Znate li kako odabrati najbolji mikrokontroler za projekte koji se temelje na mikrokontroleru? Odabir odgovarajućeg mikrokontrolera za određenu aplikaciju jedna je od najkritičnijih odluka koja kontrolira uspjeh ili neuspjeh zadatka.
Postoje različiti vrste mikrokontrolera dostupan i ako ste odlučili koju ćete seriju koristiti, lako možete započeti vlastiti dizajn ugrađenog sustava. Inženjeri moraju imati vlastite kriterije kako bi napravili pravi odabir.
Ovdje ćemo u ovom članku razgovarati o osnovnim razmatranjima pri odabiru mikrokontrolera.
Mikrokontroleri za dizajn ugrađenog sustava
U mnogim slučajevima, umjesto da imaju detaljno znanje o prikladnom mikrokontroleru za projekt, ljudi često nasumično odaberu mikrokontroler. To je međutim loša ideja.
Najvažniji prioritet pri odabiru mikrokontrolera je imati podatke o sustavu poput blok dijagrama, dijagrama toka i ulazno / izlazne periferne opreme.
Evo 7 najboljih načina kojima se treba pridržavati kako biste osigurali odabir pravog mikrokontrolera.
Izbor bitova mikrokontrolera
Mikrokontroleri su dostupni u različitim brzinama prijenosa poput 8-bitnih, 16-bitnih i 32-bitnih brzina. Broj bitova odnosi se na veličinu podatkovnih linija koje ograničavaju podatke. Odabir najboljeg mikrokontrolera za dizajn ugrađenog sustava, važnog u smislu odabira bitova. Izvedba mikrokontrolera povećava se s veličinom bita.
8-bitni mikrokontroleri :
8-bitni mikrokontroleri
8-bitni mikrokontroleri imaju 8- podatkovne linije koje istovremeno mogu slati i primati 8-bitne podatke. Nema dodatne funkcije poput serijske komunikacije čitanje / pisanje itd. Oni su izgrađeni s manje memorija na čipu i stoga se koriste za manje aplikacije. Dostupni su po jeftinijoj cijeni. Međutim, u slučaju da se složenost vašeg projekta poveća, odaberite drugi mikrokontroler višeg bita.
16-bitni mikrokontroler:
16-bitni mikrokontroler
16-bitni kontroleri imaju 16-podatkovne linije koje istovremeno mogu slati i primati 16-bitne podatke. Nema nikakve dodatne funkcije u odnosu na 32-bitne kontrolere. Isti je poput 8-bitnog mikrokontrolera, ali je dodan s nekoliko dodatnih značajki.
Performanse 16-bitnog mikrokontrolera brže su od 8-bitnih kontrolera i isplativo je. Primjenjiv je za manje primjene. Riječ je o naprednoj verziji 8-bitnih mikrokontrolera.
32-bitni mikrokontroler :
32-bitni mikrokontroler
32-bitni mikrokontroleri imaju 32-podatkovne linije koje se istovremeno koriste za slanje i primanje 32-bitnih podataka. 32-mikrokontroleri imaju neke dodatne budućnosti kao što su SPI, I2C, jedinice s pomičnim zarezom i funkcije povezane s procesima.
32-bitni mikrokontroleri izrađeni su s maksimalnim rasponom memorija na čipu i stoga se koriste za veće primjene. Izvedba je vrlo brza i isplativa. Oni su napredna verzija 16-bitnih mikrokontrolera.
Obiteljski izbor mikrokontrolera
Postoji nekoliko dobavljača koji proizvode različite arhitekture mikrokontrolera. Stoga svaki mikrokontroler ima jedinstvene upute i registar te ne postoje dva međusobno slična mikrokontrolera.
Program ili kod napisan za jedan mikrokontroler neće se pokretati na drugom mikrokontroleru. Različiti projekti temeljeni na mikrokontroleru zahtijevaju različite obitelji mikrokontrolera.
Različite obitelji mikrokontrolera su obitelj 8051, obitelj AVR, obitelj ARM, obitelj PIC i mnogi drugi.
Obitelj mikrokontrolera AVR
Obitelj mikrokontrolera AVR
AVR mikrokontroler prihvaća veličinu naredbe od 16 bita ili 2 bajta. Sastoji se od flash memorije koja sadrži 16-bitnu adresu. Ovdje se upute pohranjuju izravno.
AVR mikrokontroleri-ATMega8, ATMega32 su široko korištene.
PIC obitelj mikrokontrolera
PIC obitelj mikrokontrolera
PIC mikrokontroler svaka uputa prihvaća 14-bitne upute. Flash memorija može pohraniti adresu od 16 bita. Ako se prvih 7 bitova proslijedi u flash memoriju, preostali bitovi mogu se kasnije spremiti.
Međutim, ako je prošlo 8 bitova, preostalih 6 bitova se troši. Lagano, ovo zapravo ovisi o proizvođačima.
Stoga je odabir odgovarajuće obitelji mikrokontrolera za dizajn ugrađenog sustava vrlo važan u procesu.
Izbor arhitekture mikrokontrolera
Pojam 'arhitektura' definira kombinaciju perifernih uređaja koji se koriste za izvršavanje zadataka. Postoje dvije vrste arhitekture mikrokontrolera za projekte koji se temelje na mikrokontroleru.
Iz Neumannove arhitekture
Von Neumannova arhitektura poznata je i pod nazivom Princeton Architecture. U ovoj arhitekturi CPU komunicira s jednom sabirnicom podataka i adresa, na RAM i ROM. CPU istovremeno dohvaća upute iz RAM-a i ROM-a.
Von-Neumannova arhitektura
Ove se upute izvršavaju sekvencijalno kroz jednu sabirnicu i stoga je potrebno više vremena za izvršavanje svake naredbe. Stoga možemo reći da je proces arhitekture Von Newman vrlo spor.
Arhitektura Harvarda
U arhitekturi Harvarda, CPU ima dvije odvojene sabirnice, a to su sabirnica adresa i sabirnica podataka za komunikaciju s RAM-om i ROM-om. CPU dohvaća i izvršava upute iz RAM i ROM memorija kroz zasebnu sabirnicu podataka i sabirnicu adresa. Stoga je potrebno manje vremena za izvršavanje svake naredbe, što ovu arhitekturu čini vrlo popularnom.
Arhitektura Harvarda
Stoga je za bilo koji dizajn ugrađenog sustava najbolji mikrokontroler uglavnom onaj s Harvardskom arhitekturom.
Uputa Postavite izbor mikrokontrolera
Skup uputa je skup osnovnih uputa poput aritmetičkih, uvjetnih, logičkih itd. Koje se koriste za obavljanje osnovnih operacija u mikrokontroleru. Arhitektura mikrokontrolera radi na temelju skupa uputa.
Za sve projekte koji se temelje na mikrokontroleru dostupni su mikrokontroleri na temelju RISC ili CISC skupa uputa.
Arhitektura utemeljena na RISC-u
RISC je skraćenica za računalo sa smanjenim nizom instrukcija. RISC skup instrukcija izvodi sve aritmetičke, logičke, uvjetne, logičke operacije u jednom ili dva ciklusa instrukcija. Raspon skupa RISC instrukcija je<100.
Arhitektura utemeljena na RISC-u
Stroj zasnovan na RISC-u brže izvršava upute jer ne postoji sloj mikrokoda. RISC arhitektura sadrži posebne operacije spremanja opterećenja koje se koriste za premještanje podataka iz internih registara i memorije.
RISC čip izrađen je s manjim brojem tranzistora, stoga je trošak nizak. Za bilo koji dizajn ugrađenog sustava uglavnom se daje prednost RISC čipu.
Arhitektura utemeljena na CISC-u
CISC je skraćenica za složeno računalo s nastavom. Skup naredbi CISC treba četiri ili više ciklusa naredbi za izvršavanje svih aritmetičkih, logičkih, uvjetnih, logičkih uputa. Raspon CISC skupa instrukcija je> 150.
Arhitektura utemeljena na CISC-u
Stroj zasnovan na CISC-u izvršava naredbe sporije u odnosu na RISC arhitekturu, jer se ovdje upute pretvaraju u malu veličinu koda prije izvođenja.
Izbor memorije mikrokontrolera
Odabir memorije vrlo je važan pri odabiru najboljeg mikrokontrolera, jer performanse sustava ovise o sjećanjima.
Svaki mikrokontroler može sadržavati bilo koji tip memorije, a to su:
Memory Ugrađena memorija
Memory Isključena memorija
Ugrađena i isključena memorija
Ugrađena memorija
Memorija na čipu odnosi se na bilo koju memoriju poput RAM-a, ROM-a koja je ugrađena u sam čip mikrokontrolera. ROM je vrsta uređaja za pohranu koji može trajno pohraniti podatke i aplikacije u njemu.
RAM memorija je vrsta memorije koja se koristi za privremeno spremanje podataka i programa. Mikrokontroleri s ugrađenom memorijom nude veliku brzinu obrade podataka, ali memorija za pohranu je ograničena. Tako se mikrokontroleri bez čipa koriste za postizanje visokih mogućnosti pohrane memorije.
Izvan čip memorije
Memorija izvan čipa odnosi se na bilo koju memoriju poput ROM-a, RAM-a i EEPROM-a koje su spojene izvana. Vanjske memorije se ponekad nazivaju sekundarne memorije koje se koriste za pohranu velike količine podataka.
Zbog toga se smanjuje brzina vanjskih kontrolera memorije tijekom dohvaćanja i pohrane podataka. Ova vanjska memorija treba vanjske veze pa se povećava složenost sustava.
Odabir čipa mikrokontrolera
Odabir čipa vrlo je važan u razvoju a projekt temeljen na mikrokontroleru . IC se jednostavno naziva paket. Integrirani krugovi su zaštićeni kako bi omogućili jednostavno rukovanje i zaštitili uređaje od oštećenja. Integrirani krugovi čine tisuće osnovne komponente u elektronici kao što su tranzistori, diode, otpornici, kondenzatori.
Mikrokontroleri su dostupni u mnogo različitih vrsta IC paketa, a svaki ima svoju prednost i nedostatak. Najpopularniji IC je Dvostruki linijski paket (DIP), koristi se uglavnom u bilo kojem dizajnu ugrađenog sustava.
DIP (dvostruki u redu) mikrokontroler
1. DIP (dvostruki linijski paket)
2. SIP (jedan linijski paket)
3. SOP (paket s malim obrisima)
4. QFP (četverokutni paket)
5. PGA (Pin Grid Array)
6. BGA (Loptasta rešetka)
7. TQFP (Tin Quad flat paket)
IDE odabir mikrokontrolera
IDE predstavlja integrirano razvojno okruženje i to je softverska aplikacija koja se koristi u većini projekata temeljenih na mikrokontroleru. IDE se obično sastoji od uređivača izvornog koda, kompajlera, interpretatora i ispravljača programa. Koristi se za razvoj ugrađenih aplikacija. IDE se koristi za programiranje mikrokontrolera.
IDE izbor mikrokontrolera
IDE se sastoji od sljedećih komponenata: -
Uređivač izvornog koda
Sastavljač
Program za ispravljanje pogrešaka
Veze
Tumač
Hex pretvarač datoteka
Urednik
Uređivač izvornog koda je uređivač teksta koji je posebno dizajniran za programere za pisanje izvornog koda aplikacija.
Sastavljač
Prevodnik je program koji prevodi jezik visoke razine (C, ugrađeni C) u jezik strojne razine (0 'i 1' format). Kompajler prvo skenira cijeli program, a zatim ga prevodi u strojni kod koji će izvršiti računalo.
Postoje dvije vrste kompajlera: -
Izvorni sastavljač
Kada se aplikacijski program razvije i kompilira na istom sustavu, poznat je kao izvorni kompajler. PRIMJER: C, JAVA, Oracle.
Cross compiler
Kada se aplikacijski program razvije na glavnom sustavu i kompajlira na ciljnom sustavu, naziva se unakrsnim kompajlerom. Sve projekte koji se temelje na mikrokontroleru razvija križni prevodilac. Ex ugrađeni C, sklop, mikrokontroleri.
Program za ispravljanje pogrešaka
Program za ispravljanje pogrešaka program je koji se koristi za testiranje i otklanjanje pogrešaka u ostalim programima, kao što je ciljni program. Otklanjanje pogrešaka postupak je pronalaska i smanjenja broja programskih pogrešaka ili nedostataka.
Veze
Povezivač je program koji uzima jednu ili više objektivnih datoteka od kompajlera i kombinira ih u jedan izvršni program.
Tumač
Tumač je dio softvera koji pretvara jezik visoke razine u strojno čitljiv jezik, red po redak. Svaka se uputa koda tumači i izvršava odvojeno u slijedu. Ako se u dijelu upute pronađe bilo kakva pogreška, zaustavit će se tumačenje koda.
Različiti mikrokontroler s aplikacijama
Ovdje je sažetak tablice koja daje informacije o različitim mikrokontrolerima i projektima u kojima se mogu koristiti.
Različiti mikrokontroleri za različite primjene
Jeste li spremni za odabir najboljeg mikrokontrolera za svoj projekt? Nadamo se da ste do sada morali imati jasnu sliku o tome koji će mikrokontroler biti najprikladniji za vaš ugrađeni sustav. Za vašu referencu, razne ugrađeni projekti možete pronaći na web mjestu edgefxkits.
Evo osnovnog pitanja za vas - za većinu projekata temeljenih na mikrokontroleru, kombinirajući sve najbolje značajke koje smo gore spomenuli, koja je obitelj mikrokontrolera uglavnom poželjna i zašto?
Molimo odgovorite zajedno s povratnim informacijama u odjeljku za komentare koji je naveden u nastavku.
Fotografije:
8-bitni mikrokontroleri od rapidonline
16-bitni mikrokontroler tvrtke direktna industrija
32-bitni mikrokontroler tvrtke rapidonline
AVR obitelj mikrokontrolera tvrtke elektrolinija
PIC obitelj mikrokontrolera od inženjerska garaža
Harvardska arhitektura eecatalog.com
Arhitektura utemeljena na RISC - u electronicsweekly.com
Arhitektura utemeljena na CISC - u studydroid.com
DIP (dvostruki u redu) mikrokontroler od t2.gstatic.com
