Seznámení s jednočipy

Zdroj: SOOM.cz [ISSN 1804-7270]
Autor: .cCuMiNn.
Datum: 28.11.2006
Hodnocení/Hlasovalo: 1.73/45

Dobám, kdy se v dinosauřích výbězích rozprostíraly velké sálové počítače, již dávno odzvonilo - je doba osobních počítačů, mikropočítačů, ale také počítačů jednočipových, s nimiž se v tomto článku seznámíme.

Řekne-li se „počítač“, vybaví si většina z vás jistě osobní počítač, který leží ve vašem pokoji na stole a slouží ke hraní her, kancelářské práci nebo k jiným běžným činnostem. Dobám, kdy se v dinosauřích výbězích rozprostíraly velké sálové počítače, již dávno odzvonilo. Je doba osobních počítačů, mikropočítačů, minipočítačů, ale také počítačů jednočipových.

Jednočipový počítač (mikrokontrolér) je integrovaný obvod umístěný v jednom jediném pouzdře s různým počtem vývodů, podle typu. Ve svém nitru pak ukrývá procesor, paměť a I/O obvody, přičemž paměť je rozdělena na paměť Flash, která uchovává kód programu, paměť RAM pro uložení dat a může také již ve svém pouzdře obsahovat paměť EEPOM, která uchovává data i po odpojení napájecího napětí. Různé typy mikrokontrolérů pak již mohou obsahovat i různé zabudované periférie, jako jsou například čítače, časovače, AD převodníky a řadu dalších.

Při prvním pohledu na jednočipový počítač si jistě řeknete, že na takovémto počítači těžko budete vykonávat činnosti, na které jste zvyklí z osobního počítače, vždyť mu chybí jakékoliv vstupní a výstupní zařízení, ale omyl. Stejně jako je možné připojovat periferní zařízení k běžnému PC, je možné je při správném naprogramování jednočipu připojit i k němu. Jako vstupní zařízení tak můžeme použít různé klávesnice (dokonce i od běžného PC), myš, různé spínače a detektory, IR prvky, nebo externí paměť. Z výstupních zařízení si také můžeme vybrat podle potřeby. Napojit můžeme LED diody nebo segmentovky, LCD displej, monitor, tiskárnu, reproduktory, spínače na vysoká napětí nebo různé externí úložiště dat.

Co je na jednočipových počítačích nejdůležitější je jejich programovatelnost. V běžných podmínkách je programujeme z domácího počítače prostřednictví programátoru, jehož cena se pohybuje podle druhu ve stovkách korun. Pro programování některých typů mikrokontrolérů dokonce není programátor nutný, protože je možné je naprogramovat přímo připojením na některý z volných portů počítače, přičemž máme na výběr z různých programovacích jazyků. Pokud budete chtít mít vše pěkně pod kontrolou a dokonale optimalizované, vyplatí se vám tvořit programy v assembleru, nicméně můžete své programy psát i ve vyšších jazycích, mezi něž patří například jazyk C.

Mikrokontroléry mají řadu výhod. Jednou z nich je určitě jejich cena, která se pohybuje podle typu v několika desítkách korun. Podstatným kladem je také jejich velikost, nebo spíše miniaurizace, která se podle použitého pouzdra pohybuje od několika milimetrů do několika centimetrů. Využití prvků číslicové techniky dělá obvody s mikrokontroléry velmi jednoduché s mnohostranným využitím, o kterém si něco povíme na konci článku. Navíc je pro nejznámější typy k dispozici velké množství odborné literatury a jiných zdrojů informací.

Mluvíme-li o jednočipových počítačích, musím se zmínit o jejich pracovní frekvenci. Mikrokontrolér je sám o sobě mrtvý a to dokonce i po připojení napájecího napětí. Nemá žádný vnitřní zdroj hodinového signálu a je proto potřeba mu tento zdroj zajistit externě připojením rezonátoru na určené vývody. Maximální pracovní kmitočet se opět různí podle použitého mikrokontroléru, ale u běžně používaných typů, mezi něž počítám výrobky ATMEL a PIC, se budeme pohybovat v několika málo desítkách megahertzů.

Z praktického hlediska mají jednočipové počítače ohromně široké spektrum využití, z nichž jen tak namátkou vypíchnu samočinné ovládání mobilního telefonu přes AT příkazy, vysílání nejrůznějších signálů pomocí IR prvků, různé časové spouště, prostředky pro phreaking, detekci a špionáž.

Tento článek neměl za úkol vás seznámit s řešením konkrétního úkolu, ale spíše vám ukázat další z mnoha cest, kterou je možné se ve světě hackingu vydat. Proto, najde-li se u mě nebo u někoho z vás trocha volného času, můžeme si zde představit různá konkrétní užitečná zapojení...

.cCuMiNn.