lcd,tv,رسيفر,تليفزيون,شاشه,كمبيوتر,سوفت,برامج,بلازما.توشيبا,شحن فلاشه,
 
المنشوراتالرئيسيةالبوابةمكتبة الصورس .و .جالتسجيلدخول

شاطر | 
 

 المتحكمات المصغرة microcontroller

اذهب الى الأسفل 
كاتب الموضوعرسالة
م/حسن المصري
المدير العام

avatar

صورة بياناتي
تاريخ التسجيل : 24/12/2007
بلد الإقــامة : egypt
المـهــــــنة : Engineer
الجـــــــنــــــــس : ذكر
المشـــــاركــــات : 3205

مُساهمةموضوع: المتحكمات المصغرة microcontroller    الإثنين 1 نوفمبر - 12:46

المتحكمات المصغرة
microcontroller


مدخل إلى المتحكمات المصغرة Microcontrollers
المتحكم المصغر؟!!
حسناً
إن لم تكن قد سمعت بمثل هذا الشيء فأعتقد أنه سيكون مفيداً لك بشكل أو
بآخر أن تحاول التعرف عليه، فغالباً وبسبب التطبيقات العديدة له وسهولته
ستحتاج إليه يوماً ما .....
أما إن كنت تعرف القليل أو الكثير عن مثل هذه الأشياء فلم لا تجلس قليلاً وتشاركنا ببعض ما تعرفه؟

ما هو المتحكم المصغر:
--------------------------
يعرف المتحكم المصغر عادة بأنه "حاسب موضوع على شريحة" A Computer on a chip
وهو
فعلاً دارة متكاملة Integrated Circuit تشكل حاسباً رقمياً بسيطاً كاملاً
يحوي معظم العناصر الأساسية التي توجد في أي حاسب ويمكن أن يبدأ بتنفيذ
التعليمات البرمجية المعدّة له دون الاعتماد إلا على أقل عدد من العناصر
الخارجية المساندة وأحياناً دون أي عنصر آخر سواه على الإطلاق.
تتميز
المتحكمات -باعتبارها حواسب صغيرة جداً- عادة ببنيتها البسيطة ومواردها
التي تبدو محدودة مقارنة مع الحواسب الرقمية الشائعة لكنها غالباً ما تكون
أكثر من كافية لتأدية المهمة الموكلة إليها، بالإضافة إلى أن بنيتها
المبسطة تعود بالعديد من الفوائد: أهمها أن بساطة المتحكمات تمكن من وضعها
بالكامل على شريحة واحدة وأيضاً أن تكون ذا تكلفة منخفضة جداً وهذان
العاملان (صغر الحجم والتكلفة) من العوامل التي تجعلها مثالية لإدراجها في
العديد من الأشياء من حولنا: كالأجهزة الكهربائية المنزلية وأجهزة القياسات
الرقمية وأنظمة التحكم والربط مع الحواسيب وفي المركبات وبعض ألعاب
الأطفال وبعض أجزاء الحواسب الشخصية ومحيطياته كالفأرة Mouse والعديد من
التطبيقات المتنوعة.

يتألف المتحكم المصغر من معالج مصغر
Microprocessor بالإضافة إلى مقدار من الذاكرة وبعض المحيطيات المساندة
وهذا التقسيم منطقي أو وظيفي فالمتحكم فعلياً ليس سوى قطعة واحدة (شريحة
دارة متكاملة) لكن هذا التقسيم يعطي رؤية أفضل عنه -عادة-.

ظهرت
المتحكمات كتطور للمعالجات المصغرة عند استخدامها في بعض التطبيقات وكخطوة
في طريق زيادة التكامل (أي وضع عناصر يتزايد عددها و/أو تعقيدها في منطقة
تتناقص مساحتها)، فقد كانت المعالجات (والتي كانت بدائية مقارنة بما هي
عليه الآن) بالإضافة إلى ذواكر خارجية وتجهيزات إضافية مساندة على شكل
عناصر منفصلة هي المستخدمة عادة في أنظمة التحكم والقياس وغيرها، وربط هذه
المكونات ببعضها وجعلها تتآلف ليس بالأمر الذي قد ترغب أن تقوم به دائماً،
أما المتحكمات فهي محاولة ناجحة لتطوير معالجات مبسطة وأكثر ملائمة لأغراض
محددة عندما يكون الحجم والتكلفة واستهلاك الطاقة -أو على الأقل بعض منها-
عوامل مهمة في حين لا توجد حاجة لقوة معالجة كبيرة.

لجعل المتحكم
يقوم بإنجاز شيء مفيد يجب أولاً شحنه ببرنامج ليقوم بتنفيذه، وهذا البرنامج
يوضع في ذاكرة غير متطايرة Non-Volatile تحتفظ بمحتوياتها بشكل دائم حتى
دون وجود تغذية كهربائية وتكون هذه الذاكرة عادة أحد أنواع الذاكرة ROM (كـ
PROM و EPROM و EEPROM و Flash وربما نفصل عنها أكثر لاحقاً)، فالمتحكم
شريحة قابلة للبرمجة.

والبرنامج عادة يكتب على حاسب شخصي PC بلغة
التجميع الخاصة بالمتحكم بواسطة محرر نصوص ثم يجري تجميعه ليتم تحويله إلى
رموز تمثل تعليمات البرنامج بلغة الآلة لذاك المتحكم، كما يمكن كتابة
البرنامج بلغة عالية المستوى (كـ C أو BASIC) ومن ثم استخدام مترجم خاص
لذلك المتحكم يحول البرنامج من اللغة عالية المستوى المستخدمة أيضاً إلى
رموز الآلة للمتحكم.

بعد الحصول على ملف يمثل البرنامج الذي نود من
المتحكم أن يقوم بتنفيذه ممثلاً بلغة الآلة الخاصة به يتم استخدام جهاز
يدعى بالمبرمجة Programmer لنقل البرنامج من الحاسب وتخزينه داخل المتحكم،
والمبرمجة توصل مع الحاسب عبر أحد منافذه (كالمنفذ التسلسلي RS232 -والمسمى
عادة COM- أو منفذ الطابعة -المسمى عادة LPT- أو منفذ USB أوغيرها) وترفق
مع برنامج Software يقوم بالتخاطب معها وقيادتها ويتيح إجراء العديد من
المهام على ذاكرة المتحكم من شحنها ببرامج أو عرض محتوياتها أو مسحها
مستخدماً المبرمجة كأداة لتنفيذ ذلك.

تعتبر المتحكمات ذات شهرة
وانتشار كبيرين الآن، فتقدر بعض الإحصائيات أن سوق المعالجات تشكل معظم
مبيعاته المتحكمات المصغرة وأعداد مبيعاتها تعد أضعاف ما هي عليه معالجات
الحواسيب على تنوعها (لكن بالمقابل فإن أرباح سوق معالجات الحواسيب هي
الأعلى لارتفاع أسعارها)، وتتوفر الآن متحكمات مصغرة شديدة الصغر يتم وضعها
مثلاً في البطاقات الذكية التي منها بطاقات SIM (المستخدمة في الأجهزة
الهاتفية المحمولة) وبعض بطاقات الإئتمان.

سنحاول في المرة القادمة -إن شاء الله- البدء بالتعرف أكثر على بنية المتحكمات العامة بعد هذه اللمحة السريعة.
فإن
لم يتوضح تماماً الغرض من المتحكمات ومبدأ عملها وكيف يمكن الاستفادة
منها، فلا تقلق ستحاول الأجزاء القادمة تغطية معظم تلك التساؤلات.
البنية العامة للمتحكم المصغر:
=================



كما
أسلفنا المتحكم هو (أو لنقل أن الجزء الأساسي منه) معالج بسيط فهو قادر
على إجراء بعض العمليات الحسابية (كالجمع والطرح وتغيير الإشارة أي إيجاد
المتمم الثنائي)والمنطقية (AND و OR و XOR و NOT و الدوران Rotate والإزاحة
Shift) والتحكم بمسار تنفيذ البرنامج (التفريع بشكل غير شرطي أو شرطي
كالمقارنة مثلاً وأيضاً الحلقات) وتعليمات أخرى. ويرفق عادة بمسجل واحد أو
أكثر لاحتواء معاملات Operands ونتائج العمليات التي تنفذ.

الجزء الآخر المهم هو ذاكرة المتحكم والتي يوجد عادة منها نوعان معاً داخل المتحكم:
-
ذاكرة وصول عشوائي RAM وتحتاج إلى تغذية كهربائية لتحافظ على محتواها،
وتقسم عادة إلى حجرات يتم عنونتها من قبل المعالج وتسمى كل من هذه الحجرات
بمسجل، وتقسم هذه المسجلات إلى نوعين:
- مسجلات وظائف خاصة Special
Function Registers أو SFRs اختصاراً وهي مسجلات كل منها له وظيفة محددة
للتحكم بطريقة عمل المتحكم أو المحيطيات المضمنة فيه.
- مسجلات عامة
الاستخدام General Purpose Registers أو GPRs لا يعني محتواها شيئاً خاصاً
للمتحكم بل هي مجرد معطيات وهي تستخدم لتخزين متحولات البرنامج والمعطيات
التي يعمل عليها.
ويستطيع البرنامج في الحالة العامة الوصول لأي حجرة في
هذه الذاكرة والقراءة منها أو الكتابة إليها بعنونة مباشرة أو غير مباشرة
وربما أنواع أخرى من العنونة أحياناً.

(ملاحظة: هذه الصناديق تحوي معلومات إضافية وليست ذات أهمية قصوى لفهم ما يجري، فيمكن تجاوزها بأمان إذا كنت في عجلة من أمرك)
======================================== =========
هذه
الذاكرة عادة من النوع الستاتيكي والتي تسخدم ثنائيات استقرار (قلابات)
كعنصر تخزين) لأنها أفضل في مثل هذه الحالات فالمقدار المطلوب من الذاكرة
ضئيل جداً يجنب استخدامها تعقيدات إدارة الذواكر الديناميكية (التي تستخدام
فيها مكثفات كعناصر تخزين) من إنعاش وغيره
======================================== =========

-
ذاكرة للقراءة فقط ROM: وهي ذاكرة غير متطايرة يمكن أن تحتفظ بمحتواها حتى
دون وجود تغذية، وتستخدم لتخزين البرنامج الذي سينفذه المتحكم، حيث يتم
أثناء عملية البرمجة شحن البرنامج وتخزينه في هذه الذاكرة وعند وضع المتحكم
في الدارة ووصل التغذية وتهيئة الشروط اللازمة لبدء عمله فإنه سيبدأ
بتنفيذ البرنامج الموجود في هذه الذاكرة. وسعة هذه الذاكرة تحدد طول
البرنامج الأعظمي الممكن كتابته للمتحكم.
ومعظم المتحكمات الحالية تحوي
ذاكرة Flash كذاكرة لتخزين البرنامج فيها وهي نوع من ذاكرة EEPROM والقابلة
للمسح وإعادة البرمجة بوثوقية ولمرات كثيرة ومما يعطي مرونة أثناء تطوير
واختبار البرنامج على أرض الواقع.

======================================== ==========
ما هي أنواع الذواكر ROM إذاً؟
توجد
أنواع عدة من الذاكرة ROM: أولها الذاكرة Masked ROM المقنعة والتي يتم
إنتاجها أثناء تصنيع المتحكم محتوية بشكل مسبق على البرنامج كجزء من عملية
التصنيع وتستخدم في الأعداد الكبيرة وعند استقرار البرنامج وعدم الرغبة في
أي تعديل له إطلاقاً، التقنية التالية هي ذاكرة PROM القابلة للبرمجة
(Programmable ROM) ويمكن برمجتها من قبل المستثمر باستخدام جهود كهربائية
عالية نسبياً وقرائتها بجهود اعتيادية ولا تبرمج إلا مرة واحدة فقط بعدها
لا يمكن إعادة برمجتها وتدعى مثل هذه الذاكرة بـ OTP (One Time
Programmable)، النوع التالي هو EPROM (Erasable PROM) وهي ذاكرة قابلة
لإعادة البرمجة عدة مرات ويتم برمجتها بطريقة مشابهة لذواكر PROM لكن يتم
مسحها بتعريضها للأشعة فوق البنفسجية لمدة معينة ويجب أن يكون للمتحكمات
المزودة بهذا النوع من الذاكرة نافذة تمرر الأشعة فوق البنفسجية (تصنع من
الكوارتز عادة) لتسمح بمسح الشريحة أما المتحكمات الغير مزودة بمثل هذه
النافذة فستفقد إمكانية مسحها وبالتالي إعادة برمجتها فتصبح أيضاً من النوع
OTP القابل للبرمجة مرة وحيدة رغم احتوائها على ذاكرة EPROM، النوع
المتطور أكثر هو EEPROM (Electrically Erasable PROM) وهي ذاكرة يمكن
برمجتها ومسحها كهربائياً وبذلك لا حاجة لتعريضها للأشعة فوق البنفسجية
لمسحها والإصدارات الحالية منها أصبحت على درجة عالية من المرونة وأصبح
يمكن قراءتها وبرمجتها بجهود اعتيادية ومنخفضة نسبياً، لكن تبقى ذواكر ROM
عادة أبطأ في الوصول والكتابة من الذاكرة RAM.

والنوع الأفضل غالباً
الآن هو ذواكر EEPROM فهي تسمح بإعادة برمجة الذاكرة بشكل موثوق 1000 مرة
على الأقل (وقد تصل إلى 100000 مرة) مما يسمح بتسهيل عملية التطوير، ويمهد
الطريق لبرامج ديناميكية قابلة للتعديل وهي داخل النظام الذي تقوده.
يوجد أنواع محسنة من ذواكر EEPROM وهي تعمل بطرق متشابهة كذاكرة Flash و Enhanced Flash وما إلى ذلك.
======================================== =========

يتم
انتاج المتحكمات من قبل العديد من الشركات، ووفق عدة بنى منها: المتحكمات
8051 وهو أول متحكم مصغر ولبنيته شهرة واسعة، طورته وأنتجته شركة Intel ثم
توقفت عن انتاجه، وتنتج الآن العديد من الشركات متحكمات مطورة عنه ومتوافقة
معه من أشهرها متحكمات شركة Atmel (العائلة AT89xxxx)
كما توجد بنية متحكمات أخرى اكتسبت شهرة كبيرة هي متحكمات PIC والتي تنتجها شركة Microchip وتحمل التسمية PICxxxx.
ولا
زال هناك الكثير من المتحكمات مثل عائلة AVR من Atmel ومتحكمات ARM وكما
تنتج شركات كثيرة أشهرها Motorolla و Cypress و Phillips و TI و Ubicom
وغيرها الكثير متحكمات أخرى.

يكفي كلاماً الآن سنتابع هذه القضايا
فيما بعد وبالتدريج، سنحاول من الآن فصاعداً البدء ببعض التطبيقات العملية،
وسنستخدم متحكمات PIC التي تنتجها شركة Microchip بشكل أساسي مبدئياً
لأنها تبدو الأسهل في التعلم وواحدة من الأشهر من حيث وفرة الموارد
والأدوات ومع ذلك فهي عائلة (أو عوائل) كبيرة وموجهة لطيف واسع من
التطبيقات.
سنتعرف في المرة القادمة على بنية هذا المتحكم (متحكمات PIC) كمثال جيد عن المتحكمات المنتشرة حالياً. فما رأيكم بهذا الاختيار؟!
__________________


عدل سابقا من قبل م/حسن المصري في الخميس 28 أبريل - 20:51 عدل 3 مرات
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
http://eioe.forum.st
ايمن الروبى
عضو جديد

avatar

صورة بياناتي
تاريخ التسجيل : 22/04/2011
بلد الإقــامة : مصر
المـهــــــنة : مدرس
الجـــــــنــــــــس : ذكر
المشـــــاركــــات : 1

مُساهمةموضوع: رد: المتحكمات المصغرة microcontroller    الأربعاء 27 أبريل - 12:15

شكراااااااااااااااااااااااااااااا
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
 
المتحكمات المصغرة microcontroller
الرجوع الى أعلى الصفحة 
صفحة 1 من اصل 1

صلاحيات هذا المنتدى:لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى
مصراوي للإلكترونيات وخدمات الصيانة :: منــتديـــات الصيــــــانة والألكتــــرونيات :: الصيــــــانة وشروحات الألكتــــرونيات-
انتقل الى: