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MCU

MCU微控制器由于整合多种IC 元件(包括ROM、RAM、CPU、I/O..等),可说是一种系统单晶片(System on a Chip)的展现,主要分为4bit、8bit、16bit、32bit、64bit 等产品。微控制器的应用领域相当广泛,包括汽车、通讯、电脑、多媒体、商业机器马达控制、医疗仪器及消费性电子产品等,都使用到微控制器。[1]MCU其实就是一个微型的电脑,麻雀虽小五脏俱全,因此能够搭配在任何电子产品上,依照规格的不同,具有不同等级的记忆与运算功能。[2]

技术原理MCU同温度传感器之间通过I2C总线连接。I2C总线占用2条MCU输入输出口线,二者之间的通信完全依靠软件完成。温度传感器的地址可以通过2根地址引脚设定,这使得一根I2C总线上可以同时连接8个这样的传感器。本方案中,传感器的7位地址已经设定为1001000。MCU需要访问传感器时,先要发出一个8位的寄存器指针,然后再发出传感器的地址(7位地址,低位是WR信号)。传感器中有3个寄存器可供MCU使用,8位寄存器指针就是用来确定MCU究竟要使用哪个寄存器的。本方案中,主程序会不断更新传感器的配置寄存器,这会使传感器工作于单步模式,每更新一次就会测量一次温度。 要读取传感器测量值寄存器的内容,MCU必须首先发送传感器地址和寄存器指针。MCU发出一个启动信号,接著发出传感器地址,然后将RD/WR管脚设为高电平,就可以读取测量值寄存器。 为了读出传感器测量值寄存器中的16位数据,MCU必须与传感器进行两次8位数据通信。当传感器上电工作时,默认的测量精度为9位,分辨力为0.5 C/LSB(量程为-128.5 C至128.5 C)。本方案采用默认测量精度,根据需要,可以重新设置传感器,将测量精度提高到12位。如果只要求作一般的温度指示,比如自动调温器,那么分辨力达到1 C就可以满足要求了。这种情况下,传感器的低8位数据可以忽略,只用高8位数据就可以达到分辨力1 C的设计要求。由于读取寄存器时是按先高8位后低8位的顺序,所以低8位数据既可以读,也可以不读。只读取高8位数据的好处有二,第一是可以缩短MCU和传感器的工作时间,降低功耗;第二是不影响分辨力指标。 MCU读取传感器的测量值后,接下来就要进行换算并将结果显示在LCD上。整个处理过程包括:判断显示结果的正负号,进行二进制码到BCD码的转换,将数据传到LCD的相关寄存器中。 数据处理完毕并显示结果之后,MCU会向传感器发出一个单步指令。单步指令会让传感器启动一次温度测试,然后自动进入等待模式,直到模数转换完毕。MCU发出单步指令后,就进入LPM3模式,这时MCU系统时锺继续工作,产生定时中断唤醒CPU。定时的长短可以通过编程调整,以便适应具体应用的需要。

MCU 优缺点和适用领域,MCU 自身集成FLASH 和RAM,上电程序即可从片上FLASH 运行,速度快,程序可加密,但是受限片内的FLASH 和RAM 容量的大小,他的处理能力有限,适合用在高度集成,尺寸,功耗等受限制的控制领域。[3]


影片

微控制器 (MCU) 实作 (STM32F7)


参考资料

  1. MCU04.04.2021 MoneyDJ理财网
  2. 一分钟看懂MCU(微控制器)04.27.2010 孙庆龙的投资部落格
  3. MCU 优缺点和适用领域03.01.2020 泪雪网