Часть 14 Компьютеры, контроллеры и каналы передачи данных



==989

Здесь и в Части 15   рассматриваются компьютеры и контроллеры ( их часто называют микрокомпьютеры и микроконтроллеры ). Тема очень велика, и попыток описать её полностью не будет. Вместо этого внимание будет сконцентрировано на электронных аспектах:

1. как подключать внешние компоненты к компьютеру, и
2. как превратить микроконтроллер во «встроенный» элемент внутри какого-то прибора.

Кроме того, здесь рассматриваются компьютеры и шины данных ( канал для обмена информацией ), чтобы понимать, как они функционируют, и как получить работающий механизм обмена данными. Обозначенный вопрос требует базового знакомства с архитектурой компьютеров, памятью, временнЫми диаграммами обмена на шине и набором команд. Работа с аппаратурой будет проиллюстрирована кодом обмена данными с выходным «портом» на параллельной шине данных ^_1 . В конце будет дан краткий обзор популярных последовательных шин данных: FireWire, USB, CAN-bus, Ethernet.

Часть 15   посвящена микроконтроллерам - замечательным недорогим микросхемам, которые позволяют добавить немного интеллекта практически в любое электронное устройство.

Терминология

Мэйнфреймы, ЦПУ, миникомпьютеры, микрокомпьютеры, микропроцессоры, микроконтроллеры. Что означают эти термины? Все эти сбивающие с толку имена - историческое наследство. Понятие «микрокомпьютер» стало восторженной реакцией на появление компьютера, чей центральный процессор ( ЦПУ или CPU ) удалось разместить в одной микросхеме ( «микропроцессор» ). Одна ИМС заменила основную составную часть «миникомпьютера» или «мэйнфрейма» - плату, набитую жёсткой логикой.

Это события давно минувших дней. Теперь уже заметная разница лежит между компьютерами , которые используются в основном для обработки данных, и контроллерами , которые входят в состав других электронных приборов, компьютерами не являющихся. Примерами первых служат рабочие станции, ноутбуки, суперкомпьютеры, а контроллер - просто микросхема, которая может стоять в зубной щётке, весах, TV-приставке и т.п. ^_2 . В общем случае микропроцессоры, стоящие в компьютерах, оптимизированы для вычислений, дороги, нуждаются в поддержке сложных «чипсетов». Микроконтроллеры, напротив, разменивают вычислительные возможности на возможности автономной работы, предпочитая иметь внутри столько периферийных блоков, сколько лезет на кристалл. Микроконтроллеры недороги, имеют малое потребление и полностью самодостаточны. Процесс миниатюризации компьютеров в несколько драматической форме показан на рис. 14.1 ^_3 .

Иначе говоря, компьютеры, о которых идёт речь в данной части, не обременяют пользователя подробностями о своей конструкции: ни о памяти, дисках, платах ввода-вывода, ни о системном и низкоуровневом программировании. Обо всех этих элементах уже позаботился производитель компьютера и поставщики программного обеспечения. Пользователю остаётся заниматься только нестандартными интерфейсами и собственно прикладным программированием. В отличие от больших машин, микроконтроллеры потребуют от разработчика не только вникать в схемотехнику, но и писать [* как минимум вникать и адаптировать ]   базовое программное обеспечение. Производители компьютеров обычно заинтересованы в обеспечении базового и вспомогательного ПО ( а иногда и периферийного оборудования ), как части вычислительной системы. Полупроводниковые же компании, выпускающие микроконтроллеры, считают своей основной задачей только производство всё более мощных кристаллов и маркетинг.



==989