チップ開発の不在では、SCMは、ちょうどそれが特定のプログラムを与えた場合、それは最低限、完全なマイコン制御システムであり、非常に強力な超大規模集積回路を持っている、それがパーソナルコンピュータ（PCマシン）本質的には、差のアプリケーション、マイクロコントローラ・チップ・レベル・アプリケーションは、ユーザは、理論と技術シングルチップアーキテクチャ及び命令セットを理解する必要があり、他のアプリケーションの技術およびシステムチップが含まように、そのようなアプリケーションの特定のチップ設計で、集積回路を設計するために必要な特定の機能。
別のマイクロコントローラは、マイクロコントローラチップの内部構造のハードウェア機能に応じて、すなわち、彼らの技術的特性が異なるため、異なるハードウェア機能とソフトウェア機能を持って、ユーザーがマイクロコントローラのいくつかの並べ替えを使用したい、製品が機能的ニーズを満たすかどうかを知る必要があるとアプリケーションの特性指標を要求しました。技術的な特徴は、本明細書中に製造業者の技術マニュアルから得られる機能的特性、電気的特性、等、及び制御特性、情報ニーズを含みます。ソフトウェア機能、すなわち、我々はコマンド特性マイクロコントローラのアドレス指定、データ処理およびロジック処理、電力要件などの入出力特性に精通している、開発支援システムの機能とコマンド環境を指します。開発支援環境は、命令の互換性と移植性、およびハードウェア・リソース（アプリケーションの開発を支援するソフトウェアリソースを含む）のサポートソフトウェアが含まれています。構造特性と技術的特徴を把握し、独自のアプリケーションを開発するためにMCUの特定のタイプを使用するには必須です。
SCM制御システムは、複雑な電子制御システム回路又はデジタル回路以前に、ソフトウェア制御を実現することができるの使用を置き換え、そしてそのような通信、家電、スマート計測、プロセス制御としてどこでも今可視インテリジェントSCMを可能にすることができ、そして特殊な制御装置など、広くマイクロコントローラのアプリケーションです。確かに、これまでその適用範囲または得られる経済的利益を超えて意味SCMのアプリケーションは、より重要なことは、基本的に従来の制御方法やデザインのアイデアを変更しました。制御技術は、革命で重要なマイルストーンです。
SCMの基本原理
SCMは、プログラムのシングルチップ実装のプロセスは、いわゆるコマンドのセクションがある命令の実行のプロセスが設計されたシングルチップの実行に必要な操作コマンド、種々の形態を書き留めることである、すなわち、それに委託処理タスクを自動化しますそれは人に決定された命令、基本的な動作に対応する命令を与え、マイクロコントローラは、全ての命令を実行することができ、命令はまた、異なるマイクロ命令セット、マイクロコントローラの異なるタイプ、です。
自動的に特定のタスクを完了することができ、マイクロコントローラを有効にするには、問題は、一連の命令（これらの命令は、選択したMCUからの指示を特定し、実行することができなければならない）をコンパイル解決すべきでなければならない、このシリーズの命令セットは、プログラム、プログラムのニーズとなっていますメモリ - 以前にメモリ機能を有する部材に格納されています。多くの部屋は、大きな建物の組成を有するように、命令部に記憶されているようにして複数のメモリセル（記憶の最小単位）によるメモリは、命令フェッチユニットと各部屋の実行に大きな建物がに割り当てられるように唯一の同じ部屋番号、各メモリセルは、限り、我々はストレージユニットのアドレスを知っている、あなたは上の命令を記憶する。この記憶手段を、見つけることができ、アドレスはストレージユニットのアドレスとして知られ、固有のアドレス番号に割り当てる必要がありますそれは、その後行われ、削除することができます。
プログラム命令を取り出し、セクションを実行することができる実行時のプログラムは、通常、プログラム命令が順序のセクションに格納され、順次実行され、マイクロコントローラは、追跡する手段がなければならない場合に命令のアドレス、会員（CPUに含まれる）プログラムカウンタPCが、プログラムの実装の冒頭で、PCは最初の命令は、その後、各コマンドを実行するために得るプログラムアドレスに割り当てられている、PCは自動的に、コンテンツに増加します指示部の長さによって決定される量を増加させる、その命令の実行順序を保証するために、次の命令の先頭アドレスを指すように1、2または3であってもよいです。
MCU組成
MSC-51シリーズのマイクロコントローラでは、例えば、マイクロコントローラ5つの基本的な構成要素によって、中央処理装置CPU、メモリ、入力/出力ポート、タイマ/カウンタ割り込みシステムを含みます。
シングルチップCPUアーキテクチャ
内部マイクロコントローラ51は、演算ユニットは、コントローラと複数のレジスタを備え、8ビットCPUを有しています。
我々は、CPUの内部構造は破線のボックス、内部CPU内であり、上記図から見ることができる。いくつかの論理ユニットALU（ArithmeticLogicユニット）、アキュムレータA（8ビット）、レジスタの8ビットMCS-51マイクロコントローラの動作をB（8ビット）、アドレスレジスタAR（16ビット）（時には命令ポインタ、すなわちIP、16ビットと呼ばれる）プログラム・ステータス・ワードPSW（8ビット）、プログラムカウンタPC、データDR（8ビット）レジスタ、コマンドIR（8ビット）、命令デコーダID、コントローラおよび他の構成要素を登録します。
MCUメモリ
メモリは、格納プログラムおよびデータコンポーネントに使用され、MCS-51マイクロコントローラ・チップの内部メモリは、2つのカテゴリーに、プログラムメモリとデータメモリを含みます。
1、プログラムメモリ（ROM）
一般にプログラムを特徴とする、格納プログラムや固定データを用いによる電力に失われていない長期保存、内部MSC-51シリーズのシングルチッププログラムメモリ空間書き込まれる4キロバイトであり、64キロバイトは、外部に拡張することができます。
図2に示すように、データメモリ（RAM）
主にすべての種類のデータを格納するために使用されます。
長所：ランダムに読み取りまたはアウト、読み込み、書き込み速度、読みやすいです。
短所：電源障害が発生した後、保存された情報が失われます。
SCMパラレルI / O
1、P0ポート
図P0ポート口ライン論理回路。
2、P1口
図に示すP1ポート開口線論理回路。
3、P2ポート
図に示すポートP2ポートライン論理回路。
4、P3ポート
図に示したポートP3ポートライン論理回路。
MCUのクロックとタイミング
図1に示すように、クロック回路
マイクロコントローラのクロック回路は、典型的には2つの形式で来る：内部発振モードと外部の振動モード
MCS-51マイクロ内側シートは、発振器のための増幅器構成を反転高い利得を有し、ピンXTAL1とXTAL2は、この増幅器の入力と出力されます。増幅器に接続された水晶発振器は、自励発振器と内部クロックパルス発振を構成しています。
外部の振動様式は浮動することなく、マイクロコントローラXTAL1、XTAL2端に接続された外部クロック信号を直接端末に導入されることです。
2.タイミング
発振周期：マイクロサイクルの源発振クロック信号を提供します。
クロック周期は：クロックパルス信号がソース発振信号を2で分周した後に形成されています。クロック周期は、発振、すなわち、期間Sの2倍の周期であるので、2拍-P1、P2に分割されています
命令サイクル：CPUの命令実行時間はマシンサイクルで表現（必要となります。
図5に示すタイミング関係。
MCU特徴
シングルチップマイクロプロセッサの登場と移動するための方法が異なるためです。高速コンピューティングマイクロプロセッサ、データ分析および機能を処理する、大記憶容量と他の方向に向かって、汎用コンピュータの性能を向上させるためです。そのインタフェースに対応するためのインターフェース周辺機器およびネットワーク・インターフェースとデザインです。SCMは、柔軟で便利なインターフェイス方向が開発インターフェースコンピュータシステムのアプリケーションを構成し、産業環境での信頼性を向上させるために、環境、工業用計測・制御対象から強化されたコントロールに向かって界面特性です。その結果、マイクロコントローラは、主に、自分の特性があります。
図1に示すように、種の多様性、モデルの範囲
ニーズの多様に対応するために拡張するために年後、種の年を入力します。システム開発者の選択の大きな自由。4,8,16,32にCPU 64、およびいくつかの使用RISC技術から。
2、容量を拡張、パフォーマンスを向上させます
統合は、200万人以上のトランジスタに達しています。バス動作速度は数十マイクロ秒に達しています。30MHzのかさえ40MHzの周波数の作業。命令実行サイクルは数十マイクロ秒に短縮されます。1K、2Kの開発にRAMのメモリ容量、ROM開発32K、64K。
図3に示すように、制御機能を増加させるために、外部インターフェースが延びています
このチップに集積原点内蔵周辺機能。マイクロコントローラは、今日埋め込みRAM、ROMメモリ、およびI / Oインターフェース、並びにA / D、PWM、UART、タイマ/カウンタ、DMA、ウォッチドッグ、SERIALPORT、センサー、ドライバーに加えて、含むオンチップCPUに成長しました、ならびにディスプレイドライバ、キーボード制御、関数発生器、完全なシステムをコンピュータ・アプリケーションの強力な機能を形成するコンパレータなど;
図4に示すように、低消費電力
3V、2V、さらには1V付近までダウン5Vから電源電圧。mAのレベルからLAに現在のレベルをダウン作業。代わりに、CMOS、NMOS、及びHCMOS遷移の製造方法において、
5、アプリケーションソフトウェアパッケージ
これは、標準的なアプリケーション、モデル設計を含むソフトウェアライブラリを提供します。より素早く、簡単にユーザーがマイクロコントローラアプリケーションを開発することができます。週に新製品のアプリケーションの開発を確保することを可能にします。
図6に示すように、システムの拡張および構成
これは、様々なアプリケーションを容易にするように構成された3つのバス構造DB、AB、CB、外部回路を拡張しました。SCMネットワークシステムは、複数のマシンのシステム特性は、具体的にはシリアルバスを開発しました。加えて、特別なセンサは、ネットワークと複数のマシンシステムを構成するように、対話型マルチチャネル・ネットワーク・インターフェースが配置されています。
SCMの動向
1、低消費電力CMOS技術
消費電力8031 630mWの立ち上げ、現在はSCMのMCS-51シリーズは、一般的に、マイクロコントローラのより低電力要件、そして今、さまざまなマイクロコントローラのメーカーが採用している基本的なCMOS（相補型金属として、100mWの約ているとき酸化物半導体プロセス）。80C51（すなわち、高密度金属酸化膜半導体プロセス）とCHMOS（高密度相補型金属酸化膜半導体プロセス）としてHMOSの使用に関する。CMOS低消費電力であるが、しかし、その物理的特性のその動作速度が十分に高いなく、CHMOS高速、低消費電力、これらの機能、バッテリ駆動アプリケーションのような低電力要件に適しが設けられているかを決定。このプロセスは先に、マイクロコントローラ開発期間の主な方法になりますので。
図2に示すように、シングルチップマイクロコンピュータ
従来のマイクロコントローラは、現在一般的に、中央処理装置（CPU）、ランダム・アクセス・データ・メモリ（RAM）、読み出し専用プログラムメモリ（ROM）、割込みシステムインターフェースパラレルとシリアル通信、タイミング回路、集積回路のクロックであります単一のチップ上に、このような/ D変換器として、シングルチップの統合を強化し、PMW（パルス幅変調回路をパルス）、WDT（ウォッチドッグ）は、マイクロコントローラ缶LCD（LCD）ドライバ回路を単一のチップ上に集積され、そのような回路は、さらに、マイクロコントローラユニット、より強力な機能を備えています。でも、SCMベンダーは、独自の特性を備えた単一のチップを作成するために、ユーザの要件に応じて調整することができます。
さらに、本製品は、一般的に小型、軽量で、強く、低消費電力を必要とするマイクロコントローラに加えて、だけでなく、より少ない量を必要が必要です。多くのマイクロコントローラは現在SMD（表面実装）は、システムが小型化の発展の方向を移動させるマイクロコントローラによって構成されるよう、ますます普及前記パッケージの多様を有します。
主流で3、多種共存
今なお種のマイクロコントローラの異なる機能の範囲、依然として主流の80C51マイクロコントローラコア。だから、C8051は、マイクロコントローラのコアの半分を占めました。そして、マイクロチップ社のPICは、発展の勢いを持って、中国台湾HOLTEK社のシングルチップの出力は、その高い品質と低コストの優位性と、近年増加も、命令セット（RISC）を低減し、特定の市場シェアを占めています。同社の製品、いくつかの主要な日本企業専用のマイクロコントローラにMOTOROLA追加。一定の期間内に、このような状況は、独占のマイクロコントローラ支配が相互依存相補を取り、相互に共通の開発の道を強化、存在しませんであり続けるだろう。
SCMの主流の種類と特徴
51マイクロコントローラ
もちろん、最も広く使用されている8ビット・マイクロコントローラは、初心者がマイクロコントローラ学ぶために、その代表的な構成の集中管理に、最初のインテルによって導入、使用および豊富を制御するためのロジックとビット操作機能の多くのバス固有のレジスタを改善するために、最も簡単です「クラシック」の世代のために呼ばれるコマンド体系は、他のデバイスの今後の開発のための基礎を築きました。
特長：
図1に示すように、ビット・オペレーティング・システム、プロセッサビットとして、バイトまたはワードが処理されていないが、ビットによって、ソフトウェアにハードウェアの完全なセットの内部から。このような転送、セット、クリア、テストなどのプロセスによってチップ特殊機能レジスタの一部のためだけでなく、完全に機能するビット論理演算のためだけでなく、使いやすいです。
図2に示すように、オンチップRAM領域はまた、二重機能非常に柔軟な特殊なアドレス範囲を設定しながら、この機能は、間違いなく大きな利便性をユーザに提供します
また、プログラマに利便性をもたらす3、乗算や除算命令、。多くは8つのSCM機能の乗算を持っていない、乗算に、サブルーチンコールの期間にわたって非常に不便コンパイルしています。
短所：
1、AD、EEPROMおよび他の機能は、ハードウェアとソフトウェアの負担を増加させること、拡張によって必要とされます
図2に示すように、単純なI / Oピンは、最大の弱点51台のコンピュータであるが、何も高い出力容量を使用しないものの
図3は、速度は、このようなプログラムとして遅すぎる、特にデュアルデータポインタは、偉大な利便性を提供するために改善することができています
4、保護が悪い、チップを燃やすのは簡単です
MSP430 MCU
16ビット超低消費電力ミックスド・シグナル・プロセッサを販売するテキサス・インスツルメンツMSP430 MCU 1996、人々の最大の明るいスポットは、彼らと低消費電力と高速、非常に柔軟なアセンブリ言語を残しました多くのアドレッシングモード、まれ命令、使いやすいです。主として、その実用化の要求に、多くのアナログ回路、デジタル回路チップ上に集積化マイクロプロセッサは、「シングル・チップ」ソリューションを提供することを目的とします。
特長：
図1に示すように、処理能力、縮小命令セット（RISC）アーキテクチャは、アドレッシングの富、27の簡単な命令（7ソースオペランドアドレス、デスティネーションオペランド4種類のアドレッシングの種類）とコアの数を有していますアナログコマンド、レジスタとデータメモリチップの多数のコンピューティングのさまざまに参加することができ、効率的なテーブルルック処理命令を、より高い処理速度、8MHzの結晶のコマンドは、期間125のNS駆動します。これらの機能は、ソースコードを高効率でコンパイルすることができる可能
図2に示すように、動作速度はは125nsの命令サイクルを達成するために、8MHzの結晶を駆動することができます。データは、幅16ビット、およびハードウェア乗算器多目的は125ns命令サイクル（乗算達成する）デジタル信号処理アルゴリズムの一部（例えば、FFTなど）を達成するために協働
図3に示すように、超低消費電力、MSP430マイクロコントローラ理由は、低消費電力、チップ供給電圧と柔軟かつ制御ランニングクロックを低減するのに独自有するからです。電源電圧は1.8〜3.6Vの電圧で使用されています。したがって、それは1MHzのクロックの条件の下で実行することができ、現在のチップは200〜400uA、オフモードクロック、唯一の最低消費電力0.1uA程度となります
短所：
1、個人的な感情を使用することの難しさ、初心者には適していませんが、情報が比較的小さい、ネットのみの後に実行されている行くことができます
図2は、16ビットマイクロコントローラ、単語単位のプログラムであるとして、大きな命令空間を占め、一部の命令は、実際には6つのバイトを占めます。プログラムの表面上にある間にシンプルですが、PICマイクロコントローラ、比較的大きな足跡
STM32 MCU
STは、マイクロコントローラのメーカーSTM32ファミリによって立ち上げ、業界の友人のすべてのノウハウが、これは高コストMCUは、誰がすべき、との強力な機能です。優れた周辺機器を有しながら、ARMのCortex-Mコアを設計した高性能要件ベースの、低コスト、低消費電力の組込みアプリケーションのために設計された：1μsのビス12 ADC、4メガビット/秒UART、18消費電力との統合でMbit / sのSPIなどは、また当然のことながら、優れた性能を有し、かつ、MSP430は、それらのいくつかよりもわずかに少ない電力であるが、これはそのエンジニア電撃の範囲に影響を与えることはありません。そのシンプルな構造のと、業界でよく知られたその強力な機能と相まってツールを使いやすいので、
特長：
図1に示すように、コア：ARM32は、Cortex-M3CPU、最大72MHzの動作周波数、1.25DMIPS / MHzの、単一サイクルの乗算及び除算ハードウェアビット
2、メモリ：統合オンチップフラッシュメモリ32〜512キロバイト 6〜64キロバイトのSRAMメモリ
図3に示すように、クロック、リセットおよび電源管理：2.0-3.6V電源と駆動電圧のI / Oインターフェース。POR、PDRとプログラム可能な電圧検出器（PVD）。4-16MHz結晶。組み込み8MHzRC工場は、発振回路を調整されました。40 kHzの内部RC発振回路。PLL CPUクロック。32kHzの校正のためのRTC発振器付き
4、デバッグモード：シリアル・デバッグ（SWD）とJTAGインターフェース。高速I / Oポート、11までのタイマーまで、13の通信インタフェースの最大まで112までまで
PICマイクロコントローラ
PICマイクロコントローラ・ファミリは、マイクロチップ社（Microship）製品である、すなわち基本、中級、上級、市場シェアはそれぞれ、最も急成長している単一チップの一方、RISC構造を使用してCPU、33、35、であり、3つのレベルに分割されていますの2つの部分にアクセスプログラムメモリとデータメモリ並列処理、そのような命令パイプライン構造、完全なサイクルへのアクセスを可能にする、速度を実行して、ハーバードデュアルバスアーキテクチャを使用しながら、命令58は、縮小命令セットであります最初は、また、高効率動作の理由の一つであるので、全体的には、命令ごとに1つだけのサイクルだ、命令を実行し、第2のプログラムメモリから次の命令をフェッチ
特長：
図1に示すように、低電圧、低消費電力、駆動能力を有します。PICマイクロコントローラファミリのI / Oポートは、相補プッシュプル出力回路はCMOS出力回路である、双方向性です。I /方向レジスタを設定するためのOピンがそれによってハイレベルの入力及び出力の状態で51 I / Oピンを解く、入力または出力状態を増加させました。
1ピンハイ又はローの形態にかかわらず、入力状態に設定され、ビット2は、ハイインピーダンス状態を外部示し、ビット0に関係なく足のどのレベルの出力状態は、低いを示した集合でありますインピーダンス状態、かなりの駆動能力、25ミリアンペア、20ミリアンペアに高出力電流までの低い吸引電流。51シリーズと比較して、これは大きな利点であります
3、そのままデジタルディスプレイと外部の回路を簡単に駆動することができます。そのA / 10のDは、精度要件を満たすために。オンラインデバッグとプログラミング（ISP）機能付。
短所：
固定アドレス範囲（80〜FFH）に集中していないが、4つのアドレス範囲に分散され、その特殊レジスタ（SFR）51。わずか5専用レジスタPCL、STATUS、FSR、PCLATH、INTCONは、4つのメモリバンクではなく、プログラミングプロセスに表示され、最終的には、専用レジスタに対処するために、繰り返し、すなわち、ステータスレジスタの状態を対応するメモリバンクを選択していますこれは、図6（RP1）のビットおよび5（RP0）が設定またはクリアされているビット。データ転送および論理演算を実行する作業レジスタW（等価直列アキュムレータ51 A）を介して、実質的に有しており、51は、レジスタを介して相互に直接送信されてもよい、PICマイクロコントローラは、このようなボトルネック51より悪いことに、プログラミングでは、この友人は完全に理解します
