מעבדי Microchip PIC - סקירה כללית

סקירה זו מיועדת לאנשי אלקטרוניקה ולמתעניינים בתחום.

בשנים האחרונות כבשו המיקרו-בקרים (או מיקרו-קונטרולרים) עוד ועוד תחומים באלקטרוניקה בזכות מחירם הנמוך: בקרים קטנים מחליפים שערים לוגיים, מחוללי אותות, טיימרים וכו', ובקרים גדולים מסוגלים להפעיל רובוטים שלמים, לזהות קול, לשלוט על מערכות הרכב, לנהל בית חכם ואפילו לעשות כלים ולהכין קפה! כיום כל מדיח כלים וכל מכונה למכירת שתיה חמה מופעלים על ידי מיקרו-בקר...
בניגוד לאלקטרוניקה "קלאסית" שבה כל הרכיבים מתפקדים יחד בו-זמנית, מיקרו-בקרים דומים יותר למחשבים המבצעים תוכנית, פקודה אחרי פקודה. לכן היישום הפשוט ביותר הוא הגדרה של סידרת פעולות (כגון תוכנית של מכונת-כביסה או מריץ אורות).
כדי לתכנת את הרכיבים, המתכנת כותב את התוכנה על מחשב אישי, ואז צורב את התוכנה לרכיב בעזרת 'צורב' (Programmer). כלי פיתוח נוסף הוא ה'אמולטור' (Emulator) אשר, בעזרת מחשב אישי,  מאפשר לעקוב אחר מהלך התוכנה. שפות התיכנות הנפוצות למיקרו-בקרים הן אסמבלר, C ובייסיק.
אחיהם הגדולים של המיקרו-בקרים (Micro-controllers) הם המיקרו-מעבדים (Micro-processors) אשר דורשים זיכרון חיצוני ורכיבים נוספים כדי לפעול.

מעבדי PIC הם מיקרו-בקרים של חברת Microchip. להלן מספר פרטים עליהם:
סדרת הבקרים מתחלקת לאלה הניתנים לצריבה רב-פעמית (זיכרון Flash) ואלה הניתנים לצריבה חד-פעמית (וישנן גם טכנולוגיות נוספות בסדרה).
גודל הרכיב הוא זעיר - החל מ-3x3 מ"מ, וכך גם המחיר - החל מ-50 סנט לבקר בסיסי בכמות מסחרית.
מספר הכניסות/יציאות (I/O) נע מ-4 ועד 69. ה-I/O מיועדים לזרמים יחסית גבוהים יחסית - 25mA source/sink (מתאים ללד, זמזם וכו') וכל אחד יכול להיות מוגדר בנפרד ככניסה או יציאה.
מתח ההפעלה נע בין 2V ל-5.5V - מתאים לסוגי סוללות רבים ולכל מקור מתח אחר. צריכת הזרם היא אחד ההישגים המרשימים של הבקרים. לדוגמה, בזמן המתנה ללחיצה על כפתורים הרכיב "הולך לישון" וצורך כעשירית מיקרו-אמפר (אורך חיים תיאורטי על 2 סוללות AA - מעל 1000 שנה) ! בזמן פעולה (חישובים, מדידת זמן וכו') צריכת הזרם היא כמה מילי-אמפרים.
לחלק מהרכיבים יש מתנד פנימי עד למהירות 8MHz המאפשר 2 מיליון פעולות בשניה, וניתן להגיע גם עד 10 מיליון פעולות בשניה עם מתנד חיצוני. מהירות זו מאפשרת תקשורת מהירה, ניתוחי אותות ב-Real Time, טיפול במספר רב של משימות בו זמנית ועוד.
כמות הזיכרון היא זעירה בהשוואה למחשבים אישיים (RAM עד 4KB, זיכרון התוכנית עד 128KB, זיכרון Flash לנתונים עד 1KB) אך לרוב אין צורך בזיכרון רב. ניתן לחבר גם זיכרונות חיצוניים או דיסק קשיח.

ברשימת ה-peripherals הארוכה אפשר למצוא:
- כניסות אנלוגיות ודיגיטליות, comparators
- יציאות PWM (פסודו-אנלוגיות) ודיגיטליות
- Capture/compare למדידת תדרים, רוחבי פולס, ספירת פולסים וכו'
- פרוטוקולי תקשורת בחומרה: USART (RS-232/422/485), SPI, I2C, LIN, CAN, USB
- צריבה בתוך המעגל (ICSP) - מתאים לצריבה לאחר הייצור ולשינוי התוכנה
- מעגלים להבטחת פעולה תקינה: Watchdog timer, Brownout reset, Low voltage detection
- הגנה נגד שיכפול/שינוי/קריאת התוכנה מהרכיב - Code protection

חברת Microchip היא יצרנית מעבדי 8-ביט מהמובילות בעולם, ותיקה ואמינה מאוד, עם קו מוצרים שלם לפתרונות בתחומי הרכב, טלקומוניקציה, בקרה ואוטומציה, וכללית לשוק ה-Embedded.
Microchip דואגת לאנשי הפיתוח ומציעה בחינם כלי פיתוח (תוכנה), דוגמאות לרכיבים ותמיכה טכנית, הן באמצעות נציגיה בארץ והן באמצעות אתר האינטרנט המקיף שלה.

דוגמאות ליישומים ולתוכניות ניתן למצוא באתר החברה תחת "Design/Application Notes".
דוגמה לתוכנה וחומרה של שעון (קובץ PDF להורדה)