Mikrodenetleyiciler Nasıl Çalışır? |
3. Bölüm

Yazımızın birinci bölümünde mikroişlemci ve mikrodenetleyici kavramlarını ve aralarındaki farkı incelemiştik

Yazımızın bu bölümünde ise mikrodenetleyici birimlerini özelliklerini ve çalışmalarını inceleyeceğiz. Mikrodenetleyicilerle yapacağımız uygulamalarda bu çevre birimleri sıklıkla kullanacağız ve işlerimizi önemli ölçüde kolaylaştıracak. Burada bahsedeceğimiz bazı birimlerden daha önceki yazılarımızda bahsetmiştik. Yazının bu bölümünü okuduktan sonra 1. ve 2. bölümlere tekrar göz atmak konuyu daha iyi anlamanıza yardımcı olabilir.


►Analog Digital Converter(ADC):

İsminden de anlaşılacağı gibi bu birim mikrodenetleyicinin ADC pinine gelen analog sinyali 1 ve 0 lardan oluşan dijital sinyale dönüştürerek mikrodenetleyicinin yorumlayabileceği bir veri halini almasını sağlar.

Analog ve dijital sinyal kavramlarını açacak olursak; Analog veriyi gerçek hayatta ölçtüğümüz veriler olarak açıklayabiliriz. Bir duvarın uzunluğu, bir ortamın sıcaklığı ya da nem oranı birer analog veridir. Bu veriler çeşitli sensörlerle analog elektrik sinyaline dönüştürülürler.

Örneğin, bir sıcaklık sensörü ortam sıcaklığına göre çıkışında belirli seviyelerde elektrik gerilimi oluştururlar. Bu sensör vasıtasıyla analog veriyi analog sinyale dönüştürmüş oluruz. Fakat mikroişlemciler sadece 1 ve 0  verilerini algılayabilir ve işleyebilirler. Sıcaklık sensörü 40 derecede çıkışında 3,2 V gerilim oluşturuyorsa mikrodenetleyicinin tek göreceği 1'dir.
 

►İlginizi Çekebilir: MicroC ile ADC Uygulaması

Burada ADC devreye girerek analog elektriksel sinyali 1 ve 0'lardan oluşan dijital veriye dönüştürür. 8 bitlik bir ADC birimi girişinden 5V okuduğunda mikrodeneteyiciye 8 bitle ifade edilebilecek maksimum değeri yani 255'i gönderir. Çünkü ADC nin okuyabileceği maksimum gerilim genellikle 5V'tur. Bu durumda ADC hassasiyeti 1/255 yani %0,4 dür. 12 ve 16 bitlik ADC ler daha hassas dönüşüm yapabilirler.


►Digital Analog Converter(DAC):

Mikrodenetleyiciler analog girişleri anlamayacağı gibi analog çıkış da veremezler. Dijital Analog Çevirici PWM sinlaylleri ile mikrodenetleyiciden analog sinyal üretilmesini sağlar.

Pulse Width Modulation (Darbe Genişlik Modülasyonu) kare dalganın genişliklerini değiştirerek çıkışta istenen analog gerilim düzeyinin elde edilmesini sağlar. Duty Cycle yani dalganın doluluk oranı ortalama gerilim seviyesini belirler.
 

Ortalama Gerilim = (Duty Cycle) x (V_{Lojik_1} – V_{Lojik_0}) /100

 

►İlginizi Çekebilir: PWM Tekniği Nedir?

►Timer (Zamanlayıcı):

Timer kavramını Interrupt yani kesmeleri açıklarken kullanmıştık. Hatırlayacağınız gibi timer birimi bir çalar saat gibi kurularak zaman dolduğunda mikrodenetleyicide kesme oluşturuyordu. Timer birimi tıpkı lojik devrelerde gördüğümüz sayıcı devreleri gibi çalışır. Clock darbelerinin yükselen ya da düşen kenarları sayarak ilgili registerlarda saklanan değere gelindiğinde kesme üretir. Ayrıca harici kaynaklardan gelen darbeleri de sayabilir. Eğer timer harici kaynaktan beslenirse sayıcı olarak, dahili kaynaktan beslenirse zamanlayıcı olarak kullanılır.

Timer birimi çeşitli mikrodenetleyici ailelerinde değişik çalışma modlarına sahiptir.


►WDT (Watchdog Timer):

Watchdog Timer (bekçi köpeği zamanlayıcısı) programın aksaması ya da tıkanması durumları için tasarlanmıştır. WDT belirli aralıklarla programı resetleyerek yeniden başlatır. Sistem saatinden bağımsız RC osilatöre sahiptir. Bu sayede mikrodenetleyici osilatörünün çalışmaması durumunda da devreye girebilir.
 

►UART(Universal Asynchronous Receiver / Transmitter):

UART'ı açıklamadan önce seri ve paralel haberleşme kavramlarını açıklamamız gerekiyor. Paralel haberleşmede 8 bitlik bir veri 8 ayrı kablo üzerinden bir defada iletilirken seri haberleşmede tek bir kablo üzerinden 8 defada iletilir.

UART paralel veri ve seri veriyi birbirine dönüştürme işini yapar. Mikrodenetleyici sistem yolundaki paralel veri başka bir sisteme gönderilmeden önce seri veriye dönüştürülerek tek bir kablo üzerinden gönderilir. Karşı taraftaki UART modülü ise gelen veriyi paralel veriye dönüştürerek mikrodentleyici yapısına uygun hale getirir. UART ile çift yönlü asenkron haberleşme gerçekleştirilebilir.
 

Haberleşme hızı baud rate ile ölçülür. Baud rate bps(bit per second) yani saniyede gönderilen bit sayısı ile ölçülür.  Haberleşmenin sağlanabilmesi için alıcı ve gönderici aynı baud rate ile çalışmalıdır.


►SPI(Serail Peripheral Interface):

SPI sayısal entegre devrelerin birbirleri ile haberleşmesi için Motorola tarafından geliştirilmiş haberleşme standardıdır. Çift yönlü ve senkron olarak çalışır.


►EEPROM(Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory):

Küçük boyutlu verileri saklamak için kalıcı olarak yazılabilen ve silinebilen bellek türüdür. RAM'e göre daha yavaş çalışır. Mikrodenetleyiciin programının yürütülmesi sırasında kalıcı olarak saklanması gereken veriler EEPROM'a yazılabilir. EEPROM'a yazılan veriler mikrodenetleyicinin gücü kesilmesi durumunda bile silinene kadar saklanmaya devam eder. RAM deki veriler ise güç kesildiğinde silinir. Günümüzde birçok mikrodenetleyici dahili olarak EEPROM bulundurur. EEPROM bulundurmayan mikrodenetleyicilere harici olarak bağlanarak SPI üzerinden veri yazılabilir/okunabilir.

Bu çevre birimleri dışında bazı mikrodenetleyiciler kullanım alanı ve kullanım amacına göre USB, Ethernet, CAN gibi çeşitli çevre birimlerini dahili olarak barındırabilmektedir.


4. Bölümde: Mikrodenetleyici nasıl programlanır? konusunu bulabilirsiniz.