Мікроконтролери - постійні чи мультиплексовані вихідні стани?

PWM, очевидно, вимагає обчислювальних ресурсів (і, отже, це не може бути виконано одночасно з іншими процесами), але якщо я повинен встановити штифт як вихід 5V або 0V, чи залишаються ці стани постійними або вони багаторазово «оновлюються», оскільки мікроконтролер працює на інших процесах ?

Це важко пояснити в тексті, тому я подумав про аналогію моєму питанню. Уявіть, що у мене в руках є келих, і мені доручено покласти його на стіл. Потім мені доручено сісти в крісло.

Склянка на столі - це стан. Чи залишаю я склянку на столі, або я піднімаю її назад, сідаю, і повторюю дуже швидко, щоб ви не розуміли, що келих колись виймали зі столу?

Або, мабуть, простіше, чи не забуде мікроконтролер, про стан його штифтів, якщо ви прямо не запрограмуєте зміни стану?

Сподіваюся, я зробив це якомога заплутаніше.

Те, як я трактую питання, не має нічого спільного з ШІМ, вибачте, якщо я далеко від бази, але це здається, що ви використовували його як просто приклад.

Практично кожен тип мікроконтролерів та пристроїв з введенням / виводом використовують засувку / FF для керування вихідною схемою. Це означає, що коли ви встановлюєте стан, він залишається в такому стані. Це не так, як DRAM, коли статистику виходу потрібно постійно "оновлювати", щоб залишатись у своєму стані.

З вашого прикладу скла, я ніколи не бачив жодного обладнання, яке б піднімало та клало скло на стіл неодноразово. Він лише коли-небудь покладе склянку на стіл і залишить її там, поки не буде вимагано зміни стану.

Повернення до ШІМ (про всяк випадок, коли ви насправді запитували про ШІМ). Незалежно від того, чи ви його зробили, або ваш мікроконтролер має спеціальне обладнання, як зазначено в інших публікаціях, до блоку вводу / виводу можна отримати доступ і змінити лише в тому випадку, якщо вимагається зміна стану за допомогою запущеного коду або PWM-периферії.

Мікроконтролер не повинен оновлювати виходи. Як тільки вони встановлені, вони зберігають свій стан нескінченно (поки не буде знято живлення). Якщо в старих процесорах для підтримання стану процесора потрібен годинник, то сьогоднішні процесори називаються повністю статичними. Це означає, що годинник насправді можна зупинити, і все залишиться у своєму нинішньому стані. Це тому, що всі регістри (включаючи введення / виведення) складаються за допомогою тригерів.

Більшість сучасних мікроконтролерів мають спеціальну апаратну PWM-периферію, яка піклується про ШІМ, дуже груба аналогія може бути:

Ядро процесора каже периферійному пристрою: "перемикайте цей штифт на 10 кГц і 50% робочого циклу, поки я не скажу вам інакше". Тоді ядро ​​вільно робити інші речі. Він може встановити переривання, тобто попросити периферійну апаратуру сказати, коли щось цікавить.
Ви, можливо, можете подумати про серцевину як «начальника», а про периферію як про спеціалістів. Ядро управляє цілою програмою (читає кожну інструкцію та діє на неї) і "просить" периферійних пристроїв виконувати різні завдання та повідомляти про них після їх виконання.

За вашою аналогією, це було б так, як інша людина тримає склянку, ви доручаєте їм покласти її на стіл, поки ви вільно сидите на стільці.

Якщо мікро не мав виділеної периферійної пристрої, то це доведеться робити це "вручну" (тобто себе) і стежити за станом штифтів і тимчасовим режимом між тумблерами. Це означало б багато циклів, присвячених досить дрібним речам, які легко обробляються простою периферією.

Ось схема компонування популярного 8-бітового мікроконтролера PIC16F690 . Зауважте периферійні пристрої, розташовані внизу:

Ви робите деякі припущення, які не є дійсними. Також так, ви зробили це питання максимально заплутаним. Серйозно.

ШІМ можна робити одночасно з іншими процесами. Якщо це зроблено в програмному забезпеченні, ви використовуєте таймери переривання для генерування ШІМ-сигналу на штифті GPIO. Інші переривання можуть працювати, а основний процес - це робити непов'язані речі. Крім того, багато MCU можуть робити ШІМ безпосередньо в периферійному таймері, звільняючи MCU робити інші дії.

Що стосується вводу-виводу штифтів, то вони мультиплексовані. Але ви контролюєте, як вони мультиплексовані, тож насправді це не проблема.

Більшість контактів вводу / виводу на мікроконтролерах є багатофункціональними, але я б не називав їх мультиплексними.

Наприклад, кілька штифтів на AVR можна використовувати як цифровий вхід, цифровий вихід або аналоговий вхід. Ви зазвичай вибираєте бажану функцію як частину ініціалізації програми, а не змінюєте її пізніше (хоча я можу побачити певну причину змінити аналоговий вхід на цифровий вхід, щоб переглянути той самий сигнал.)

Для цифрових виходів, коли штифти будуть встановлені як виходи, вони матимуть останнє значення, яке процесор написав їм - не потрібно періодично "оновлювати" їх.

У простому прикладі апаратної PWM периферійної апаратури мікроконтролера може бути підключений 8-бітний лічильник до 8-бітового цифрового компаратора. Мікроконтролер завантажив би номер у компаратор і збільшив лічильник за допомогою системного годинника або якогось розділеного на нього додаткового варіанту. Тоді лічильник буде вільним бігом, рахуючи від 0 до 255 і повертаючись до нуля повторно. У порівняльника буде вихід, який вказує, чи є значення лічильника більше або менше порівняльного значення. Це стане результатом ШІМ. Період PWM був би тим, скільки потрібно часу, щоб лічильник пройшов цикл підрахунку, а робочий цикл був би часткою від загального підрахунку представленою величиною порівняльника. Код мікроконтролера нічого не повинен робити, крім того, щоб спочатку налаштувати обладнання та змінити дані компаратора, коли потрібна зміна pwm. ШІМ виводить безперервний потік ШІМ імпульсів без уваги процесора.