back to top

Mikrodenetleyici ve Mikroişlemci Nedir? Mikrodenetleyici Programlama

Herkese merhabalar. Bu yazımızda sizlere mikroişlemci ve mikrodenetleyici nedir, çeşitleri nelerdir, nerelerde kullanılırlar, nasıl programlanırlar gibi konulardan bahsedeceğim.

Mikrodenetleyici ve mikroişlemciyi inceledikten sonra Arduino ile tanışın ! >>>>Arduino ile proje yapmaya başla!
Bilgisayar olarak kullanılabilen Raspberry Pi ile tanışın ! >>>>Raspberry Pi ile proje yapmaya başla !

Mikroişlemci Nedir?

Yapısında bir CPU (Central Processing Unit/Merkezi İşlem Birimi), ön bellek ve input/output (giriş/çıkış) birimleri bulunan devrelere mikroişlemci denir. Özetle mikroişlemci, bilgisayardır. Mikroişlemciler, bulundukları elektronik yapıların beynidir. Bağlı oldukları mekanizmanın kontrolünü sağlarlar.

Mikroişlemcinin beyni CPU‘dur. Veri işleme ve veri akışı bu birim sayesinde gerçekleştirilir. Bu veri işlemleri genellikle CPU’nun içerisinde yer alan ALU (Aritmetik Mantık Birimi)’da uygulanır. Bu birimde sayısal ve lojik işlemler yapılır. Tüm dijital elektronik işlemleri (lojik işlemler ve sayısal işlevler), CPU’ların en temel işlevleridir. CPU’ların içerisinde 8-16-32-64 bitlik register’lar bulunmaktadır. Register’lar, bilgilerin geçici sürede depolanmasını sağlarlar. CPU’lar, mikroişlemcinin hafızasındaki programları bulma, çağırma ve onları çalıştırma görevi görürler.

Mikroişlemciye atılan veriler ilk olarak hafızaya gelir ve burada depolanır. CPU’ların da doğrudan eriştiği birim bellektir. Bellekte iki tane birincil hafıza birimi vardır: RAM ve ROM. RAM (Random Access Memory), geçici hafızadır. Mikroişlemci kapandığı takdirde buradaki veriler silinir. ROM (Ready Only Memory), kalıcı hafızadır ve sistem kapansa dahil buradaki veriler silinmemektedir.

CPU’daki veri akışının aktarılmasını, bellek ve giriş/çıkış birimlerinin bağlantılarını sağlayan 3 çeşit BUS (Veri yolu) vardır, bunlar da Adress BUS, Data BUS, Control BUS. Adress BUS, verinin okunacağı veya verinin yazılacağı bölgeyi belirten adres bilgilerinin taşınmasını sağlar. Tek yönlü bir veri yoludur. Data BUS, CPU’dan bellek ve giriş/çıkış portlarına veya bu birimlerden CPU’ya doğru çift yönlü bir veri hattıdır. Control BUS, mikroişlemcideki birimler arası iletişimi düzenleyen sinyalleri ileten, kontrol eden veri hattıdır. Her mikro işlemcide farklı sayıda hatta sahip Control BUS bulunabilir.

CPU içerisindeki hafıza birimlerine Register denir. İşlemcinin çekirdeğinde olduklarından dolayı verilere ulaşmak daha hızlı gerçekleşir. Kullanım amaçlarına göre özel ve genel çeşitleri vardır.

İlk Mikroişlemci (*)

Tarihteki ilk mikroişlemci, 3 farklı projenin tamamlanmasıyla oluşmuştu. Bu proje grubu INTEL 4004, Texas Instruments firmasının TMS1000’i ve Garrett AiResearch firmasının Central Air Data Computer’ından oluşmaktadır. Garrett’ın Birleşmiş Milletlerin talebi doğrultusunda F-14 Tomcat’in ana uçuş kontrol bilgisayarı için tasarladığı mikroişlemci 1970 yılında tasarlanmış olup kullanıma başlanmıştı. Fakat çok gelişmiş olarak görüldüğü için Birleşmiş Milletler ordusu tasarımın yayınlanmasını 1997 yılına kadar reddetmişti. Texas Instruments (TI) firması ise 4 bitlik TMS1000 mikroişlemcisini üretti ve gömülü sistemlerde daha yoğun çalışmalar gerçekleştirdi. 1971 yılında bir hesap makinesinin tüm işlevlerini tek çip üzerinden gerçekleştirebilen mikroişlemci TMS1802NC de TI tarafından geliştirildi. TI, mikroişlemci için patent başvurusunda bulundu ve Gary Boone, 4 Eylül 1973’te tek çip mikroişlemci mimarisiyle patent aldı.

Mikrodenetleyici Nedir?

Mikrodenetleyici(MCU ve µC), tek bir metal oksit yarı iletken(MOS-MOSFET) tümleşik devre(IC) üzerine kurulmuş, dışarıdan gelen bir veriyi (programı) hafızasına alan, derleyen ve sonucunda da çıktı elde eden bir bilgisayardır. Mikrodenetleyicinin yapısında:

  • CPU
  • RAM
  • ROM
  • I/O Portları
  • Seri ve Paralel Portlar
  • Kristal Osilatör
  • Sayıcılar
  • Bazılarında da A/D (Analog to Digital) ve D/A (Digital to Analog) çeviriciler bulunur.

Mikrodenetleyici ve Mikroişlemci Arasındaki Farklar Nelerdir?

Mikroişlemci ile mikrodenetleyici birbirine karıştırılmamalıdır. Mikrodenetleyiciler, yapılarında mikroişlemcileri de içermektedir. Mikroişlemcilerin yapısında CPU, ön bellek ve I/O portları olmasına karşın mikrodenetleyicilerde ayrıca seri ve paralel portlar, sayıcılar ve çeviriciler (converter) de bulunmaktadır. Mikrodenetleyiciler, gerçek zamanlı uygulamalarda daha başarılı çalışmaktadırlar. Mikrodenetleyiciler bu işi çok küçük boyutlarda ve daha az enerji harcayarak yapabilmektedirler. Bunun yanısıra mikroişlemciler aynı anda çoklu işlem yapabilirken mikrodenetleyiciler aynı anda tek bir iş yapabilmektedir.

Mikrodenetleyici Yapısı
Mikrodenetleyici Yapısı

Mikrodenetleyici Türleri

PIC Mikrodenetleyici

Çevresel arabirim denetleyicisi(PIC), elektrik, bilgisayar, robotik ve benzeri cihazların geliştirilmesinde kullanılan bir tür mikrodenetleyici bileşenidir. PIC, Mikrochip Technology tarafından üretilmiştir ve giriş-çıkış(I/O) verimi arttırmak için kod ve verilerin ayrı kayıtlara yerleştirildiği Harvard mimarisine dayanmaktadır.

Bir PIC, tüm G/Ç işlevlerini ve işlemlerini işlemek için yerleşik bir veri belleğine, veri yoluna ve özel mikroişlemciye sahiptir. Rastgele erişimli bellek (RAM) ve silinebilir programlanabilir salt okunur bellek (EPROM) biçimindeki geçici ve kalıcı depolama mekanizmalarından oluşur; burada RAM, kullanılan verileri/işlemleri depolar ve EPROM oluşturulan değerleri depolar. Ayrıca, READ, WRITE ve ERASE işlevlerinin birden çok örneğini gerçekleştirmek için kullanılan bir flash bellek içerebilir.

ARM Mikrodenetleyici

ARM(Acorn RISC Machine), geliştirilmiş RISC makinesi anlamına gelir. Dijital gömülü sistem dünyasının en popüler mikrodenetleyici programlamasıdır. 32 ve 64 bit versiyonları bulunmaktadır. Düşük güç tüketimi, diğer RISC tabanlı işlemcilere göre yüksek performanslı oluşu ve x86 ve x64 işlemcilere göre daha hesaplı olmasından dolayı genellikle gömülü sistemlerde ARM işlemci tercih edilmektedir.

8051 Mikrodenetleyici

Intel, 1981 yılında 8bit 8051 mikrodenetleyici üretmiştir. 40 pin DIP (Dual inline paket), ROM ise 4kb ve 128 byte RAM depolama, 2 adet 16 bit timer ile yapılmıştır. Spesifikasyona göre programlanabilir ve adreslenebilir dört paralel 8 bit bağlantı noktasından oluşur.

AVR Mikrodenetleyici

AVR, Atmel firmasının ürettiği 8bitlik RISC mimarisine sahip mikrodenetleyicidir. Ucuz ve hızlı çalışır. 2KB ve 128KB yazılıp-silinebilen belleğe sahiptir.

MSP Mikrodenetleyici

MSP, karışık sinyal işlemcisi anlamına gelmektedir. Texas Instrument ailesine sahip bir işlemcidir. 16 bitlik bir CPU etrafına inşa edilmiştir. Düşük güç tüketimi ve maliyeti düşüktür. Genellikle gömülü sistemlerde kullanılmaktadır.

Mikrodenetleyici Ne İşe Yarar?

Mikrodenetleyici, programlandığı yazılımı hafızasına kaydedip, işleyebileceği şekilde derler ve bir çıkış sinyali gönderir. Çıkış portuna bir motorun bağlı olduğunu düşünecek olursak, mikrodenetleyiciden gelen sinyale göre motor hareket etmeye başlayacaktır. Kısacası mikrodenetleyiciler elektronik devrelerde beyin görevi görür, elektronik sistemleri kontrol etmemizi sağlarlar.

Mikrodenetleyici Çeşitleri

Piyasada birçok çeşit mikrodenetleyici bulunmaktadır. Mimarilerine göre mikrodenetleyiciler ikiye ayrılmaktadırlar.

1-) Hafıza Organizasyonu Açısından

  • Von Neumann Mimarisi

Program komutarı ve veriler aynı bellekten alınarak tek bir yol üzerinden işlemciye gönderilir; önce komut, daha sonra da veri işlenir. Geçmişte bu mimari tercih edilse de şu anda yerini Harvard almıştır. Bu mimaride gecikmeler meydana gelmektedir.

  • Veri ve program alanı aynı hafıza haritası üzerinde bulunmaktadır.
  • Kullanılan işlemciler: 80X86, 68HC11 v.b.
  • Kişisel bilgisayarlarda standart olarak kullanılmaktadır.
  • Harvard Mimarisi

Genellikle bu mimari tercih edilmektedir. Verilere ve komutlara farklı yollardan ulaşılır, bu sayede çalışması daha hızlıdır.

  • Veri ve program alanı ayrı hafıza haritası üzerindedir.
  • Güvenilirdir.
  • Kullanılan işlemciler: 8051,PIC
  • 8051’in iç yapısı Harward mimarisine uygun tasarlanmıştır.

2-)Komut işleme tekniği açısından

  • RISC

RISC, küçük özel komutları daha hızlı ve yüksek optimizasyonla yürütmektir.

  • CISC

CISC, daha basit derleyicilerle iyi çalışan iyi kişisel bilgisayarlar yaparlar.

RISC ve CISC mimarileriyle ilgili detaylı bilgiye mikroişlemciler yazımızdan ulaşabilirsiniz.

Mikrodenetleyici Mimarileri
Mikrodenetleyici Mimarileri

Piyasada kullanılan mikrodenetleyicilerden bazıları şunlardır:

Mikrodenetleyici Çeşitleri

Mikrodenetleyiciler Nerelerde Kullanılır?

Mikrodenetleyiciler televizyon, radyo, otomobil, cep telefonu, bilgisayar, hobi elektroniği ve sayısız daha birçok alanda kullanılmaktadırlar. Kullanım alanlarının bir kısmı bilgisayarlar olsa da en büyük kullanım alanları gömülü sistemlerdir. Elektronik devrelerde işlerin manuel olarak değil, belli bir döngüde yer alan komutlara göre işleyebilmesi için kullanılan mikrodenetleyiciler, otomasyon ve kontrol sistemlerinde de sıklıkla kullanılırlar.

Mikrodenetleyici Programlama Nasıl Yapılır?

Mikrodenetleyicilerin programlanabilmesi için komut satırlarından oluşan bir yazılıma ihtiyaç vardır. Her mikrodenetleyici için farklı bir derleyici, derlenen programın aktarılması için farklı programlar vardır. Örneğin aşağıdaki örnekte verildiği gibi, Mikrochip firmasının ürünü olan PIC ailesindeki mikrodenetleyiciler için özel programlama kartları bulunmaktadır. Mikrodenetleyicinin programlanabilmesi için karta sabitlenmesi, kartın da bilgisayara bağlanması gerekmektedir. Bilgisayardaki yazılım makine diline derlendikten sonra mikrodenetleyici tipi seçilerek yazılım karta aktarılır. Bu şekilde karta sabitlenen mikrodenetleyici programlanmış olur.

Mikrokontrolör genellikle, yüksek seviyeli diller olan C/C++ ,JAVA veya ADA ile programlanırlar. Bir mikrodenetleyiciyi kodlamak için gerekli olan temel araçlardan bir tanesi, bir entegre geliştirme ortamı olan IDE’lerden yaralanılmaktadır. Size uygun IDE’yi seçtikten sonra kod yazmaya başlayabilirsiniz.

Mikrodenetleyici Nedir?

Mikrodenetleyici, kısaca özetlemek gerekirse bir bilgisayardır. Mikrodenetleyiciler, otomobil motor kontrol sistemleri, vücuda yerleştirilebilir tıbbi cihazlar, uzaktan kumandalar, ofis makineleri, ev aletleri, elektrikli aletler, oyuncaklar ve diğer gömülü sistemler gibi otomatik kontrol edilen ürün ve cihazlarda kullanılır.

Mikrodenetleyici Kullanım Alanları Nerelerdir?

Mikrodenetleyiciler, otomobil,telefon,bilgisayar ve aklımıza gelebilecek her türlü elektrik-elektronik aletlerde kullanılmaktradır.

Son Çıkan Yazılar

4 YORUMLAR

  1. Kodlarken C dili ve türevleri kullanıyor, kod sayfası veya klasörü mikrodenetleyici tarafından okunacak olan 0.1 diline çevriliyor, bu bir tür kod translatörü diyebiliriz,derleyicilerle derlenen kodlar mikrodenetleyici ye yükleniyor.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz