• المتحكم الدقيق هو في الأساس جهاز كمبيوتر صغير على رقاقة واحدة، يستخدم لإدارة مهام محددة في نظام مضمن.
  • تعتبر المتحكمات الدقيقة مثالية للإلكترونيات الاستهلاكية التي تعمل بالبطارية، مثل الهواتف الذكية والساعات الذكية والأجهزة القابلة للارتداء الأخرى.

قام مهندسو تكساس إنسترومنتس، غاري بون ومايكل كوتشران، بإنشاء أول متحكم دقيق في عام 1971. واليوم، تقدم العشرات من الشركات المصنعة للمتحكمات الدقيقة – مثل إنتل و NXP و Arm – مئات الأنواع، بدءًا من الخيارات العامة للهواة إلى التقنيين المحترفين والحلول المتخصصة للغاية لجميع القطاعات.

ما هو المتحكم الدقيق؟

المتحكم الدقيقهو في الأساس جهاز كمبيوتر صغير على رقاقة واحدة. وهو مصمم لإدارة مهام محددة في الأنظمة المضمنة دون الحاجة إلى نظام تشغيل معقد.

تحتوي هذه الدوائر المتكاملة المدمجة على نواة معالج، وذاكرة الوصول العشوائي (RAM)وذاكرة قراءة فقط قابلة للمسح الكهربائي والبرمجة (EEPROM) لتخزين البرامج المخصصة التي تعمل على المتحكم الدقيق، حتى عند فصل الوحدة عن مصدر الطاقة.

على عكس المعالجات الدقيقة للأغراض العامة، تدمج المتحكمات الدقيقة المعالجة والذاكرة والأجهزة الطرفية للإدخال/الإخراج (I/O)، بما في ذلك المؤقتات والعدادات والمحولات التناظرية إلى الرقمية (ADC)، في وحدة واحدة فعالة واقتصادية. من خلال الجمع بين مكونات متعددة في نظام واحد، فإن المتحكمات الدقيقة مناسبة تمامًا للتطبيقات التي تتطلب معالجة إشارات في الوقت الفعلي، مثل التحكم في المحركات والخوادم، والواجهات مع أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار والاتصالات.

اقرأ أيضًا:ما هو النظام المضمن وما هي تطبيقاته؟

اقرأ أيضًا:وحدة التحكم DualSense Astro Bot من سوني متاحة للطلب المسبق

مكونات المتحكم الدقيق

1. وحدة المعالجة المركزية (CPU):يشار إليها عادةً باسم "دماغ" الكمبيوتر، وهي المكون الرئيسي المسؤول عن تنفيذ التعليمات والتحكم في العمليات.

2. الذاكرة:تحتوي المتحكمات الدقيقة على ذاكرة متطايرة (RAM) وذاكرة فلاش غير متطايرة. تختلف ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) عن ذاكرة البرنامج من حيث أن ذاكرة الوصول العشوائي تخزن بيانات مؤقتة قد تُفقد عند إيقاف تشغيل النظام، بينما تستخدم ذاكرة الفلاش غير المتطايرة لتخزين البرامج الثابتة لمجموعة تعليمات برمجة المتحكم الدقيق.

3. الأجهزة الطرفية:وفقًا للتطبيق المقصود، قد يحتوي المتحكم الدقيق على مكونات مساعدة مختلفة مثل واجهات الإدخال/الإخراج (I/O)، بما في ذلك المؤقتات والعدادات والمحولات التناظرية إلى الرقمية (ADC) والرقمية إلى التناظرية (DAC) وبروتوكولات الاتصال (UART, SPI, I2C). قد تشمل الأجهزة المساعدة أيضًا مكونات مثل شاشات LCD أو منافذ اتصال Ethernet أو واجهات لهذه الوحدات.

تعتبر المتحكمات الدقيقة مثالية للإلكترونيات الاستهلاكية التي تعمل بالبطارية، مثل الهواتف الذكية والساعات الذكية والأجهزة القابلة للارتداء الأخرى، نظرًا لخفة وزنها وصغر حجمها واستهلاكها المنخفض للطاقة نسبيًا.

أنواع المتحكمات الدقيقة

1. المتحكمات الدقيقة 8 بت:أبسط أنواع المتحكمات الدقيقة، مع قدرات معالجة وذاكرة محدودة، يُستخدم عادةً في الأجهزة الصغيرة مثل الألعاب وأجهزة التحكم عن بعد.

2. المتحكمات الدقيقة 16 بت:أداء مضاعف مقارنةً بالموديلات 8 بت، تُستخدم المتحكمات الدقيقة 16 بت في التطبيقات الأكثر تعقيدًا، بما في ذلك الأجهزة الطبية وأنظمة السيارات وأنظمة التحكم الصناعية.

3. المتحكمات الدقيقة 32 بت:أكثر أنواع المتحكمات الدقيقة قوة وغنى بالميزات، تُستخدم في التطبيقات المتطلبة، مثل وحدات التحكم في الألعاب وأجهزة الترفيه والأتمتة الصناعية عالية المستوى.

4. المتحكمات الدقيقة RISC (Reduced Instruction Set Computer):تدمج المتحكمات الدقيقة RISC بنية تصميم تعمل على تبسيط وتحسين العمليات من خلال تنفيذ عدد أقل من تعليمات الحوسبة بشكل أسرع من المنهجيات الأخرى، مثل بنية CISC (Complex Instruction Set Computer).

5. المتحكمات الدقيقة ARM:كانت سابقًا اختصارًا لـ Advanced RISC Machines، وتدمج هذه الأنواع من المتحكمات الدقيقة بنية ARM، بما في ذلك المجموعة الفرعية الحديثة ARM Cortex، التي تعزز الأداء والموثوقية. تُستخدم المتحكمات الدقيقة ARM على نطاق واسع في الأجهزة المحمولة وأنظمة السيارات وأنظمة التحكم الصناعية.

6. المتحكمات الدقيقة القائمة على FPGA:تُستخدم هذه المتحكمات الدقيقة بشكل شائع في التطبيقات التي تتطلب معالجة الإشارات الرقمية ومعالجة الفيديو والشبكات عالية السرعة، وتستخدم مصفوفات البوابات القابلة للبرمجة ميدانيًا (FPGA)، والتي يمكن تهيئتها وإعادة تهيئتها على مستوى الأجهزة، لتحقيق نتائج معالجة متعددة الاستخدامات وقابلة للتخصيص بدرجة كبيرة.