Công nghệ điện tử ứng dụng trong đời sống, mang lại sự tiện lợi, hiệu năng công việc cao. Với những người làm trong lĩnh vực kỹ thuật điện tử cần hiểu về những chi tiết, cấu tạo thiết bị để vận hành hệ thống hiệu quả. Vi điều khiển là bộ phận quan trọng trong hệ thống, máy móc.
Bạn đã hiểu: “Vi điều khiển là gì?” hay chưa? Vi điều khiển được chia thành mấy họ. Vi điều khiển và vi xử lý khác nhau như thế nào? Bài viết dưới đây của Batiea sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về vi điều khiển quan trọng trong các hệ thống.
Vi điều khiển là gì? Chức năng của vi điều khiển
Vi điều khiển được hiểu là một máy tính thu nhỏ, với các chức năng được tích hợp trên 1 con chip, bảng mạch. Con chip được tích hợp trong các thiết bị, để điều khiển thiết bị điện tử.
Thực chất, vi điều khiển là 1 hệ thống bao gồm vi xử lý, các khối ngoại (bộ nhớ, module vào ra, các module biến đổi tần số…).
Vi điều khiển (VDK) còn được gọi là bộ điều khiển nhúng, có nhiệm vụ kiểm soát các thiết bị mà chúng nhúng vào. Ví dụ như: máy tính, máy giặt, tivi, điều hòa, điện thoại… hay lớn hơn là hệ thống tự động hóa, dây chuyền sản xuất tự động,…
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của vi điều khiển
Để hiểu rõ hơn về VDK, chúng ta sẽ tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chúng như thế nào?
Cấu tạo của chip điều khiển
Về cơ bản, cấu tạo của bộ chip điều khiển sẽ bao gồm các chi tiết sau:
- CPU: Bộ não của vi mạch điều khiển, chức năng nạp thông tin, tìm lệch, giải mã, thực thi lệnh. CPU sẽ liên kết tất cả các chi tiết của vi mạch để điều khiển tạo thành 1 thể thống nhất.
- Bộ nhớ: Chức năng được sử dụng để lưu trữ thông tin, chương trình, các lệnh… Bộ nhớ này thường có dung lượng RAM hoặc ROM nhất định để lưu thông tin, bộ nhớ flash để lưu mã nguồn chương trình.
- Cổng đầu vào/ đầu ra: Tiếp nhận thông tin và giao tiếp với các thiết bị ngoại vi.
- Cổng nối tiếp: Loại cổng song song nối tiếp và liên kết với các thiết bị ngoại vi khác.
- Bộ đếm thời gian: Một bộ vi chip điều khiển có thể có nhiều bộ đếm bên trong. Chức năng chủ yếu của bộ đếm là đồng hồ, xung phát,… sử dụng để đếm các xung bên ngoài.
- Bộ chuyển đổi digital sang analog và ngược lại: chuyển đổi tín hiệu vật lý sang tín hiệu số.
- Điều khiển ngắt: Có thể ngắt bên ngoài hoặc bên trong một chương trình làm việc.
- Khối chức năng đặc biệt: Cho một số loại máy móc đặc biệt.
Nguyên lý làm việc của chip điều khiển
Chip điều khiển hoạt động bằng cách tiếp nhận tín hiệu số từ các thiết bị ngoại vi khác rồi chuyển đổi thành tín hiệu analog, truyền đến CPU để xử lý thông tin. Tại đây, CPU sẽ tiến hành phân tích, tổng hợp thông tin và lựa chọn chương trình. Chương trình nguồn sẽ được lấy ra từ bộ nhớ, truyền đổi tín hiệu analog thành tín hiệu số - lệnh điều khiển ra các thiết bị ngoại vi bên ngoài.
▷ Xem thêm:Hệ thống điều khiển công nghiệp - ICS là gì? Đặc điểm và thành phần
Phân loại vi điều khiển hiện có
Có thể phân loại vi điều khiển dựa trên nhiều yếu tố, nhiều kiểu khác nhau. Cụ thể, có thể phân loại chip điều khiển thành các dạng sau đây:
- Phân loại theo độ dài thanh ghi: Thường chúng ta sẽ chia bộ vi điều khiển thành các loại 8 bit, 16 bit, 32 bit,… Khả năng ghi nhớ và lưu trữ thông tin của bộ xử lý.
- Phân loại theo cấu trúc thiết kế: Hiện nay, các cấu trúc thiết kế vi điều khiển dựa trên các kiến trúc như: CISC và RISC. Trong đó, CISC có cấu trúc lệnh phức tạp, RISC có cấu trúc lệnh đơn giản hơn.
- Kiến trúc Harvard và Von-Neumann: Bộ vi điều khiển theo kiến trúc Harvard sẽ sử dụng chương trình với bộ nhớ riêng biệt. Trong khi, Von-neumann sử dụng bộ xử lý và bộ nhớ chung.
Sự khác biệt của vi điều khiển và vi xử lý như thế nào?
Hiện nay, khá nhiều người nhầm lẫn giữa vi điều khiển và vi xử lý. Vậy, 2 thuật ngữ này giống và khác nhau như thế nào?
Giống nhau giữa VDK và vi xử lý: Đều thực hiện chức năng điều khiển và kiểm soát máy tính, các thiết bị ngoại vi, cùng có kích thước khá nhỏ.
Khác nhau giữa VDK và vi xử lý:
- VDK có thể hoạt động độc lập và tương tác bên ngoài với thiết bị ngoại vi. Còn vi xử lý tiếp nhận và xử lý thông tin.
- VDK là tổ hợp của nhiều vi xử lý và các bộ nhớ, thành phần khác. Vi xử lý hoạt động được cần có sự hỗ trợ của bộ nhớ và các chi tiết khác.
- VDK quan trọng phần hiệu năng và công xuất. Trong khi vi xử lý tập trung vào hiệu năng làm việc.
VDK là chi tiết quan trọng trong thiết bị, máy móc tự động hóa. Hiểu về VDK giúp việc vận hành thiết bị, sửa chữa sự cố hay lựa chọn thiết bị lắp đặt ban đầu hiệu quả. Hy vọng những chia sẻ trên đây của Batiea sẽ hữu ích, giúp bạn đọc hiểu rõ về vi điều khiển tự động.
