Introducere in MicroControllere

Introducere in MicroControllere

Circumstantele în care ne gasim astazi în domeniul microcontrolerelor si-au avut începuturile în dezvoltarea tehnologiei circuitelor integrate. Aceasta dezvoltare a facut posibila înmagazinarea a sute de mii de tranzistoare într-un singur cip. Aceasta a fost o premiza pentru productia de microprocesoare, si primele calculatoare au fost facute prin adaugarea perifericelor ca memorie, linii intrare-iesire, timer-i si altele. Urmatoarea crestere a volumului capsulei a dus la crearea circuitelor integrate. Aceste circuite integrate contin atât procesorul cât si perifericele. Asa s-a întâmplat cum primul cip continând un microcalculator, sau ce va deveni cunoscut mai târziu ca microcontroler a luat fiinta.

Istorie

Este anul 1969, si o echipa de ingineri japonezi de la compania BUSICOM sosesc în Statele Unite cu cererea ca unele circuite integrate pentru calculatoare sa fie facute folosind proiectele lor. Propunerea a fost facuta catre INTEL, iar Marcian Hoff a fost desemnat responsabil cu acest proiect. Pentru ca el era cel ce avea experienta în lucrul cu un calculator (PC) PDP8, i-a venit sa sugereze o solutie diferita fundamental în locul constructiei propuse. Aceasta solutie presupunea ca functionarea circuitului integrat este determinata de un program memorat în el. Aceasta a însemnat ca configuratia ar fi fost mult mai simpla, dar aceasta ar fi cerut  mult mai multa memorie decât ar fi cerut proiectul propus de inginerii japonezi. Dupa un timp, cu toate ca inginerii japonezi au încercat sa caute o solutie mai simpla, ideea lui Marcian a câstigat, si a luat nastere primul microprocesor. În transformarea unei idei într-un produs finit, Frederico Faggin a fost de un ajutor major pentru INTEL. El s-a transferat la INTEL, si doar în 9 luni a reusit sa scoata un produs din prima sa conceptie. INTEL a obtinut drepturile de a vinde acest bloc integral în 1971. În primul rând ei au cumparat licenta de la compania BUSICOM care nu au avut idee ce comoara avusesera. În timpul acelui an a aparut pe piata un microprocesor numit 4004. Acela a fost primul microprocesor de 4 biti cu viteza 6000 operatii pe secunda. Nu mult dupa aceea, compania americana CTC a cerut de la INTEL si de la Texas Instruments sa faca un microprocesor pe 8 biti pentru folosinta în terminale. Cu toate ca CTC a renuntat la aceasta idee pâna la sfârsit, INTEL si Texas Instruments au continuat sa lucreze la microprocesor si în aprilie 1972 a aparut pe piata primul microprocesor de 8 biti sub numele de 8008. Putea sa adreseze 16Kb de memorie si avea 45 de instructiuni si viteza de 300.000 de operatii pe secunda. Acel microprocesor a fost predecesorul tuturor microprocesoarelor de astazi. INTEL au continuat dezvoltarile lor pâna în aprilie 1974 si au lansat pe piata microprocesorul de 8 biti sub numele de 8080 ce putea adresa 64Kb de memorie si avea 75 de instructiuni, iar pretul începuse de la 360$.

Într-o alta companie americana Motorola, si-au dat seama repede ce se întâmpla, asa ca au lansat pe piata un microprocesor de 8 biti 6800. Constructor sef era Chuck Peddle si pe lânga microprocesorul  propriu-zis, Motorola a fost prima companie care sa faca alte periferice ca 6820 si 6850. La acel timp multe companii au recunoscut marea importanta a microprocesoarelor si au început propriile lor dezvoltari. Chuck Peddle paraseste Motorola pentru a se muta la MOS Technology si continua sa lucreze intensiv la dezvoltarea microprocesoarelor.

La expozitia WESCON din Statele Unite din 1975 a avut loc un eveniment critic în istoria microprocesoarelor. MOS Technology a anuntat ca produce microprocesoarele 6501 si 6502 la 25$ bucata pe care cumparatorii le puteau cumpara imediat. Aceasta a fost atât de senzational încât au crezut ca este un fel de înselaciune, gândind ca competitorii vindeau 8080 si 6800 la 179$. Ca un raspuns la competitorii lor atât INTEL cât si Motorola au scazut preturile lor în prima zi a expozitiei pâna la 69.95$ pe microprocesor. Motorola intenteaza repede proces contra lui MOS Technology si contra lui Chuck Peddle pentru copierea protejatului 6800. MOS Technology înceteaza de a mai produce 6501 dar continua sa produca 6502. 6502 este un microcontroler pe 8 biti cu 56 de instructiuni si o capabilitate de adresare directa de 64Kb de memorie. Datorita costului scazut, 6502 devine foarte popular, asa ca este instalat în calculatoare ca :KIM-1, Apple I, Apple II, Atari, Comodore, Acorn, Oric, Galeb, Orao, Ultra si multe altele. Curând apar câtiva producatori de 6502 (Rockwell, Sznertek, GTE, NCR, Ricoh si Comodore preiau MOS Technology) ce era în momentul prosperitatii sale vândut la o rata de 15 milioane de microprocesoare pe an!

Altii totusi nu au cedat. Federico Faggin paraseste INTEL, si îsi porneste propria sa companie Zilog Inc.

În 1976 Zilog anunta Z80. În timpul crearii acestui microprocesor, Faggin ia o decizie cruciala. Stiind ca un mare numar de programe fusesera dezvoltate pentru 8080, Faggin îsi da seama ca multi vor ramâne fideli acelui microprocesor din cauza marii cheltuieli care ar rezulta în urma refacerii tuturor programelor. Astfel el decide ca un nou microprocesor trebuie sa fie compatibil cu 8080, sau ca trebuie sa fie capabil sa execute toate programele care deja fusese scrise pentru 8080. În afara acestor caracteristici, multe altele noi au fost adaugate, asa ca Z80 a fost un microprocesor foarte puternic la vremea lui. Putea adresa direct 64Kb de memorie, avea 176 instructiuni, un numar mare de registre, o optiune incorporata pentru reîmprospatarea memoriei RAM dinamice, o singura sursa, viteza de lucru mult mai mare etc. Z80 a fost un succes mare si toata lumea a facut conversia de 8080 la Z80. Se poate spune ca Z80 comercial, a fost fara nici o îndoiala, cel mai de succes micropocesor de 8 biti a acelui timp. În afara de Zilog, alti noi producatori apar de asemenea ca: Mostek, NEC, SHARP si SGS. Z80 a fost inima a multor calculatoare ca: Spectrum, Partner, TRS703, Z-3.

În 1976, INTEL iese pe piata cu o versiune îmbunatatita de microprocesor pe 8 biti numit 8085. Totusi, Z80 era cu mult mai bun încât INTEL curând a pierdut batalia. Chiar daca au aparut pe piata înca câteva microprocesoare (6809, 2650, SC/MP etc.), totul fusese de fapt deja hotarât. Nu mai erau de facut îmbunatatiri importante ca sa-i faca pe producatori sa se converteasca spre ceva nou, asa ca 6502 si Z80 împreuna cu 6800 au ramas ca cei mai reprezentativi ai microprocesoarelor de 8 biti ai acelui timp.

Microcontrolere contra Microprocesoare

Microcontrolerul difera de un microprocesor în multe feluri. În primul rând si cel mai important este functionalitatea sa. Pentru a fi folosit, unui microprocesor trebuie sa i se adauge alte componente ca memorie, sau componente pentru primirea si trimiterea de date. Pe scurt, aceasta înseamna ca microprocesorul este inima calculatorului. Pe de alta parte, microcontrolerul este proiectat sa fie toate acestea într-unul singur. Nu sunt necesare alte componente externe pentru aplicarea sa pentru ca toate perifericele necesare sunt deja incluse în el. Astfel, economisim timpul si spatiul necesare pentru construirea de aparate.