8051 Mikrokontrolcü

Mikrokontrolcü, Mikroişlemci nedir?

Mikrokontrolcü¹yü tanımlamadan önce Mikroişlemci²yi tanımlamak gerekiyor.

Mikroişlemci nedir?

Mikroişlemci bir Mikrobilgisayar³sisteminin merkezini oluşturan, arimetik,lojik⁴ işlemleri yapan, giriş-çıkış⁵ birimlerini kontrol eden, sistemin doğru çalışmasını sağlamak için gerekli kontrol sinyallerini üreten ve birimler arasındaki koordinasyonu sağlayan bir çip⁶ içine yerleştirilmiş elektronik devredir. Yani özetle mikroişlemci, bütün işlemlerin merkezinde olan, herşeyin onun çevresinde döndüğü ve kontrolünde olduğu "Beyin" dir.

Beyin bütün bu işlemleri yapabilmek için birçok veri⁷ye ihtiyaç duyar. 

Mikroişlemciyi İnsan vücudundaki beyine benzetmek yanlış olmaz. İnsan beyni de tıpkı tamamen kapalı bir ortam olan bir çip gibi dış dünyaya kapalı ve karanlık bir kafatası içinde bulunur. Beyin, içinde bulunduğu vücudun sağlıklı bir şekilde varlığını sürdürebilmesi için gerekli olan kararları almak zorundadır. Karar alabilmek için gerekli olan verileri ,onu dış dünyaya bağlayan göz, kulak, deri vb gibi veri giriş algılayıcı⁸larından alır. Bu veri giriş algılayıcılarında dış dünyadan gelen görme,işitme,tat alma, temas vb fiziksel bilgiler elektrik sinyallerine çevrilerek ,veri hatları⁹  kabul edebileceğimiz sinir telleri vasıtası ile beyine iletilir. Daha sonra bu giriş bilgilerinden alınan veriler değerlendirir ve yapılmak istenen işe karar verilir. Bu kararın uygulamaya geçirilmesi için gereken hareketler de yine aynı yoldan el,ayak,dil gibi çıkış birimlerine sinir telleri vasıtası ile elektriksel sinyaller olarak gönderilir.Son aşamada bu elektriksel sinyaller yürüme, tutma,konuşma vb mekanik hareketlere çevirilerek işlem tamamlanır.

                                      Veriyi al-----İşle-----Karar ver-----Uygula

şeklinde özetleyebileceğimiz bir döngü hayatta olduğumuz sürece sürekli tekrarlanır.

Şu halde mikroişlemci, bir çip içine yerleştirilmiş bir elektronik beyindir.

Mikrokontrolcü nedir?

Bir mikrokontrolcü, bir veya birkaç giriş-çıkış birimi, bir veya birkaç haberleşme birimi, hafıza birimleri ,zamanlayıcılar gibi birçok farklı birimin tek bir çip içine yerleştirilmesi ile oluşturulan kontrol çipidir.

Mikroişlemci ile Mikrokontrolcü arasında ne gibi farklar var?

Mikroişlemci sadece beyin görevini yapan tek bir birimden oluşmuş çiptir. Giriş-çıkış birimi, hafıza birimi gibi birimler ayrı ayrı çiplerde olup seçimlik olarak mikroişlemciye elektrik hatları ile bağlanır. 

En basit örnek PC veya dizüstü bilgisayarlardır. Günlük hayatta "Toplama" tabir edilen seçimlik konfigürasyonlarda kullanıcı kendi belirlediği bir mikroişlemci (Intel Pentium,AMD vb) ve ona uygun board üzerine istediği Harddisk, ekran kartı vb donanımları bağlar ve kendi seçmiş olduğu bilgisayar sistemini oluşturur.

Mikrokontrolcüde ise bu çevresel donanımlar seçimlik değil, çipin içinde gömülü¹⁰ olarak sabittir. Kullanıcı ancak bir mikrokontrolcünün farklı modelleri arasından seçim yapabilir, kendi konfigürasyonunu oluşturamaz.

Neden böyle bir ayırıma ihtiyaç duyulmuş? Ne işe yarar, nerelerde kullanlırlar?

Mikroişlemciler genel maksatlı, mikrokontrolcüler ile özel maksatlı yapılmıştır diyerek kaba bir genelleme yapabiliriz. Mikroişlemciler ile çok farklı kombinasyonlarda ve donanım seçim özgürülüğü ile isteğe bağlı farklı bilgisayar sistemleri oluşturulabilir.Genelde ev,ofis, bilimsel çalışmalar vb amaçlı kullanılan geleneksel bilgisayarlarda kullanım için üretilirler. Yüksek hız, çok sayıda çevresel birim¹¹e bağlanabilme,esnek konfigürasyon kolaylığı vb. özelliklerinden dolayı günlük hayatta kullanılan bilgisayar sistemleri için uygundurlar.

Mikrokontrolcüler ise daha çok endüstriyel uygulamalarda, üretim makinalarında kullanılan amaca özel sistemlerde, çok fazla hız, hafıza vb özellikler gerektirmeyen yerlerde tercih edilir. Çevresel şartlara daha dayanıklıdırlar. Düşük seviyeli dil¹²ler ile programlandıklarından ve genelde işletim sistemine ihtiyaç duymadıklarından geleneksel bilgisayarlar gibi harddisk, yüksek değerli RAM ¹³vb geniş kapasiteli bilgi depolama ünitelerine ihtiyaç duymazlar. 

Özetle, genelde ihtiyaç duydukları herşey tek bir çip içinde var olduğundan ucuz, basit, kullanışlı, programlanması kolaydır. Bir mikrokontrolcü akla gelebilecek her türlü işlemi üzerine yazılan programa bağlı olarak, çok az veya hiç donanım eklenmesine ihtiyaç duymadan kolayca yapabilir.

Konu özeti

Konunun daha basit kavranabilmesi için yine insan vücudundan örnekle özetlersek;

Mikroişlemci beyin organı,

Mikrokontrolör beyin, göz,kulak,ağız,dil kol,bacak vb bütün organların bir arada olduğu komple insan vücududur.

Bu yazıda kullanılan terimler, terminolojideki İngilizce karşılıkları ve anlamları :

¹Mikrokontrolcü: Microcontroller

²Mikroişlemci : Microprocessor

³Mikrobilgisayar : Microcomputer= Masaüstü, dizüstü vb bilgisayar sistemi

⁴Lojik : Logic = Mantıksal

⁵Giriş-Çıkış : Input-Output (I/O)= Mikroişlemcinin gerçek dünyadan bilgi toplamak veya işlenmiş bilgileri gerçek düyaya göndermek için kullandığı elektronik devrelerden oluşturulmuş birimler.

⁶Çip, Entegre devre : Chip, Integrated Circuit (IC) : Birçok yarı iletken malzeme ve/veya komponentin mikro veya nano düzeyde küçük bir hacimde birleştirilmesi ile oluşturulan elektronik devrelerin içine yerleştirildiği, devrenin dış etkenlerden korunmasını sağlayan, sert plastik, seramik vb malzemelerden yapılmış bir kılıf veya paketleme sistemi.

⁷Veri : Data=  Mikroişlemci tarafından işlenecek veya işlenmiş, değişik boyutlarda olabilen bilgi kümesi

⁸Veri giriş algılayıcısı: Sensor = Gerçek dünyadaki fiziksel büyüklükleri, mikroişlemcinin algılayabileceği elektrik sinyallerine çevriren elektronik devre veya mekanik düzenek.

⁹Veri hatları : Data Bus = Elektriksel sinyallerden oluşan verilerin, bir noktadan diğer bir noktaya iletimini sağlayan iletken teller veya hatlar topluluğu.

¹⁰Gömülü: Embedded= Çip içine yerleştirilmiş

¹¹Çevresel birim : Peripheral Unit= Ekran kartı, Ağ kartı, Yazıcı,Ekran,Klavye vb gibi bilgisayar sistemine dışarıdan eklenen birimler.

¹²Düşük seviyeli dil : Low level Language= Assembly vb gibi makine diline en yakın programlama dilleridir. Mikrokontrolcünün kendi kod kümesinin kullanılarak mevcut hafızanın ve donanımların en verimli biçimde kullanılmasını sağlar.

¹³RAM : Random Access Memory = Rastgele erişimli hafıza. Geçici bilgilerin tutulduğu hafıza birimidir. Sistemin elektrik enerjisi kesildiğinde bu birimde tutulan bilgiler kaybolur.