ÖZET

Günümüzde elektronik cihazlara olan talep arttığı oranda aynı cihazların fonksiyonlarında da artış meydana gelmiştir. Örneğin 90’lı yılların sonunda hatta 2000’li yılların başlarında sadece sesli ya da yazılı iletişim, ihtiyacımızı karşılarken günümüzde yurtdışındaki arkadaşlarımızla dahi görüntülü konuşur olduk. Teknolojideki bu hızlı gelişim üreticileri dolayısıyla mühendisleri daha küçük ama daha fonksiyonel cihazlar üretmeye zorladı. İlk olarak Mikro işlemci üretildi ancak hafızasının ve İ/O birimlerinin ayrı olması boyut olarak küçük cihazlar üretmeye elverişli değildi. Mikro işlemci, hafıza ve İ/O birimlerinin tek bir entegrede birleştirilme düşüncesi Mikro denetleyicileri ortaya çıkardı.

1.Mikro denetleyici nedir?

Özet bölümünde de bahsedildiği gibi Mikro denetleyiciler, Mikro işlemci ve ona bağlı birimlerin bir arada bulunduğu bir entegredir. Mikro denetleyici bir bilgisayar sisteminin içerisinde bulunması gereken tüm birimleri tek bir tümleşik devre içerisinde birleştiren elemandır. Kullanımı, mikroişlemciye göre çok daha yaygındır. Otomasyon ve kontrol sistemleri için çok kullanılışlıdır.[4] 2.Mikro denetleyicilerin genel özellikleri;

• Programlanabilir paralel giriş/çıkış
• Programlanabilir analog giriş/çıkış
• Seri giriş/çıkış
• PWM- pulse width modulation
• Interrupt ( Harici ve timer ile )
• RAM, ROM gibi bellek üniteleri
• Harici bellek arabirimi
• Timer

3.Mikro işlemci ile Mikro denetleyici arasındaki farklar nelerdir?

Mikro işlemci*Sadece CPU içerir diğer birimler ayrıca bağlanır. *Pahalıdır. *Çok yönlüdür. *Genel amaçlıdır.   *Bilgisayarlarda kullanılır.

Mikro denetleyici *CPU ve diğer birimler tek bir çipte bulunur. *Ucuzdur. *Tek amaçlıdır. *Elektronik cihazların çoğunda mevcuttur.

4.Mikro denetleyici Mimarisi

Mikro denetleyiciler genelde Harvard mimarisine uygun tasarlanırken, Von Neuman mimarisi daha çok kişisel bilgisayarlarda (pc) tercih edilmektedir.[3] Harvard mimarisi: Bu mimari türünde veri ve komutlar farklı belleklerde tutulurlar. Veriler RAM , komutlar ROM bellekte tutulurlar. Aynı zamanda veri ve komutlar farklı iletişim kanallarıyla iletilirler. Von Neuman mimarisinde ise bu durumun tam aksi söz konusudur. Komut işleme tekniği açısından ise iki türlü mimari söz konusudur;

• RISC (Reduced Instruction Set Computer)
• CISC (Complex Instruction Set Computer)

5. Mikro denetleyici tarih içindeki yeri

General Instrument firması 1970’li yıllarda ilk mikro denetleyiciyi üretir. General Instrument, firmasının mikro elektronik bölümünü satar ve bu bölüm Arizona Microchip Technology adını alır. Aynı zaman diliminde Atmel, İntel, Motorola,Texas Instrument firmaları tarafından da mikro denetleyici üretilir.

Mikrodenetleyicilerin Kullanım Alanları[1]

 

Mikrodenetleyiciler teknolojinin ilerlemesi ile  günlük hayatta kullandığımız pek çok cihaz içerisine girmiş durumdadır. Öyle ki mikrodenetleyicileri otomobillerde, cep telefonlarında, bilgisayarlar, kameralarda, faks-modem cihazlarında, fotokopi, radyo, TV ve bazı oyuncaklar gibi sayılamayacak kadar pek çok alanda görmekteyiz.

Mikrodenetleyici Programlama Aşamaları[1]

Microchip firmasının ürettiği mikrodenetleyicilere PIC (Peripheral Interface Controller) denilmektedir. PIC serisi entegreler, Assembly, Basic veya C dili ile programlanabilir. Kolaylık ve arayüz bakımından C dili tercih edilse de, Assembly profesyonel anlamda daha çok kullanım alanına sahiptir. Üretici firmanın MicroLab isimli, Assembler dili ile programlamaya olanak sağlayan bir yazılımı mevcuttur.  

Piyasadaki Bazı Mikrodenetleyiciler

Mikrodenetleyici Üreten Firmalar ve Modelleri

Mikrodenetleyici piyasasına hâkim olmuş ve bu piyasanın gelişmesine yardımcı olmuş firmalar ve ürünleri ve firmaları sıralarsak; Microchip, Atmel, Intel, Motorola bu firmalar içerisinde en popüler olanlarıdır. Bunların dışında Maxim-Dallas, Parallax, Philips ve Zilog firmaları da mikrodenetleyici üreticileridir.

Intel 8051 Mikrodenetleyici Modeli

8051 Mikrodenetleyicileri ilk olarak Intel tarafından 1980 yılında üretilmiştir. Eski bir ürün olmasına rağmen, hem kendisi, hem de yapısı temel alınarak üretilmiş diğer işlemciler bugün geniş bir kullanım alanına sahiptir. Harvard bilgisayar mimarisine sahiptir. Microchip(PIC) firmasının karşısındaki bir mimari yapının adıdır.

Piyasada bulunan diğer mikrodenetleyici modellerinin ana mimarisi 8051 entegre sidir. 8 bitlik mikrokontrolör piyasasında en büyük pazar payına (%40) sahip olan bir mikrodenetleyici ailesinin genel adidir.

 8051 AILESININ TEMEL ÖZELLIKLERI;

8051 çekirdeğinin temel özellikleri şunlardır;

         Kontrol uygulamalarına yönelik 8-bit CPU

         Yoğun Boolean işlemleri yapabilme (tek-bit lojik işlemler) özelliği

         64K Program Hafıza(Program Memory) adres alanı

         64K Veri Hafıza(Data Memory) adres alanı

         4K tümdevre-üzeri(on-chip) Program Hafıza

         128 byte tümdevre-üzeri veri RAM

         ROM veya bazı modellerinde EPROM

         2 tane 16-bit Zamanlayıcı/Sayıcı(Timer/Counter)

         32 tane iki yönlü adresleyebilir I/O (Giriş/Çıkış kanalı) hatları

         Full duplex UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)

         İki öncelik seviyesine sahip 6-kaynak / 5-vektorlu kesme donanım yapısı

8051 ailesi mikro denetleyicilerinin ilk bakışta göze çarpan özellikleri su şekilde sıralanabilir:

Uygun, Hizli ve Güçlü: 8051 çekirdek mimarisi kontrol uygulamaları için gayet uygun olup hızlı ve güçlüdür.

Popüler: 8051 kullanıcıları için birçok kitap, teknik dokümanlar, yazılım ve donanım gereçleri, pek çok İnternet Web Sayfası mevcuttur. Ürün kolay bir şekilde bulunmakta ve desteklenmektedir.

Çok Kaynaklık: Dünya genelinde orijinal 8051 işlemcileri ile çekirdek mimari ve kod uyumlu olan türev işlemciler üreten pek çok kaynak firma bulunmaktadır. Bunlara örnek olarak INTEL, PHILIPS, SIEMENS, AMD, DALLAS, ATMEL, OKI, MATRA-HARRIS, HYUNDAI, ANALOG DEVICES firmaları sayılabilir.

Sürekli Gelistirme: 1980 lerden bugüne silikon ve tasarım olarak sürekli geliştirilen 8051’lerin hızları, işlem güçleri, on-chip çevre birimleri sayısı ve çeşitliliği artmıştır.

Geniş Yelpaze ve Uyumluluk: Çok değişik 8051 ürünleri olmasına karşın, komut seti (binary code) seviyesinde bütün ürünler birbiri ile uyumludur. Yani yazılmış olan standart bir program bir başka firmanın ürünü olan işlemci üzerinde de çalışmaktadır. Bu uyumluluk kolaylık ve esneklik program geliştirme araçlarında, eğitimde ve yazılım desteğinde de bulunmaktadır

Microchip PIC Mikrodenetleyici Modeli

Microchip firmasının ürettiği ve adına PIC – Peripheral Interface Controller  (çevresel ünite denetleme ara birimi ) olarak tanıttığı denetleyici ailesidir. PIC modelleri ülkemizde fiyatı ucuz ve kolay ulaşılabilir olmasından dolayı denetleyiciler içerisinde en çok kullanılan üründür. Bu kullanım sıklığı yüzünden oldukça fazla kaynak bulunmaktadır.

Microhip adlı bir Amerikan yarı-iletken firmasının üretmiş olduğu 8 bitlik mikrodenetleyici ailesinin genel adıdır. Şu sıralar piyasada PIC16F84, PIC16F877, PIC16F628, PIC18F452 gibi modelleri revaçtadır.

1989’da ilk piyasaya sürülen aile PIC16C5X serisiydi.

Temel Özellikleri

* Çalışma gerilimi 2 V – 5.5 V ‘tur.
* 4 MHz – 20 MHz arasındaki hızlarda çalışabilir.
* PIC16F84 1 Kbyte ‘lık bir program belleğine sahiptir. Bellek hücrelerinden her birinde 14 bitlik veri saklayabilir.
* Program belleği elektriksel olarak yazılıp silinebilir ( flash), programın çalıştığı sırada ise sadece okunabilir.
* PIC16F84 ‘ün iki banktan meydana gelen 68×8 byte ‘lık bir RAM belleği vardır.
* PIC CPU sunun çalışmasını kontrol eden RAM bellekteki file register ‘lardır.
* File register ‘ların haricindeki bellek alanı ise normal RAM bellek olarak kullanılır.
* PIC16F84 64 byte ‘lık bir EEPROM veri belleğine sahiptir.
* PIC16F84 mikrodenetleyicisinin 13 tane I/O protundan 5 tanesi A portu (RA0 – RA4),
8 tanesi de B portudur (RB0 – RB7).

Atmel AVR Mikrodenetleyici Modeli

8051 iç mimarisi ile yapılmış bir mikrodenetleyici modelidir. Piyasanın en büyük payına sahip firmalardan biridir ve Microchip’in PIC serisi ile büyük rekabet  içindedir. Atmel firması, son zamanlardaki büyük atılımları ile isminden sıkça bahsettirdi ve özellikle karmaşık projelerde çok tercih edilen bir denetleyicidir. Ülkemizde bulunması biraz zor ve programlanması daha maliyetli olduğundan dolayı PIC’e göre daha az tercih edilse de Dünyada ve Türkiye’de geleceği açık alandır.

AVR, Atmel firmasının üretmiş olduğu 8 bitlik RISC mimarisine sahip mikrodenetleyicidir.
Ucuz ve hızlı çalışan bir mikrodenetleyici olup, gelişmiş özellikleri bulunmaktadır. 2 KB ile 128 KB arasında değişen kapasitelerde yazılıp-silinebilen belleğe sahiptir.

Atmel mikrodenetleyicileri birkaç guruba ayrılabilir:

• AT90Sxxxx: klasik AVR`ler, yeni tasarımlar için önerilmemektedir.
• ATtiny: en az seviyede giriş/çıkışlı, küçük bellekli, ucuz ve az güç harcayan gurup
• ATmega: ayni çekirdek ama daha fazla bellek ve daha fazla giriş çıkışlı, 100-pinliye kadar paket
• Diger Özel denetleciler: mesela LCD denetleciler, akü şarj denetleyicileri

 

 

Yukarıdaki özelliklere sahip bir ürünün fiyatı yaklaşık 21 TL

Furkan YETGİN ‘e ve İ.Erdem TURAN ‘ a teşekkürler…