마이크로 컨트롤러와 프로그램

** OrCad 사용방법.

 

OrCad에서 저장 시 저장경로에 가능한 한글과 빈칸을 넣지 않는다.

 

OrCad는 PCB에 실습을 하기 전에 먼저 회로도를 그려보는데 쓰인다..

 

첨부된 매뉴얼을 읽고 대략적인 조작법을 익혀보자.

마이크로 컨트롤러와 프로그램

학습목표 : 마이크로 컨트롤러의 종류와 특성을 이해한다.

프로그램의 종류와 해당 하드웨어를 이해한다.

 

마이크로 프로세서(Micro Processor Unit)

- 마이크로컴퓨터에 사용된 단일 Chip CPU

Hardware적 구조:CPU+I/O 장치

- 용도: 마이크로 컴퓨터 시스템의 CPU로 가장 일반적으로 사용되는 컴퓨터 시스템에서 Date의 처리에 적합

ex) 8051

 

마이크로컨트롤러(MCU)

- MPU의 CPU기능 + 메모리(ROM, RAM), I/O제어 회로 등을 하나의 칩에 내장

- 단일칩, one-chip 마이크로 컴퓨터, 임베디드 마이크로 컨트롤러라고도 함.

- Hardware 구조: CPU + Memory, I/O 등

- 용도 : 시스템의 입출력 제어용

ex) Atmega, ARM, Coretex M3, PIC, DSP

 

* - 이를 제어하기 위해 C언어를 공부한다.

- 사람이 이해하기 편할수록 고급언어, 기계어에 가까울수록 저급언어이다.

- 주기억장치는 전기적인 신호로 정보를 전달하고 보조기억장치는 물리적인 신호를 쓴다.

 

<구조 및 용도에 의한 분류>

 

General Purpose u-processor

(범용 마이크로프로세서)

- 일반적으로 일컬어지는 마이크로프로세서

- CPU의 기능만을 갖추고 있다.

- CPU: Register Set, ALU(Arithmetic and Logic Unit), CLU(Control Logic Unit)

 

Single chip or One chip u-Computer

- CPU 기능 + Memory, I/O Interface회로를 하나의 Chip에 내장시킨 u-Processor

- 기본적인 컴퓨터의 기능을 갖추고 있다.

- 시스템 제어용으로 주로 사용된다.

- Bit-slice u-Processor

- 2 Bit 또는 4 Bit의 기본 구성 단위로 되어 있는 u-Processor

- 미니컴퓨터의 설계, 실험실 수준에서의 CPU설계 등에 사용

 

<Bit 수에 의한 분류>

 

한 번에 처리할 수 있는 Date Bit의 수에 따라 4, 8, 16, 32, bit 형으로 분류

반도체 기술의 발달에 따른 흐름

PMOS, NMOS, CMOS, Schottky TTL, HMOS, CHMOS, HCMOS, XMOS형

* MOS(meter onside silicon)

MOS의 차이는 반도체 공정에 따라 발생한다.

 

<명령어 구조에 의한 분류>

 

CISC(complex Instruction Set Computer)

- 많은 수의 명령어- 일반적으로 100~250개의 명령어

- 몇몇 명령어는 특별한 동작을 수행하며 자주 사용되지 않는다.

- 다양한 어드레싱 모드- 일반적으로 5~20가지의 모드

- 가변 길이 명령어 형식

- 메모리의 피 연산자를 처리하는 명령어

 

RISC(Reduced Instruction Set computer)

- 상대적으로 적은 수의 명령어 및 Addressing Mode

- 메모리 참조는 load와 store명령으로 제한된다.

- 모든 동작은 CPU의 레지스터 안에서 수행된다.

- 고정된 길이 명령어 형식으로 Decoding이 간단하다.

 

폰 노이만 방식

- 폰 노이만 - 최초의 프로그램 내장형 컴퓨터를 고안한 수학자

- 폰노이만이 고안한 방식은 50년이 넘은 지금까지 컴퓨터의 근본 원리

- Inter과 AMD의 마이크로프로세서

 

폰 노이만 방식의 컴퓨터

- 실행할 프로그램

- 데이터를 저장할 메모리

- 메모리에 저장된 프로그램을 실행할 프로세서

- 프로그램과 데이터를 메모리에 입력시키는 입력 장치

- 프로세서에서 프로그램을 실행한 결과를 출력하는 출력 장치로 구성

- 이중가장 핵심은 메모리와 프로세서

- 프로세서가 입출력 장치를 메모리의 일부라고 간주 함.

- 결국 컴퓨터는 프로세서와 메모리로 구성된 단순한(?) 기계

 

마이크로 컨트롤러의 특징

 

1. 소형, 경량화가 가능

다양한 프로그램으로 응용범위와 주변 소자 수를 대폭 줄일 수 있어 회로가 간단.

2. 가격이 저렴

하나의 칩 안에 입/ 출력포트, 직/병렬통신, 기억소자, 카운터/타이머 등을 내장

3. 타 시스템과의 이식성이 뛰어나다.

작은 변경 혹은 기능의 추가를 쉽게 달성할 수 있어 다양한 용도로 활용된다.

 

4. 신뢰성이 높다.

시스템 구성 소자 수가 적어 신뢰성이 높다.

 

응용분야

 

1.산업분야

모터제어, 로봇공학, 프로세서 제어, 수치제어, 지능형 변환기 등

2.계측 분야

액체/가스 크로마토그래프, 의료용 계측기, 오실로스코프

3.가전분야

비디오 레코더, 레이저 디스크 구동부, 비디오 게임, 전자렌지, 에어컨

4.유도 및 제어분야

미사일 제어, 지능형 무기, 우주선 유도 제어

5.데이터 처리분야

플로터, 복사기, 프린터, 하드디스크 구동부

6. 정보통신 분야

모뎀, 지능형 카드 제어

7. 자동차 분야

점화제어, 변속기 제어, 연료분사제어, 브레이크 제어

 

 

PROGRAM

 

 

 

Software의 대 분류

 

응용 소프트웨어: 사용자 관심의 특별 형태의 작업을 처리하는 프로그램.

시스템 소프트웨어: 운영체계 및 응용 소프트웨어를 지원하는 프로그램.

 

Utility

작지만 제한된 능력을 가진 유용한 프로그램

디스크 조각 모음, 압축, 암호 해제, 바이러스 검사

응용 프로그램 실행기, 텍스트 편집기

 

BIOS

Basic Input Output system

컴퓨터의 H/w와 S/W사이를 중계하여 입/출력을 관장하는 소프트웨어

컴퓨터를 처음 부팅 할 때부터 전원을 끌 때까지 모든 동작을 제어하는 프로그램

컴퓨터를 부팅할 때 시스템을 자기 진단하여 고장유무를 판단

디스크 드라이버, 모니터, 키보드 등과의 기본적 연결 상태를 설정해 준다.

 

RAM

Random Access Memory

필요할 경우 data를 쓰고 지우고 할 수 있는 기억장치

휘발성을 메모리이다. 저장을 하지 않으면 지워진다.

 

SRAM(STATIC RAM)

전원이 나가도 계속해서 저장된 Data를 유지

읽기/쓰기 시간이 DRAM에 비해서 빠름

비싸다는 단점이 있다.

 

DRAM(Dynamic RAM)

저장된 Data를 유지하기 위해서는 일정 시간 간격 Refresh가 필요

가격이 SRAM에 비해 저렴하다.

 

 

ROM(Read Only Memory)

저장된 Data를 읽을 수만 있고 쓸(변경할) 수 없는 메모리

데이터를 한번 쓰면 변경할 수 없다.

 

EPROM(Erasable Programmable ROM)

자외선을 이용하여 저장된 Data를 지운다.

 

EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)

전기적인 힘을 이용하여 저장된 데이터를 지운다.

 

Flash Memory RAM

Block 단위로 데이터를 지울 수 있고, 프로그램 할 수 있는 Memory

Block 단위로 쓰기, 지우기가 가능하므로 속도가 빠르다.

지속적으로 전원이 공급되는 비 휘발성 Memory

 

Cashe Memory

CPU와 Memory (DRAM)의 가운데 위치 또는 동일 chip내에 위치

Access time을 향상하여 시스템 전체의 실행 속도향상

주로 Static RAM을 사용

 

마이크로 컨트롤러.hwp