Viete, ako vybrať najlepší mikrokontrolér pre projekty založené na mikrokontroléroch? Výber správneho mikrokontroléra pre danú aplikáciu je jedným z najdôležitejších rozhodnutí, ktoré riadi úspech alebo neúspech úlohy.
Existujú rôzne typy mikrokontrolérov k dispozícii a ak ste sa rozhodli, ktorá séria sa má použiť, môžete ľahko vytvoriť vlastný návrh zabudovaného systému. Inžinieri musia mať svoje vlastné kritériá, aby mohli urobiť správny výber.
Tu v tomto článku sa budeme zaoberať základnými úvahami pri výbere mikrokontroléra.
Mikrokontroléry pre návrh zabudovaného systému
V mnohých prípadoch si ľudia namiesto náhodných podrobných informácií o vhodnom mikrokontroléri pre projekt často náhodne vyberú mikrokontrolér. To je však zlý nápad.
Najdôležitejšou prioritou pri výbere mikrokontroléra je mať informácie o systéme, ako napríklad blokový diagram, vývojový diagram a vstupné / výstupné periférie.
Tu je 7 najlepších spôsobov, ktoré treba dodržať, aby ste sa uistili, že je vybraný správny mikrokontrolér.
Bitový výber mikrokontroléra
Mikrokontroléry sú dostupné v rôznych bitových rýchlostiach, ako sú 8-bitové, 16-bitové a 32-bitové rýchlosti. Počet bitov sa vzťahuje na veľkosť dátových liniek, ktoré obmedzujú dáta. Výber najlepšieho mikrokontroléra pre dizajn zabudovaného systému je dôležitý z hľadiska výberu bitov. Výkon mikrokontroléra sa zvyšuje s veľkosťou bitu.
8-bitové mikrokontroléry :
8 bitové mikrokontroléry
8-bitové mikrokontroléry majú 8-dátové linky, ktoré dokážu odosielať a prijímať 8-bitové dáta naraz. Nemá ďalšie funkcie, ako je sériová komunikácia na čítanie a zápis, atď. Sú postavené na menšej pamäti na čipe, a preto sa používajú pre menšie aplikácie. Sú k dispozícii za lacnejšiu cenu. Ak sa však zložitosť vášho projektu zvýši, použite iný mikroprocesor s vyššou bitovou úrovňou.
16-bitový mikrokontrolér:
16 bitový mikrokontrolér
16-bitové radiče majú 16-dátové linky, ktoré dokážu odosielať a prijímať 16-bitové dáta naraz. V porovnaní s 32-bitovými radičmi nemá žiadne ďalšie funkcie. Je to rovnaké ako 8-bitový mikrokontrolér, je však doplnené o niekoľko ďalších funkcií.
Výkon 16-bitového mikrokontroléra je rýchlejší ako 8-bitových radičov a je nákladovo efektívny. Je použiteľné pre menšie aplikácie. Je to pokročilá verzia 8-bitových mikrokontrolérov.
32-bitový mikrokontrolér :
32 bitový mikrokontrolér
32-bitové mikrokontroléry majú 32-dátové linky, ktoré sa používajú na odosielanie a prijímanie 32-bitových údajov naraz. 32-mikrokontroléry majú niektoré ďalšie futures, ako napríklad SPI, I2C, jednotky s pohyblivou rádovou čiarkou a funkcie súvisiace s procesom.
32-bitové mikrokontroléry majú maximálny rozsah pamätí On-chip, a preto sa používajú pre väčšie aplikácie. Výkon je veľmi rýchly a nákladovo efektívny. Sú pokročilou verziou 16-bitových mikrokontrolérov.
Rodinný výber mikrokontroléra
Existuje niekoľko predajcov vyrábajúcich rôzne architektúry mikrokontrolérov. Preto má každý mikrokontrolér jedinečnú sadu inštrukcií a registrov a žiadne dva mikrokontroléry nie sú navzájom podobné.
Program alebo kód napísaný pre jeden mikrokontrolér sa nespustí v druhom mikrokontroléri. Rôzne projekty založené na mikrokontroléroch si vyžadujú rôzne rodiny mikrokontrolérov.
Rôzne rodiny mikrokontrolérov sú rodina 8051, rodina AVR, rodina ARM, rodina PIC a mnoho ďalších.
Rodina mikrokontrolérov AVR
Rodina mikrokontrolérov AVR
Mikrokontrolér AVR akceptuje veľkosť inštrukcie 16 bitov alebo 2 bajty. Skladá sa z flash pamäte, ktorá obsahuje 16-bitovú adresu. Tu sú pokyny uložené priamo.
Mikrokontroléry AVR-ATMega8, ATMega32 sú široko používané.
Rodina mikrokontrolérov PIC
Rodina mikrokontrolérov PIC
Každý mikrokontrolér PIC prijíma 14-bitovú inštrukciu. Na flash pamäť je možné uložiť adresu 16 bitov. Ak sa do flash pamäte privedie prvých 7 bitov, zvyšné bity je možné uložiť neskôr.
Ak je však odovzdaných 8 bitov, zvyšných 6 bitov je zbytočných. Z ľahkého hľadiska to skutočne závisí od dodávateľov výroby.
Preto je v procese veľmi dôležitý výber správnej rodiny mikrokontroléra pre návrh zabudovaného systému.
Výber architektúry mikrokontroléra
Pojem „architektúra“ definuje kombináciu periférnych zariadení, ktoré sa používajú na vykonávanie úloh. Existujú dva typy architektúry mikrokontrolérov pre projekty založené na mikrokontroléroch.
Z architektúry Neumann
Architektúra Von Neumann je tiež známa ako Princetonská architektúra. V tejto architektúre CPU komunikuje s jedinou dátovou a adresnou zbernicou do RAM a ROM. CPU načítava pokyny z RAM a ROM súčasne.
Von-Neumannova architektúra
Tieto inštrukcie sa vykonávajú postupne cez jednu zbernicu, a preto vykonávanie každej inštrukcie trvá dlhšie. Môžeme teda povedať, že proces architektúry Von Newmana je veľmi pomalý.
Harvardská architektúra
V architektúre Harvard má CPU dve samostatné zbernice, a to adresnú zbernicu a dátovú zbernicu na komunikáciu s pamäťou RAM a ROM. CPU načítava a vykonáva pokyny z pamätí RAM a ROM prostredníctvom samostatnej dátovej zbernice a adresnej zbernice. Vykonanie každej inštrukcie preto trvá kratšie, čo robí túto architektúru veľmi obľúbenou.
Harvardská architektúra
Pre akýkoľvek dizajn zabudovaného systému je teda najlepším mikrokontrolérom ten s Harvardovou architektúrou.
Instruction Set selection of microcontroller
Sada inštrukcií je sada základných pokynov, ako sú aritmetické, podmienené, logické atď., Ktoré sa používajú na vykonávanie základných operácií v mikrokontroléri. Architektúra mikrokontroléra funguje na základe inštrukčnej sady.
Pre všetky projekty založené na mikrokontroléroch sú k dispozícii mikrokontroléry založené na inštrukčnej sade RISC alebo CISC.
Architektúra založená na RISC
RISC znamená počítač so zníženou sadou inštrukcií. Sada inštrukcií RISC vykonáva všetky aritmetické, logické, podmienené, booleovské operácie v jednom alebo dvoch cykloch inštrukcií. Rozsah sady inštrukcií RISC je<100.
Architektúra založená na RISC
Stroj založený na RISC vykonáva pokyny rýchlejšie, pretože tu nie je vrstva mikrokódu. Architektúra RISC obsahuje špeciálne operácie ukladania zaťaženia, ktoré sa používajú na presun údajov z interných registrov a pamäte.
Čip RISC je vyrobený s menším počtom tranzistorov, a preto je jeho cena nízka. Pre akýkoľvek návrh zabudovaného systému je väčšinou preferovaný čip RISC.
Architektúra založená na CISC
CISC je skratka pre komplexný počítač s inštrukčnou sadou. Sada inštrukcií CISC trvá štyri alebo viac cyklov inštrukcií na vykonanie všetkých aritmetických, logických, podmienených, boolovských inštrukcií. Rozsah sady inštrukcií CISC je> 150.
Architektúra založená na CISC
Stroj založený na CISC vykonáva pokyny pomalšie v porovnaní s architektúrou RISC, pretože tu sa pokyny pred vykonaním konvertujú na malú veľkosť kódu.
Výber pamäte mikrokontroléra
Výber pamäte je pri výbere najlepšieho mikrokontroléra veľmi dôležitý, pretože výkon systému závisí od pamätí.
Každý mikrokontrolér môže obsahovať akýkoľvek jeden typ pamätí, ktorými sú:
On-Chip pamäť
Pamäť mimo čipu
On-chip a Off-chip pamäť
Pamäť na čipe
Pamäťou na čipe sa rozumie akákoľvek pamäť ako RAM, ROM, ktorá je zabudovaná do samotného čipu mikrokontroléra. ROM je typ úložného zariadenia, ktoré umožňuje trvalé ukladanie údajov a aplikácií v ňom.
Pamäť RAM je typ pamäte, ktorá sa používa na dočasné uloženie údajov a programov. Mikrokontroléry s pamäťou na čipe ponúkajú vysokorýchlostné spracovanie dát, ale pamäť je obmedzená. Na dosiahnutie vysokých schopností ukladania pamäte sa teda používajú mikroprocesory mimo čipu.
Off-Chip pamäť
Pamäťou mimo čip sa rozumie akákoľvek pamäť ako ROM, RAM a EEPROM, ktoré sú pripojené externe. Externé pamäte sa niekedy nazývajú sekundárne pamäte, ktoré sa používajú na ukladanie veľkého množstva údajov.
Vďaka tomu je rýchlosť radičov pri načítaní a ukladaní dát znížená. Táto externá pamäť vyžaduje externé pripojenia, takže sa zvyšuje zložitosť systému.
Výber čipu mikrokontroléra
Výber čipu je veľmi dôležitý pri vývoji a projekt založený na mikrokontroléri . IC sa jednoducho nazýva balík. Integrované obvody sú tienené, aby umožňovali ľahkú manipuláciu a chránili zariadenia pred poškodením. Integrované obvody pozostávajú z tisícov základné komponenty v elektronike ako sú tranzistory, diódy, rezistory, kondenzátory.
Mikrokontroléry sú dostupné v mnohých rôznych druhoch balíkov integrovaných obvodov a každý z nich má svoje výhody a nevýhody. Najpopulárnejším IC je Dual In-line balík (DIP), používaný väčšinou v akomkoľvek návrhu zabudovaného systému.
DIP (Dual in line) mikrokontrolér
1. DIP (Dual In-line Package)
2. SIP (Single In-line Package)
3. SOP (Malý obrysový balíček)
4. QFP (štvorcový plochý balík)
5. PGA (Pin Grid Array)
6. BGA (pole s mriežkou)
7. TQFP (Tin Quad flat Package)
IDE výber mikrokontroléra
IDE znamená integrované vývojové prostredie a je to softvérová aplikácia používaná vo väčšine projektov založených na mikrokontroléroch. IDE sa obvykle skladá z editora zdrojového kódu, kompilátora, tlmočníka a debuggeru. Používa sa na vývoj zabudovaných aplikácií. IDE sa používa na programovanie mikrokontroléra.
IDE výber mikrokontrolérov
IDE sa skladá z nasledujúcich komponentov: -
Editor zdrojového kódu
Zostavovateľ
Debugger
Odkazy
Tlmočník
Prevodník hexadecimálnych súborov
Editor
Editor zdrojového kódu je textový editor, ktorý je špeciálne navrhnutý pre programátorov na písanie zdrojového kódu aplikácií.
Zostavovateľ
Kompilátor je program, ktorý prekladá jazyk na vysokej úrovni (C, Embedded C) do jazyka na úrovni stroja (formát 0 a 1). Kompilátor najskôr naskenuje celý program a potom program preloží do strojového kódu, ktorý vykoná počítač.
Existujú dva typy prekladačov: -
Natívny prekladač
Keď je aplikačný program vyvíjaný a kompilovaný na rovnakom systéme, je známy ako natívny kompilátor. EX: C, JAVA, Oracle.
Krížový prekladač
Keď je aplikačný program vyvinutý na hostiteľskom systéme a kompilovaný na cieľovom systéme, nazýva sa to krížový kompilátor. Všetky projekty založené na mikrokontroléroch vyvíja krížový prekladač. Ex Embedded C, montáž, mikrokontroléry.
Debugger
Debugger je program, ktorý sa používa na testovanie a ladenie ostatných programov, napríklad cieľového programu. Ladenie je proces hľadania a znižovania počtu chýb alebo chýb v programe.
Odkazy
Linker je program, ktorý z kompilátora vezme jeden alebo viac objektívnych súborov a skombinuje ich do jedného spustiteľného programu.
Tlmočník
Tlmočník je softvér, ktorý prevádza jazyk vysokej úrovne na strojovo čitateľný jazyk po riadkoch. Každá inštrukcia kódu je interpretovaná a vykonaná osobitne postupne. Ak sa v časti pokynu zistí chyba, zastaví sa interpretácia kódu.
Odlišný mikrokontrolér s aplikáciami
Tu je zhrnutie tabuľky poskytujúcej informácie o rôznych mikrokontroléroch a projektoch, v ktorých je možné ich použiť.
Rôzne mikrokontroléry pre rôzne aplikácie
Všetko pripravené na výber najlepšieho mikrokontroléra pre váš projekt? Dúfame, že už budete mať vo svojej mysli jasný obraz o tom, ktorý mikrokontrolér bude pre váš vstavaný systém najvhodnejší. Pre vašu potrebu rôzne vložené projekty nájdete na webových stránkach edgefxkits.
Tu je pre vás základná otázka - Pre väčšinu projektov založených na mikrokontroléroch kombinujúcich všetky najlepšie funkcie, ktoré sme spomenuli vyššie, ktorá rodina mikrokontrolérov je väčšinou preferovaná a prečo?
Odpovede a spätnú väzbu môžete poskytnúť v sekcii komentárov uvedenej nižšie.
Fotografické kredity:
8 bitové mikrokontroléry od rapidonline
16-bitový mikrokontrolér od spoločnosti priamy priemysel
32-bitový mikrokontrolér od spoločnosti rapidonline
Rodina mikrokontrolérov AVR podľa elektrolín
Rodina mikrokontrolérov PIC podľa inžinierska garáž
Harvardská architektúra od eecatalog.com
Architektúra založená na RISC electronicsweekly.com
Architektúra založená na CISC od studydroid.com
DIP (Dual in line) mikrokontrolér od t2.gstatic.com
