NUC975DK61Y - انٹیگریٹڈ سرکٹس، ایمبیڈڈ، مائیکرو کنٹرولرز - NUVOTON ٹیکنالوجی کارپوریشن

1 مائیکرو کنٹرولر کی تعریف

چونکہ مائیکرو کنٹرولر ریاضی کی منطقی اکائی ہے، میموری، ٹائمر/کیلکولیٹر، اور مختلف / O سرکٹس وغیرہ کو ایک چپ میں ضم کیا جاتا ہے، جو ایک بنیادی مکمل کمپیوٹنگ سسٹم کی تشکیل کرتا ہے، اسے سنگل چپ مائکرو کمپیوٹر بھی کہا جاتا ہے۔

مائیکرو کنٹرولر میموری میں پروگرام جو مائیکرو کنٹرولر ہارڈویئر اور پیریفرل ہارڈویئر سرکٹس کے ساتھ قریب سے استعمال ہوتا ہے، اسے PC کے سافٹ ویئر سے ممتاز کیا جاتا ہے، اور اسے مائیکرو کنٹرولر پروگرام فرم ویئر کہا جاتا ہے۔عام طور پر، ایک مائیکرو پروسیسر ایک سنگل انٹیگریٹڈ سرکٹ پر ایک سی پی یو ہوتا ہے، جب کہ مائیکرو کنٹرولر ایک سی پی یو، روم، ریم، وی او، ٹائمر وغیرہ سب ایک ہی مربوط سرکٹ پر ہوتا ہے۔سی پی یو کے مقابلے میں، مائیکرو کنٹرولر میں اتنی طاقتور کمپیوٹنگ پاور نہیں ہے، اور نہ ہی اس میں میموری مینامنٹ یونٹ ہے، جس کی وجہ سے مائیکرو کنٹرولر صرف کچھ نسبتاً واحد اور سادہ کنٹرول، منطق اور دیگر کاموں کو ہینڈل کر سکتا ہے، اور اس کا بڑے پیمانے پر آلات کے کنٹرول، سینسر سگنل پروسیسنگ میں استعمال ہوتا ہے۔ اور دیگر شعبے، جیسے کچھ گھریلو آلات، صنعتی آلات، بجلی کے اوزار، وغیرہ۔

2 مائکروکنٹرولر کی ترکیب

مائکروکنٹرولر کئی حصوں پر مشتمل ہے: مرکزی پروسیسر، میموری، اور ان پٹ/آؤٹ پٹ:

مرکزی پروسیسر:

مرکزی پروسیسر MCU کا بنیادی جزو ہے جس میں آپریٹر اور کنٹرولر کے دو اہم حصے شامل ہیں۔

-آپریٹر

آپریٹر ریاضی اور منطقی یونٹ (ALU)، جمع کرنے والا اور رجسٹر وغیرہ پر مشتمل ہوتا ہے۔ ALU کا کردار آنے والے ڈیٹا پر ریاضی یا منطقی کارروائیاں کرنا ہے۔ALU ان دونوں ڈیٹا کے سائز کو جوڑنے، گھٹانے، ملاپ کرنے یا موازنہ کرنے اور آخر میں نتیجہ کو جمع کرنے والے میں ذخیرہ کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔

آپریٹر کے دو کام ہیں:

(1) ریاضی کے مختلف کام انجام دینا۔

(2) مختلف منطقی کارروائیوں کو انجام دینے اور منطقی ٹیسٹ کرنے کے لیے، جیسے صفر قدر ٹیسٹ یا دو قدروں کا موازنہ۔

آپریٹر کی طرف سے کئے جانے والے تمام آپریشنز کنٹرولر کے کنٹرول سگنلز کے ذریعہ ہدایت کی جاتی ہیں، اور، جبکہ ریاضی کا عمل ریاضی کا نتیجہ پیدا کرتا ہے، ایک منطقی آپریشن ایک فیصلہ پیدا کرتا ہے۔

-کنٹرولر

کنٹرولر پروگرام کاؤنٹر، انسٹرکشن رجسٹر، انسٹرکشن ڈیکوڈر، ٹائمنگ جنریٹر اور آپریشن کنٹرولر وغیرہ پر مشتمل ہوتا ہے۔ یہ "فیصلہ ساز ادارہ" ہے جو حکم جاری کرتا ہے، یعنی کوآرڈینیٹ کرتا ہے اور پورے مائیکرو کمپیوٹر سسٹم کو چلانے کی ہدایت کرتا ہے۔اس کے اہم افعال ہیں:

(1) میموری سے کسی ہدایت کو بازیافت کرنا اور میموری میں اگلی ہدایت کے مقام کی نشاندہی کرنا۔

(2) ہدایات کو ڈی کوڈ کرنا اور جانچنا اور متعلقہ آپریشن کنٹرول سگنل تیار کرنا تاکہ مخصوص کارروائی کو انجام دینے میں آسانی ہو۔

(3) سی پی یو، میموری، اور ان پٹ اور آؤٹ پٹ آلات کے درمیان ڈیٹا کے بہاؤ کی سمت کو ہدایت اور کنٹرول کرتا ہے۔

مائکرو پروسیسر اندرونی بس کے ذریعے ALU، کاؤنٹرز، رجسٹر اور کنٹرول سیکشن کو آپس میں جوڑتا ہے، اور بیرونی بس کے ذریعے بیرونی میموری اور ان پٹ/آؤٹ پٹ انٹرفیس سرکٹس سے جوڑتا ہے۔بیرونی بس، جسے سسٹم بس بھی کہا جاتا ہے، کو ڈیٹا بس DB، ایڈریس بس AB اور کنٹرول بس CB میں تقسیم کیا گیا ہے، اور ان پٹ/آؤٹ پٹ انٹرفیس سرکٹ کے ذریعے مختلف پردیی آلات سے منسلک ہے۔

-یاداشت

میموری کو دو قسموں میں تقسیم کیا جاسکتا ہے: ڈیٹا میموری اور پروگرام میموری۔

ڈیٹا میموری کا استعمال ڈیٹا کو بچانے کے لیے کیا جاتا ہے اور پروگرام اسٹوریج کو پروگرام اور پیرامیٹرز کو اسٹور کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

-ان پٹ/آؤٹ پٹ -مختلف آلات کو جوڑنا یا چلانا

سیریل کمیونیکیشن پورٹ - MCU اور مختلف پیری فیرلز کے درمیان ڈیٹا کا تبادلہ، جیسے UART، SPI، 12C، وغیرہ۔

3 مائیکرو کنٹرولر کی درجہ بندی

بٹس کی تعداد کے لحاظ سے، مائیکرو کنٹرولرز کی درجہ بندی کی جا سکتی ہے: 4 بٹ، 8 بٹ، 16 بٹ، اور 32 بٹ۔عملی ایپلی کیشنز میں، 32 بٹ اکاؤنٹس 55٪، 8 بٹ اکاؤنٹس 43٪، 4 بٹ اکاؤنٹس 2٪، اور 16 بٹ اکاؤنٹس 1٪ ہیں۔

یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ 32 بٹ اور 8 بٹ مائیکرو کنٹرولرز آج کل سب سے زیادہ استعمال ہونے والے مائیکرو کنٹرولرز ہیں۔
بٹس کی تعداد میں فرق اچھے یا برے مائیکرو پروسیسر کی نمائندگی نہیں کرتا، بٹس کی تعداد جتنی زیادہ ہوگی مائیکرو پروسیسر اتنا ہی بہتر ہوگا، اور بٹس کی تعداد جتنی کم ہوگی مائیکرو پروسیسر اتنا ہی خراب ہوگا۔

8 بٹ MCUs ورسٹائل ہیں؛وہ سادہ پروگرامنگ، توانائی کی کارکردگی اور چھوٹے پیکیج کا سائز پیش کرتے ہیں (کچھ میں صرف چھ پن ہوتے ہیں)۔لیکن یہ مائیکرو کنٹرولرز عام طور پر نیٹ ورکنگ اور کمیونیکیشن کے افعال کے لیے استعمال نہیں ہوتے ہیں۔

سب سے عام نیٹ ورک پروٹوکول اور کمیونیکیشن سوفٹ ویئر اسٹیک 16- یا 32 بٹ ہیں۔کچھ 8 بٹ ڈیوائسز کے لیے کمیونیکیشن پیری فیرلز دستیاب ہیں، لیکن 16- اور 32 بٹ MCUs اکثر زیادہ موثر انتخاب ہوتے ہیں۔اس کے باوجود، 8 بٹ MCUs کو عام طور پر مختلف قسم کے کنٹرول، سینسنگ اور انٹرفیس ایپلی کیشنز کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

آرکیٹیکچرل طور پر، مائیکرو کنٹرولرز کو دو قسموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: RISC (کم انسٹرکشن سیٹ کمپیوٹرز) اور CISC (کمپلیکس انسٹرکشن سیٹ کمپیوٹرز)۔

RISC ایک مائکرو پروسیسر ہے جو کمپیوٹر ہدایات کی کم اقسام پر عمل کرتا ہے اور 1980 کی دہائی میں MIPS مین فریم (یعنی، RISC مشینوں) کے ساتھ شروع ہوا، اور RISC مشینوں میں استعمال ہونے والے مائکرو پروسیسر کو اجتماعی طور پر RISC پروسیسر کہا جاتا ہے۔اس طرح، یہ تیز رفتار سے آپریشنز کرنے کے قابل ہے (لاکھوں مزید ہدایات فی سیکنڈ، یا MIPS)۔چونکہ کمپیوٹرز کو ہر قسم کی ہدایات پر عمل کرنے کے لیے اضافی ٹرانزسٹرز اور سرکٹ عناصر کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے کمپیوٹر انسٹرکشن سیٹ جتنا بڑا ہوتا ہے وہ مائیکرو پروسیسر کو زیادہ پیچیدہ بناتا ہے اور آپریشنز کو آہستہ آہستہ انجام دیتا ہے۔

CISC میں مائیکرو ہدایات کا ایک بھرپور مجموعہ شامل ہے جو پروسیسر پر چلنے والے پروگراموں کی تخلیق کو آسان بناتا ہے۔ہدایات اسمبلی کی زبان پر مشتمل ہیں، اور سافٹ ویئر کے ذریعہ اصل میں نافذ کردہ کچھ عام افعال اس کے بجائے ہارڈ ویئر انسٹرکشن سسٹم کے ذریعہ لاگو ہوتے ہیں۔اس طرح پروگرامر کا کام بہت کم ہو جاتا ہے، اور کمپیوٹر کے عمل کی رفتار کو بڑھانے کے لیے ہر انسٹرکشن پیریڈ میں کچھ نچلے درجے کے آپریشنز یا آپریشنز بیک وقت کیے جاتے ہیں، اور اس سسٹم کو کمپلیکس انسٹرکشن سسٹم کہا جاتا ہے۔

4 خلاصہ

آج کے آٹوموٹیو الیکٹرانکس انجینئرز کے لیے ایک سنگین چیلنج کم لاگت، پریشانی سے پاک تعمیر کرنا ہے، اور ناکامی کی صورت میں بھی آٹوموٹیو سسٹم کام کر سکتا ہے، اس وقت کار کی کارکردگی میں بتدریج بہتری آتی ہے، مائیکرو کنٹرولرز سے توقع کی جاتی ہے کہ وہ کارکردگی میں اضافہ کریں گے۔ آٹوموٹو الیکٹرانک کنٹرول یونٹس