فرق ic قدیمی با میکروکنترلر نسل جدید

از زمان ابداع مدار مجتمع یا IC در دهه ۱۹۶۰ میلادی، فناوری ساخت ادوات الکترونیکی پیشرفت قابل توجهی داشته است. در چند دهه اخیر میکروکنترلرها، نسل جدید مدارات مجتمع، کارکردهای بسیار فراتری از ICهای ساده قدیمی داشته و تحول عظیمی را در دنیای الکترونیک رقم زده‌اند. در این مقاله به بررسی تمایزات میکروکنترلرهای نوین و امکانات بیشتر آن‌ها نسبت به ICهای اولیه خواهیم پرداخت. همچنین کارکردها و قابلیت‌های مختلفی که میکروکنترلرها به سیستم‌های الکترونیکی امروزی می‌دهند را بررسی خواهیم کرد. همچنین بهترین دوره آموزشی که می‌تواند در این زمینه کمک‌کننده باشد را برای شما معرفی خواهیم کرد.

کاربرد ic چیست؟

IC مخفف  Integrated Circuit به معنای مدار مجتمع است. مدارهای مجتمع کاربرد فراوانی در زمینه‌های مختلف الکترونیک و مهندسی برق دارند. ICها عبارتند از تراشه‌هایی کوچک از جنس سیلیکون که ده‌ها هزار ترانزیستور و مدار الکترونیکی ریز بر روی آن‌ها تعبیه شده‌است. با اتصال IC به سایر اجزا می‌توان مدارات الکتریکی پیچیده‌ای مثل رایانه‌ها، تلفن‌های همراه و سیستم‌عامل‌ها را ساخت.

امروزه ICها در بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی مصرفی، صنعتی و تجهیزات برقی مانند ماشین‌های الکتریکی، انواع ترانسفورماتورها، سیستم‌های کنترل صنعتی و ادوات مخابراتی کاربرد دارند. دلیل اصلی رواج ICها، کوچک بودن اندازه، مصرف بسیار پایین، سرعت و دقت بالای آن‌هاست. بنابراین می‌توان گفت که IC یک اختراع بزرگ در زمینه الکترونیک و مهندسی برق به حساب می‌آید که کاربرد آن در زندگی مدرن امروزی انکارناپذیر است. تقریبا تمام وسایل برقی اطراف ما به نوعی به IC مجهز شده‌اند.

دلیل استفاده از میکروکنترلر نسل جدید

میکروکنترلر جدید به دلایل متعدد به عنوان جایگزین آی‌سی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای اینکه دلایل این جایگزینی را متوجه شوید، بیشتر درباره مشخصات میکروکنترلر جدید صحبت خواهیم کرد. با این حال به شما توصیه می‌کنیم که به هیچ عنوان آموزش FPGA دهکده جهانی دانش و مهارت را از دست ندهید که در افزایش مهارت‌های شما بسیار موثر خواهد بود.

تحول در صنعت با میکروکنترلرهای نسل جدید

میکروکنترلرها تحول بزرگی در صنعت الکترونیک و مهندسی برق به وجود آورده‌اند. آخرین نسل میکروکنترلرها امکانات بیشتر و مصرف کمتری دارند که عصر جدیدی را در طراحی سیستم‌های الکترونیکی رقم زده‌اند. میکروکنترلرهای نسل جدید مانند ARM Cortex M7F، Arduino Due و PIC32MZ دارای معماری بهینه کم‌مصرف، حافظه بزرگ برنامه و پشتیبانی از محاسبات موازی هستند. با استفاده از آن‌ها می‌توان انواع الگوریتم‌های پیشرفته‌ای مانند هوش مصنوعی و پردازش تصویر را برای کاربرد در سیستم‌های صنعتی پیاده‌سازی کرد.

همچنین دارای پورت‌های تعاملی و امکانات ارتباطی پیشرفته‌ای مانند USB، وای‌فای، بلوتوث و شبکه‌های صنعتی هستند. کاربرد میکروکنترلرهای جدید در طراحی سیستم‌های الکترونیک هوشمند، دستگاه‌های صنعتی، رباتیک، اتوماسیون، وسایل مصرفی و مجموعه‌های اینترنت اشیاء بسیار گسترده است. بنابراین می‌توان گفت که این میکروکنترلرها اصلی‌ترین بستر اجرایی تحول دیجیتال در صنایع به شمار می‌روند.

افزایش کارایی و بهره‌وری با میکروکنترلرهای پیشرفته

میکروکنترلرها نقش مهمی در افزایش بهره‌وری و کارایی سیستم‌های الکترونیکی و صنعتی ایفا می‌کنند. میکروکنترلرهای پیشرفته امروزی با ویژگی‌هایی مانند قدرت پردازش بالا، مصرف انرژی کمتر، حافظه‌ بزرگ‌تر و توان اتصالات گسترده، باعث افزایش قابل توجه بهره‌وری در صنعت شده‌اند. استفاده از میکروکنترلرهایی مانند ARM Cortex-M7 در طراحی سیستم‌های صنعتی، موتوردرایوها، دستگاه‌های پزشکی، ابزار دقیق و سامانه‌های اتوماسیون، منجر به اجرای سریع و دقیق الگوریتم‌های پیچیده کنترلی و پردازش سیگنال و تصویر شده‌ است.

این امر باعث افزایش قابل توجه سرعت، دقت و کیفیت سیستم‌ها می‌شود. علاوه براین، مصرف توان پایین این میکروها، هزینه‌های انرژی را کاهش داده و سبز بودن آن‌ها را افزایش می‌دهد. بنابراین بکارگیری میکروکنترلرها و میکروپردازنده‌های پیشرفته با ویژگی‌های فنی برتر، نقش حیاتی در بهبود بهره‌وری سیستم‌ها و کاهش هزینه‌های تمام شده محصولات الکترونیکی و صنعتی دارد.

چگونه میکروکنترلرهای نسل جدید امنیت سیستم‌ها را تقویت می‌کنند؟

میکروکنترلرهای پیشرفته جدید امکانات و ابزارهای مناسبی برای تقویت امنیت سیستم‌های الکترونیکی فراهم می‌کنند. میکروهای جدید مانند Cortex-M33 و PIC32MZ با پشتیبانی از ویژگی‌هایی مثل TrustZone، حافظه امن و سخت‌افزاری، جلوگیری از دسترسی غیرمجاز و امکان احراز هویت قدرتمند، سیستم‌های الکترونیکی مبتنی بر آن‌ها را در برابر حملات سایبری و نفوذهای غیرمجاز مصون می‌کنند.

علاوه براین، ابزارهایی برای رمزنگاری و اعتبارسنجی داده، کپی و اجرای امن کد و تضمین یکپارچگی سیستم، به معماران الکترونیک و برق امکان می‌دهد تا انواع سیستم‌ها از جمله اینترنت اشیاء، شبکه‌های صنعتی و تجهیزات پزشکی را با امنیت بالا طراحی و پیاده‌سازی کنند. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که میکروها و میکروپردازنده‌های نسل جدید گام مهمی در تضمین امنیت سیستم‌های حساس و بحرانی برداشته‌اند.

نقش میکروکنترلرهای جدید در توسعه اینترنت اشیاء (IoT)

میکروکنترلرها نقش کلیدی در توسعه اینترنت اشیاء یا  IoT دارند. میکروکنترلرهای پیشرفته جدید قابلیت‌های لازم برای اتصال انواع ابزارها و دستگاه‌ها به اینترنت را فراهم می‌کنند. میکروکنترلرهایی مثل ARM Cortex-M4 ،ESP32 و TI MSP432 با داشتن توان پردازش بالا و مجهز بودن به انواع ماژول‌های ارتباطی مانند WiFi ،Bluetooth، ZigBee، NFC و LTE می‌توانند انواع حسگرها، ابزارهای هوشمند و دستگاه‌های متنوع را به شبکه متصل کنند. همچنین با پشتیبانی از برنامه‌نویسی ابری و پروتکل‌های  IoT می‌توانند داده‌ها را برای تحلیل، ذخیره‌سازی و بازیابی در ابر مدیریت کنند.

علاوه براین ویژگی‌هایی مانند مصرف انرژی پایین، اتصال‌پذیری بالا، توان محاسبات بالا، و ویژگی‌های امنیتی قوی، میکروکنترلرهای جدید را به مغز هوشمند اکثر راهکارهای IoT تبدیل کرده است.  بنابراین بدون شک نقش میکروکنترلرها و میکروپردازنده‌های نوین بسیار پررنگ در توسعه و گسترش فناوری اینترنت اشیاء است. استفاده از این میکروها  امکان اتصال دستگاه‌ها و دنیای فیزیکی به دنیای دیجیتال و شبکه‌ را با کمترین هزینه فراهم می‌کند.

کاهش هزینه‌ها: دستاوردهای میکروکنترلرهای نوین

آخرین نسل میکروکنترلرهای صنعتی و ادوات مشابه، قابلیت‌ها و مشخصات فنی بسیار بهتری نسبت به نسل‌های قبلی دارند که منجر به کاهش چشمگیر هزینه‌ها در تولید محصولات الکترونیکی و برقی شده‌است. از جمله مهمترین دستاوردهای این میکروکنترلرهای جدید می‌توان به توان بسیار بالای پردازش، مصرف برق فوق‌العاده پایین، حافظه فلش و RAM بسیار زیاد، دارا بودن انواع اتصالات داخلی مانند USB و غیره اشاره کرد. این ویژگی‌ها منجر به افزایش قابل توجه بازدهی، سرعت و دقت سیستم‌های الکترونیکی مبتنی بر این میکروها شده و همچنین باعث کاهش چشمگیر هزینه‌های طراحی و تولید این سیستم‌ها می‌گردد.

بطور کلی امروزه تقریباً تمامی سیستم‌های الکترونیکی و برقی اعم از مصرفی، صنعتی، پزشکی، خودرویی و … بر پایه میکروپردازنده‌ها و میکروکنترلرها طراحی و ساخته می‌شوند که استفاده از میکروهای پیشرفته‌تر به معنای کاهش قیمت تمام شده و افزایش رقابت‌پذیری در بازار است.

برای کار پزشکی کدام میکروکنترلر را استفاده کنیم؟

میکروکنترلرها کاربرد گسترده‌ای در طراحی و ساخت انواع تجهیزات الکترونیک پزشکی مانند ونتیلاتور، دستگاه‌های تصویربرداری، آزمایشگاه‌های پزشکی و انواع دستگاه‌های تشخیصی و درمانی دارند. برای کاربرد در تجهیزات پزشکی با توجه به نیاز به امنیت، دقت و قابلیت اطمینان بسیار بالا، میکروهایی مانند Microchip PIC32MM و Texas Instruments MSP430 مناسب‌تر هستند. این میکروها برای کار در چنین برنامه‌های حساسی طراحی شده و ویژگی‌های خاصی از جمله قابلیت اطمینان بالا، حافظه پشتیبان و سیستم‌عامل اختصاصی دارند.

علاوه بر این دارای ماژول‌های ارتباطی متنوعی برای انتقال اطلاعات بیماران هستند. بنابراین با توجه به حساسیت بالای حوزه پزشکی، انتخاب دقیق میکروکنترلر با توجه به نیازمندی‌های خاص هر کاربرد، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. مهندسین می‌توانند با مشورت متخصصین پزشکی، مناسب‌ترین میکرو را برای پروژه خود شناسایی کنند.

سخن پایانی

تفاوت‌های بنیادینی میان ICهای قدیمی و میکروکنترلرهای نوین وجود دارد. ICها مدارات الکترونیکی ساده‌ای هستند اما میکروکنترلرها شامل پردازنده، حافظه و سیستم‌عامل هستند. میکروکنترلرها قابل برنامه‌ریزی بوده و می‌توان با برنامه‌نویسی آن‌ها، کنترل اجزای مختلف یک سیستم الکترونیکی را انجام داد. درحالی‌که ICها فقط یک عملکرد سخت‌افزاری ثابت دارند. بنابراین می‌توان گفت میکروکنترلرها انقلابی در دنیای الکترونیک به‌وجود آورده‌اند. با این حال به شما پیشنهاد می‌دهیم که حتما در آموزش FPGA دهکده جهانی دانش و مهارت شرکت کنید تا بتوانید مهارت‌های خود را به عنوان یک متخصص حوزه برق و الکترونیک گسترش دهید.

سوالات متداول

• IC چیست؟

IC یا مدار مجتمع، تراشه‌ای الکترونیکی حاوی مدارات ریز است که در دهه ۱۹۶۰ میلادی اختراع شد.

• میکروکنترلر چیست و چه تفاوتی با IC دارد؟

میکروکنترلر علاوه بر مدارات الکترونیکی، شامل پردازنده، حافظه و واحدهای دیگر است که قابلیت برنامه‌ریزی و کنترل سیستم‌ها را دارد.

• میکروکنترلرها چه مزایایی نسبت به ICها دارند؟

قدرت پردازش بالاتر، انعطاف‌پذیری، توانایی کنترل سیستم‌ها، مصرف برق کمتر و قیمت مناسب‌تر

• کاربرد میکروکنترلرها در چه زمینه‌هایی است؟

رباتیک، خودروها، لوازم خانگی، تجهیزات صنعتی، پزشکی، ادوات الکترونیکی و …

• آیا ICها هنوز هم کاربرد دارند؟

بله، اما کاربرد آن‌ها محدودتر شده و بیشتر در مدارات ساده و کم هزینه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

• آینده الکترونیک و میکروکنترلرها چگونه خواهد بود؟

با پیشرفت فناوری، میکروکنترلرها کوچکتر، قدرتمندتر و هوشمندتر می‌شوند و کاربردهای بیشتری پیدا خواهند کرد.