wprowadza si\u0119 rozbudowane i nowoczesne uk\u0142ady peryferyjne, w\u015br\u00f3d kt\u00f3rych mo\u017cna wymieni\u0107 sterowniki wy\u015bwietlaczy LCD<\/strong>, sterowniki magistrali ATA<\/strong>, radiomodemy<\/strong>, dekodery MP3<\/strong> i wiele, wiele innych. Poza klasycznymi rozwi\u0105zaniami 8- i 16-bitowymi modelami na rynku dost\u0119pne s\u0105 r\u00f3wnie\u017c mikrokontrolery 32-bitowe. Natomiast w przypadku prostych i niewymagaj\u0105cych aplikacji wykorzystuje si\u0119 uproszczone wersje mikrokontroler\u00f3w zamkni\u0119tych w niewielkich obudowach, co przek\u0142ada si\u0119 na znaczne obni\u017cenie generowanych koszt\u00f3w. Aktualnie mo\u017cna spotka\u0107 r\u00f3wnie\u017c rozwi\u0105zania polegaj\u0105ce na wbudowaniu gotowych rdzeni popularnych mikrokontroler\u00f3w do bardziej z\u0142o\u017conych uk\u0142ad\u00f3w, co pozwala na ujednolicenie standard\u00f3w programowania poszczeg\u00f3lnych urz\u0105dze\u0144 i umo\u017cliwia realizacj\u0119 dowolnych uk\u0142ad\u00f3w wej\u015bcia-wyj\u015bcia w postaci sprz\u0119towej.<\/span>\n\nW\u015br\u00f3d najpopularniejszych i najcz\u0119\u015bciej stosowanych mikrokontroler\u00f3w mo\u017cna wymieni\u0107 uk\u0142ady pochodz\u0105ce od firmy Atmel<\/strong><\/a>,\u00a0 Infineon<\/strong>, Espressif Systems<\/strong>, STMicroelectronics<\/strong><\/a>, Freescale Semiconductor<\/strong> (dawniej znanej jako Motorola), Analog Devices<\/strong>, Hitachi<\/strong>, a tak\u017ce NXP<\/strong><\/a>, kt\u00f3ra do 2006 roku by\u0142a jednym z oddzia\u0142\u00f3w marki Philips. Zdecydowanie wiod\u0105cym producentem w przypadku mikrokontroler\u00f3w jest przedsi\u0119biorstwo Intel<\/strong>, narzucaj\u0105ce standardy dla masowego rynku.<\/span>\n

Co wchodzi w sk\u0142ad mikrokontrolera?<\/span><\/h2>\nMikrokontroler to autonomiczny system mikroprocesorowy<\/strong> i sk\u0142ada si\u0119 z wielu podzespo\u0142\u00f3w, kt\u00f3re maj\u0105 uzupe\u0142ni\u0107 jego prac\u0119. Ca\u0142a budowa jest do\u015b\u0107 skomplikowana, lecz koniec ko\u0144c\u00f3w rozbija si\u0119 o kilka podstawowych element\u00f3w elektronicznych, a zrozumienie ich funkcjonalno\u015bci oraz cech praktycznych znacznie u\u0142atwia prac\u0119 z nimi. W uproszczonej budowie mikrokontrolera znajdziemy mi\u0119dzy innymi procesor CPU<\/strong> (Central Processing Unit), kt\u00f3ry odpowiada za wykonanie danego programu, pami\u0119\u0107 flash<\/strong>, pami\u0119\u0107 RAM<\/strong> oraz ewentualnie uk\u0142ady peryferyjne<\/strong>. Wszystkie te elementy stale ze sob\u0105 \u015bci\u015ble wsp\u00f3\u0142pracuj\u0105 za pomoc\u0105 napisanego programu, realizowanego przez CPU.<\/span>\n\nDane s\u0105 przesy\u0142ane dwiema szynami – szyn\u0105 adresow\u0105<\/strong> oraz szyn\u0105 danych<\/strong>. Szyna adresowa przesy\u0142a dane wy\u0142\u0105cznie w jednym kierunku, mianowicie z procesora do innych podzespo\u0142\u00f3w (pami\u0119ci RAM, flash oraz uk\u0142ad\u00f3w peryferyjnych), a w drugiej szynie w obu kierunkach, dzi\u0119ki czemu procesor mo\u017ce wykorzystywa\u0107 do pracy dane pochodz\u0105ce w\u0142a\u015bnie z nich. Z szyny danych w jednej chwili korzysta wy\u0142\u0105cznie jeden uk\u0142ad przesy\u0142aj\u0105c bajty (najmniejsza jednostka informacji), ten aktualnie potrzebny, pozosta\u0142a za\u015b czeka na zako\u0144czenie aktualnego przesy\u0142u. Do tego dochodzi tak\u017ce taktowanie, czyli uk\u0142ad sygna\u0142u zegarowego. Polega na generowaniu impuls\u00f3w o sta\u0142ej cz\u0119stotliwo\u015bci w okre\u015blonym czasie.<\/span>\n\nW kontrolerach AVR szyna ma szeroko\u015b\u0107 8 bit\u00f3w, co oznacza, i\u017c niekt\u00f3re informacje b\u0119d\u0105 musia\u0142y zosta\u0107 rozdzielone na kilka \u201ctransport\u00f3w\u201d, co w do\u015b\u0107 znacznym stopniu spowolni prac\u0119 ca\u0142ego uk\u0142adu. Co ciekawe, nowoczesne komputery wykonane w technologii 64-bitowej charakteryzuj\u0105 si\u0119 szyn\u0105 o\u015bmiokrotnie szersz\u0105, co ma prze\u0142o\u017cenie na szybko\u015b\u0107 wykonywanej przez nie pracy.<\/span>\n

Procesor w mikrokontrolerze<\/span><\/h2>\nProcesor, zwany tak\u017ce centraln\u0105 jednostk\u0105 obliczeniow\u0105<\/strong>, jest urz\u0105dzeniem, kt\u00f3re steruje ca\u0142ym uk\u0142adem przy pomocy programu komputerowego (w formie rozkaz\u00f3w), zapisanego przewa\u017cnie w pami\u0119ci FLASH. Jeden rozkaz zawiera informacje na temat rodzaju operacji oraz argumenty. CPU to uk\u0142ad<\/strong> zar\u00f3wno cyfrowy<\/strong>, jak i sekwencyjny<\/strong> oraz synchroniczny<\/strong>, dlatego charakteryzuje si\u0119 do\u015b\u0107 du\u017cym stopniem skomplikowania.<\/span>\n\nUk\u0142ad cyfrowy oznacza, w przeciwie\u0144stwie do analogowego, i\u017c procesor rozr\u00f3\u017cnia wy\u0142\u0105cznie przeciwstawne stany napi\u0119cia<\/strong> (niski lub wysoki), za\u015b sekwencyjny, \u017ce ka\u017cdy stan nowy jest zale\u017cny wy\u0142\u0105cznie od poprzedniego stanu oraz aktualnego wej\u015bcia<\/strong>. Tryb synchroniczny oznacza z kolei, \u017ce ca\u0142a jego praca jest wykonywana w rytmie zegara cz\u0119stotliwo\u015bci<\/strong> (megaherz). Za wykonywanie prostych i z\u0142o\u017conych oblicze\u0144 arytmetycznych odpowiada Arithmetic Logic Unit (ALU)<\/span>\n\nProcesor CPU wykonuje takie polecenia matematyczne jak dodawanie, odejmowanie, mno\u017cenie oraz operacje bitowe i jest zbudowany z kilku element\u00f3w, kt\u00f3re pracuj\u0105 od siebie zale\u017cnie. W rejestrach 8-bitowych przechowuje si\u0119 wi\u0119kszo\u015b\u0107 niezb\u0119dnych danych, takich jak IP (Instruction Pointer) przechowuj\u0105cy adres pobrania nast\u0119pnego rozkazu, IR (Instruction Register), kt\u00f3ry s\u0142u\u017cy do przechowywania kodu aktualnego przekazu. Ponadto w 8-bitowych rejestrach znajdziemy r\u00f3wnie\u017c SP (Stock Pointer), do wskazania wierzcho\u0142ka stosu, a tak\u017ce rejestr statusowy i rejestry og\u00f3lnego przeznaczenia. W rejestrze statusowym przechowywane s\u0105 flagi, g\u0142\u00f3wnie tycz\u0105ce si\u0119 operacji arytmetycznych, w postaci bit\u00f3w kontrolnych niezb\u0119dnych podczas programowania. Z kolei rejestry przeznaczenia og\u00f3lnego (ponumerowanych od R0 do R31) stanowi\u0105 dla procesora pami\u0119\u0107 operacyjn\u0105 (podr\u0119czn\u0105) o znacznie kr\u00f3tszym czasie dost\u0119pu ni\u017c dane z pami\u0119ci RAM. Dlatego wczytywanie z niej danych i przetwarzanie informacji jest praktycznie natychmiastowe.\u00a0<\/span>\n

Pami\u0119\u0107 operacyjna RAM<\/span><\/h2>\nPami\u0119\u0107 RAM<\/strong> (Random Access Memory) przechowuje informacje jedynie podczas ich pracy, dlatego po wy\u0142\u0105czeniu zasilania z uk\u0142adu, pami\u0119\u0107 ca\u0142kowicie si\u0119 wyczyszcza. W przeciwie\u0144stwie do pami\u0119ci FLASH, pami\u0119\u0107 RAM charakteryzuje si\u0119 bardzo kr\u00f3tkim czasem dost\u0119pu do danych oraz brakiem limitu zapis\u00f3w. Pami\u0119\u0107 SRAM (Static RAM) w mikrokontrolerach AVR sk\u0142ada si\u0119 z 32 adres\u00f3w rejestr\u00f3w przeznaczenia og\u00f3lnego CPU (od R0 do R31) i zawiera rejestry kontrolne peryferi\u00f3w, a przy tym dzia\u0142a niezale\u017cnie od pami\u0119ci FLASH.\u00a0<\/span>\n

Pami\u0119\u0107 masowa flash<\/span><\/h2>\nW pami\u0119ci FLASH<\/strong> (o najwi\u0119kszej pojemno\u015bci z ca\u0142ego mikrokontrolera) znajdziemy przechowywane rozkazy, kt\u00f3re nie s\u0105 z niej usuwane po od\u0142\u0105czeniu zasilania, co stanowi jedn\u0105 z wielu r\u00f3\u017cnic wzgl\u0119dem pami\u0119ci RAM. Kolejn\u0105 jest fakt, i\u017c CPU nie mo\u017ce zapisywa\u0107 danych na pami\u0119ci FLASH, a jedynie je odczytywa\u0107, co powoduje, \u017ce pami\u0119\u0107 ta jest u\u017cywana g\u0142\u00f3wnie do przechowywania programu i tablic sta\u0142ych oraz kilku innych informacji. Charakterystyczn\u0105 cech\u0105 pami\u0119ci FLASH w AVR jest 8-bitowy podzia\u0142 kom\u00f3rek oraz podzia\u0142 na sekcje aplikacji i bootloadera.\u00a0<\/span>\n

Pami\u0119\u0107 EEPROM<\/span><\/h2>\nPami\u0119\u0107 EEPROM<\/strong> (z ang. electrically erasable programmable read-only memory) s\u0142u\u017cy do przechowywania niewielkiej ilo\u015bci danych, kt\u00f3rych zadaniem jest przetrwanie wy\u0142\u0105czenia zasilania. Ponadto pozwala mikroprocesorowi na zapis i wymazywanie danych, jednak trwa to znacznie d\u0142u\u017cej ni\u017c w przypadku pami\u0119ci RAM, a sam dost\u0119p do pami\u0119ci EPROM jest bardziej skomplikowany. Liczba zapisanych danych jest ograniczona do oko\u0142o 100 tysi\u0119cy – ta graniczna warto\u015b\u0107 zosta\u0142a okre\u015blona przez firm\u0119 ATMEL, jednak ciekawostk\u0105 jest fakt, i\u017c jeden z u\u017cytkownik\u00f3w by\u0142 w stanie zapisa\u0107 do pami\u0119ci EEPROM ponad 4 miliony zapis\u00f3w i dopiero po przekroczeniu tej liczby mikroprocesor odm\u00f3wi\u0142 dalszej wsp\u00f3\u0142pracy. Warto r\u00f3wnie\u017c wiedzie\u0107, \u017ce EEPROM jest rodzajem nieulotnej pami\u0119ci komputerowej i w odr\u00f3\u017cnieniu od pami\u0119ci EPROM mo\u017ce by\u0107 kasowana tylko i wy\u0142\u0105cznie przy u\u017cyciu pr\u0105du elektrycznego.\u00a0<\/span>\n

Porty wej\u015bcia\/wyj\u015bcia<\/span><\/h2>\nPorty wej\u015bcia\/wyj\u015bcia<\/strong> s\u0105 wprowadzone na n\u00f3\u017cki uk\u0142adu scalonego mikrokontrolera. S\u0142u\u017c\u0105 one do komunikacji ze \u015bwiatem zewn\u0119trznym, dlatego do port\u00f3w mo\u017cna pod\u0142\u0105czy\u0107 r\u00f3\u017cnego rodzaju urz\u0105dzenia. Co ciekawe, mog\u0105 one pracowa\u0107 dwukierunkowo, co oznacza dwa sposoby dzia\u0142ania – porty mog\u0105 wyprowadza\u0107 informacj\u0119 wpisan\u0105 do nich przez mikroprocesor lub odczytywa\u0107 dane pojawiaj\u0105ce si\u0119 na linii portu z zewn\u0119trz. Z pewno\u015bci\u0105 opanowanie ca\u0142ego zakresu dzia\u0142ania port\u00f3w wej\u015bcia\/wyj\u015bcia, a tak\u017ce wszelkich podstaw zwi\u0105zanych z ich prac\u0105, zapewni sukces w prawid\u0142owym programowaniu mikrokontrolera, dlatego warto szczeg\u00f3lnie skupi\u0107 si\u0119 na tej wiedzy, by przyswoi\u0107 z niej jak najwi\u0119cej informacji.<\/span>\n\nWa\u017cn\u0105 ciekawostk\u0105 jest fakt, i\u017c im wi\u0119cej port\u00f3w wej\u015bcia\/wyj\u015bcia, tym wi\u0119ksza mo\u017cliwo\u015b\u0107 pod\u0142\u0105czenia w wygodniejszy i \u0142atwiejszy spos\u00f3b wi\u0119kszej ilo\u015bci urz\u0105dze\u0144 do mikrokontrolera, bez konieczno\u015bci stosowania dodatkowych uk\u0142ad\u00f3w scalonych. Najcz\u0119\u015bciej w robotach korzysta si\u0119 ze standardowych port\u00f3w r\u00f3wnoleg\u0142ych wej\u015bciowo-wyj\u015bciowo, kt\u00f3re mog\u0105 odbiera\u0107 sygna\u0142y cyfrowe z PIN\u00f3w.\u00a0<\/span>\n\nWarto wiedzie\u0107, \u017ce alternatyw\u0105 dla port\u00f3w wej\u015bcia\/wyj\u015bcia mog\u0105 by\u0107 te\u017c inne uk\u0142ady,\u00a0 w\u015br\u00f3d kt\u00f3rych mo\u017cna wymieni\u0107 mi\u0119dzy innymi komparatory, generatory przerwa\u0144 zewn\u0119trznych czy te\u017c r\u00f3\u017cnego rodzaju timery.<\/span>\n

Uk\u0142ady peryferyjne w robotyce<\/span><\/h2>\nNawi\u0105zuj\u0105c do powy\u017cszego akapitu ka\u017cdy uk\u0142ad peryferyjny, kt\u00f3ry mo\u017ce by\u0107 alternatyw\u0105 dla port\u00f3w wej\u015bcia\/wyj\u015bcia cechuje si\u0119 w\u0142asnymi rejestratorami konfiguracyjnymi, kt\u00f3rych zadaniem jest okre\u015blenie sposobu jego dzia\u0142ania. Dla przyk\u0142adu w przypadku standardowego portu w ATmegach mo\u017cna wymieni\u0107 trzy rejestry – DDRx, okre\u015blaj\u0105cy kierunek przep\u0142ywu danych, PORTx wymuszaj\u0105cy stan na wyj\u015bciu oraz PINX, kt\u00f3ry odpowiada za odczytywanie stanu na wej\u015bciu.<\/span>\n

Gdzie stosuje si\u0119 mikrokontrolery?<\/span><\/h2>\nMikrokontrolery nale\u017c\u0105 do grupy urz\u0105dze\u0144 o szerokim zastosowaniu. Powszechnie mo\u017cna je wykorzysta\u0107 w r\u00f3\u017cnego typu wbudowanych uk\u0142adach. Ich zadaniem jest sterowanie prac\u0105 innych urz\u0105dze\u0144 lub ich cz\u0119\u015bci\u0105. Mikrokontrolery najcz\u0119\u015bciej stosuje si\u0119 w przypadku sprz\u0119tu RTV i AGD, nowoczesnych elektronarz\u0119dzi, cz\u0119\u015bciach i peryferiach komputerowych, infrastrukturze sieciowej i telekomunikacyjnej, a tak\u017ce w sprz\u0119cie medycznym. Ponadto mikrokontrolery znajduj\u0105 swoje zastosowanie r\u00f3wnie\u017c w szeroko poj\u0119tej automatyce przemys\u0142owej, jak i w sprz\u0119tach medycznych, implantach, a nawet w zabawkach. Mo\u017cna je tak\u017ce spotka\u0107 w komputerach steruj\u0105cych prac\u0105 silnik\u00f3w znajduj\u0105cych si\u0119 w pojazdach mechanicznych.<\/span>\n

Czym jest ISP?<\/span><\/h2>\nISP jest to uk\u0142ad programowania (z ang. In System Programming) pozwalaj\u0105cy na programowanie mikrokontrolera bez konieczno\u015bci wyjmowania go z uk\u0142adu aplikacyjnego. Jest to bardzo wygodne rozwi\u0105zanie, gdy\u017c starsze generacje mikrokontroler\u00f3w wymaga\u0142y programowania w specjalnie przeznaczonych do tej czynno\u015bci programatorach, oczywi\u015bcie po wyj\u0119ciu urz\u0105dzenia z danej aplikacji. W\u0142a\u015bnie z tego wzgl\u0119du uk\u0142ad ISP znacznie usprawni\u0142 i u\u0142atwi\u0142 programowanie, gdy\u017c wystarczy pod\u0142\u0105czy\u0107 sygna\u0142y z programatora do element\u00f3w mikrokontrolera (n\u00f3\u017cki), bezpo\u015brednio w uk\u0142adzie, i rozpocz\u0105\u0107 prac\u0119. Gdy ca\u0142y proces dobiegnie ko\u0144ca urz\u0105dzenie zostanie zresetowane, a nast\u0119pnie zacznie wykonywa\u0107 program, kt\u00f3ry zosta\u0142 wcze\u015bniej zapisany w pami\u0119ci FLASH.<\/span>\n

Mikrokontroler – pisanie program\u00f3w<\/span><\/h2>\nProcesor po restarcie rozpoczyna prac\u0119 od wczytania i wykonania instrukcji z IP, po czym zmienia j\u0105 w celu wczytania kolejnej. Warto\u015bci IP nie musz\u0105 zmienia\u0107 si\u0119 w skoku co 1, dlatego program nie musi by\u0107 realizowany zawsze w tej samej kolejno\u015bci. Pozwalaj\u0105 na to skoki w postaci p\u0119tli oraz instrukcje warunkowe. Program po zainicjowaniu uk\u0142ad\u00f3w peryferyjnych przechodzi do p\u0119tli niesko\u0144czonej lub (je\u015bli taka nie istnieje) wykonuje wszystkie funkcje i po doj\u015bciu do ostatniego adresu w pami\u0119ci FLASH inicjalizuje proces od nowa. G\u0142\u00f3wnym j\u0119zykiem u\u017cywanym do programowania mikrokontroler\u00f3w jest asembler, kt\u00f3ry wyr\u00f3\u017cnia si\u0119 wzgl\u0119dn\u0105 prostot\u0105. Wi\u0119kszo\u015b\u0107 komend to skr\u00f3ty angielskich wyraz\u00f3w, dzi\u0119ki czemu s\u0105 stosunkowo \u0142atwe do zrozumienia dla konstruktor\u00f3w-amator\u00f3w, np. INC oznacza Increment, czyli przyrost. Jedna instrukcja przypada na jeden cykl zegara.<\/span>\n

Zatrzymanie p\u0119tli – przerwania<\/span><\/h2>\nPodczas wykonywania programu mo\u017ce si\u0119 zdarzy\u0107 sytuacja, w kt\u00f3rej powinna nast\u0105pi\u0107 prawid\u0142owa reakcja mikrokontrolera. Zwykle tego typu wydarzenia s\u0105 zwi\u0105zane z dzia\u0142aniem ca\u0142ego uk\u0142adu, w kt\u00f3rym pracuje urz\u0105dzenie. Z uwagi na to stosuje si\u0119 tak zwane przerwania. S\u0105 to zdarzenia, kt\u00f3re maj\u0105 na celu przerwanie wykonywania g\u0142\u00f3wnego programu i uruchomienie specjalnej funkcji obs\u0142ugi przerwania. Gdy opcja ta obs\u0142u\u017cy przerwanie, nast\u0105pi powr\u00f3t do g\u0142\u00f3wnego programu i wznowienie jego wykonywania od miejsca, w kt\u00f3rym zosta\u0142 przerwany. Jednak aby wykorzysta\u0107 zatrzymanie p\u0119tli w swoich programach, nale\u017cy wiedzie\u0107, co jest ich \u017ar\u00f3d\u0142em. Przerwania mog\u0105 by\u0107 wewn\u0119trzne lub zewn\u0119trzne. Pierwsze z wymienionych pochodz\u0105 od wewn\u0119trznych cz\u0119\u015bci mikrokontrolera, natomiast drugie s\u0105 generowane przez urz\u0105dzenia zewn\u0119trzne sterowane za pomoc\u0105 mikrokontrolera.<\/span>\n

Dzia\u0142ania arytmetyczne CPU<\/span><\/h2>\nProcesor dysponuj\u0105c jedynie podstawowymi dzia\u0142aniami matematycznymi w postaci dodawania, odejmowania, mno\u017cenia i operacji bitowych musi przeprowadzi\u0107 tysi\u0105ce mniej i bardziej skomplikowanych oblicze\u0144. Co ciekawe, brak mo\u017cliwo\u015bci dzielenia powoduje, \u017ce procesor w celu obliczenia wyniku musi wykona\u0107 znacznie wi\u0119cej pracy, a zako\u0144czenie obliczenia mo\u017ce wymaga\u0107 wielu rejestr\u00f3w procesora. Inaczej sprawa si\u0119 ma w przypadku dzielenia przez pot\u0119gi dw\u00f3jki, kt\u00f3ra polega w systemie binarnym na przesuni\u0119ciu liczby w prawo lub w lewo, podobnie jak w systemie dziesi\u0119tnym. W przypadku bardziej skomplikowanych funkcji logarytmicznych czy ca\u0142kach sprawa ma si\u0119 zupe\u0142nie inaczej. Aby przyspieszy\u0107 obliczenia stosuje si\u0119 aproksymacj\u0119 funkcji, kt\u00f3ra ma usprawni\u0107 ca\u0142\u0105 prac\u0119 mikrokontrolera. Dzia\u0142anie to polega na przybli\u017caniu (approximate) warto\u015bci w danych przedzia\u0142ach. W funkcjach trygonometrycznych warto wykorzysta\u0107 tablice obliczonych warto\u015bci, po czym dokona\u0107 ich precyzyjnego skalowania.<\/span>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t
\n

Mikrokontroler – FAQ<\/h2>\n
\n
\n\n\n