電子工作の知恵袋

 
 

 

PixiModule UART
USB-UART変換ケーブル




 

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デジタル回路の基本 その6 

マイコン

 

    最近の電子機器や玩具には、殆どの物にマイコンが搭載されています。また、自動車にも多くのマイコンが使われており、多いものでは50個以上使われている自動車もあります。

    マイコンの「マイ」は「micro」から取ったもので「非常に小さい」ことを意味しており、「コン」は「computer」から取ったもので「コンピュータ」を意味しています。

     

    マイコンであっても大型コンピュータであっても基本的な構成は変わりません。

    演算ユニット周辺だけをIC化したものはパソコンなどに使われています。

    図6−1 の全てを1つのICにしたものを「1チップマイコン」とも呼んでおり、規模の大きくない電子機器や制御機器によく使われています。

    ここでは1チップマイコンの回路構成を中心に見ていきます。

     

     

    6.1.ALU(演算ユニット)

     

    論理演算や数値演算を行う部分で論理回路の集合体で構成されています。 マイコンの心臓部とも言えます。

    ALUで扱うビットの数によって、4ビットマイコン、8ビットマイコン、16ビットマイコン、32ビットマイコンなどがあります。 ビット数が多いほどマイコンの能力は高くなります。

    どのような演算を行うかはプログラムによって制御されます。

     

     

    6.2.プログラム

     

    命令コードと呼ばれる2進数の組み合わせがメモリに格納されています。1チップマイコンの場合は通常「ROM」と言われている読み出し専用メモリに格納されています。

    1つの命令コードは1つの演算しか出来ませんが、幾つかの命令コードを並べて逐次実行すると、1つの機能を果たすことが出来ます。

     

    命令コードには「アドレス:番地」と呼ばれる番号が付与されており、どのアドレスの命令を実行するかは「プログラムカウンタ」と呼ばれるパルスカウンタによって制御されます。

     

    6.3.メモリ

     

    メモリには、演算前、演算途中、演算後のデータや入出力のデータが一時保存されます。 また、プログラムの格納にも使われます。

    メモリには読み出し専用のものとデータを書き換えられるものがあり、前者を「ROM」(リードオンリメモリ:略してロム)、後者を「RAM」(ランダムアクセスメモリ:略してラム)と呼んでいます。

    ROMは電源を切っても内容が失われることはないので、プログラムの格納に使われます。

    一方、RAMは電源を切ると内容が失われるので、前述のデータの一時保存に使われます。

    最近はプログラムの格納に、「フラッシュROM」が多く使われるようになっています。 フラッシュROM はデータの書き換えが可能ですが、書き換え回数に制限があるため、頻繁にデータを書き換えることがないプログラムなどの格納に使われるわけです。

     

    6.4.IOインターフェース

     

    マイコンの内部と外部の信号の橋渡しをする回路で、マイコンの端子に接続されています。 この端子は「ポート」とも言われています。 「IO」の「I」はインプット、「O」はアウトプットの略です。

    最近のマイコンの殆どは入出力兼用のポートになっていて、どちらで使うかはプログラムで設定するようになっています。

     

    IOインターフェースの1つですが、AD入力端子があるマイコンも多くあります。

    0V〜マイコン電源電圧の範囲のアナログ電圧を、8ビット(12ビットのものもある)のデジタル信号に変換するものです。

     

    6.5.クロック

     

    マイコンを動作させるためのパルス発信器です。

    マイコン内部は全てこのクロックに同期して動いています。 マイコンの場合はシリアル通信をよく使いますので、精度が高いセラロック発振子もしくは水晶発振子が使われます。

     

    セラロック発振子の場合は、図6−4 の C1 と C2 は発振子に内蔵されているものがほとんどです。

     

     


     




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