Způsoby výběru nejlepšího mikrokontroléru pro projekty založené na mikrokontrolérech

Víte, jak vybrat nejlepší mikrokontrolér pro projekty založené na mikrokontrolérech? Výběr správného mikrokontroléru pro danou aplikaci je jedním z nejdůležitějších rozhodnutí, které řídí úspěch nebo neúspěch úkolu.

Existují různé typy mikrokontrolérů k dispozici a pokud jste se rozhodli, kterou sérii chcete použít, můžete snadno zahájit vlastní návrh vestavěného systému. Pro správný výběr musí mít inženýři svá vlastní kritéria.

Zde v tomto článku probereme základní úvahy při výběru mikrokontroléru.

Mikrokontroléry pro design vestavěného systému

V mnoha případech namísto podrobných znalostí o vhodném mikrokontroléru pro projekt lidé často náhodně vyberou mikrokontrolér. To je však špatný nápad.

Nejdůležitější prioritou při výběru mikrokontroléru je mít informace o systému, jako je blokové schéma, vývojový diagram a vstupní / výstupní periferie.

Zde je top 7 způsobů, kterými je třeba se řídit, aby byl zajištěn výběr správného mikrokontroléru.

Výběr bitů mikrokontroléru

Mikrokontroléry jsou k dispozici v různých bitových rychlostech, jako jsou 8bitové, 16bitové a 32bitové rychlosti. Počet bitů odpovídá velikosti datových linek, které omezují data. Výběr nejlepšího mikrokontroléru pro design vestavěného systému je důležitý z hlediska výběru bitů. Výkon mikrokontroléru se zvyšuje s velikostí bitů.

8bitové mikrokontroléry :

8bitové mikrokontroléry

8bitové mikrokontroléry mají 8 datových linek, které mohou odesílat a přijímat 8bitová data najednou. Nemá další funkce, jako je sériová komunikace pro čtení / zápis atd. Jsou vytvořeny s menší pamětí na čipu, a proto se používají pro menší aplikace. Jsou k dispozici za levnější cenu. V případě, že se složitost vašeho projektu zvýší, pak přejděte na jiný vyšší bitový mikrokontrolér.

16bitový mikrokontrolér:

16bitový mikrokontrolér

16bitové řadiče mají 16-datové linky, které mohou odesílat a přijímat 16-bitová data najednou. Ve srovnání s 32bitovými řadiči nemá žádné další funkce. Je to stejné jako 8bitový mikrokontrolér, ale je přidáno s několika dalšími funkcemi.

Výkon 16bitového mikrokontroléru je rychlejší než 8bitových řadičů a je nákladově efektivní. Je použitelný pro menší aplikace. Jedná se o pokročilou verzi 8bitových mikrokontrolérů.

32bitový mikrokontrolér :

32bitový mikrokontrolér

32bitové mikrokontroléry mají 32 datové linky, které slouží k odesílání a přijímání 32bitových dat najednou. Mikroprocesory 32 mají některé další futures, jako jsou SPI, I2C, jednotky s plovoucí desetinnou čárkou a funkce související s procesem.

32bitové mikrokontroléry jsou postaveny s maximálním rozsahem pamětí na čipu, a proto se používají pro větší aplikace. Výkon je velmi rychlý a nákladově efektivní. Jedná se o pokročilou verzi 16bitových mikrokontrolérů.

Rodinný výběr mikrokontroléru

Existuje několik prodejců vyrábějících různé architektury mikrokontroléru. Proto má každý mikrokontrolér jedinečnou sadu instrukcí a registrů a žádné dva mikrokontroléry nejsou podobné.

Program nebo kód napsaný pro jeden mikrokontrolér se na druhém mikrokontroléru nespustí. Různé projekty založené na mikrokontrolérech vyžadují různé rodiny mikrokontrolérů.

Různé rodiny mikrokontrolérů jsou rodina 8051, rodina AVR, rodina ARM, rodina PIC a mnoho dalších.

Rodina mikrokontrolérů AVR

Rodina mikrokontrolérů AVR

Mikrokontrolér AVR přijímá velikost instrukce 16 bitů nebo 2 bajty. Skládá se z flash paměti, která obsahuje 16bitovou adresu. Zde jsou pokyny uloženy přímo.

Mikrokontroléry AVR-ATMega8, ATMega32 jsou široce používány.

Rodina mikrokontrolérů PIC

Rodina mikrokontrolérů PIC

Každá instrukce mikrokontroléru PIC přijímá 14bitovou instrukci. Flash paměť může uložit adresu 16 bitů. Pokud je do paměti flash předáno prvních 7 bitů, zbývající bity lze uložit později.

Pokud je však předáno 8 bitů, zbylých 6 bitů je zbytečných. Na lehkou notu to ve skutečnosti závisí na výrobních prodejcích.

Proto je v procesu velmi důležitý výběr správné rodiny mikrokontroléru pro návrh vestavěného systému.

Výběr architektury mikrokontroléru

Pojem „architektura“ definuje kombinaci periferií, které se používají k provádění úkolů. U projektů založených na mikrokontrolérech existují dva typy architektury mikrokontrolérů.

Z Neumannovy architektury

Architektura Von Neumann je také známá jako Princetonská architektura. V této architektuře CPU komunikuje s jedinou datovou a adresovou sběrnicí do RAM a ROM. CPU načítá instrukce z RAM a ROM současně.

Von-Neumannova architektura

Tyto instrukce jsou prováděny postupně přes jednu sběrnici, a proto provedení každé instrukce trvá déle. Dá se tedy říci, že proces architektury Von Newmana je velmi pomalý.

Harvardská architektura

V architektuře Harvard má CPU dvě samostatnou sběrnici, tj. Sběrnici adresy a datovou sběrnici pro komunikaci s RAM a ROM. CPU načítá a provádí instrukce z pamětí RAM a ROM přes samostatnou datovou sběrnici a adresní sběrnici. Provedení každé instrukce proto trvá kratší dobu, takže je tato architektura velmi populární.

Harvardská architektura

Pro jakýkoli design vestavěného systému je tedy nejlepším mikrokontrolérem většinou ten s architekturou Harvard.

Instruction Set selection of microcontroller

Sada instrukcí je sada základních instrukcí, jako jsou aritmetické, podmíněné, logické atd., Které se používají k provádění základních operací v mikrokontroléru. Architektura mikrokontroléru funguje na základě sady instrukcí.

Pro všechny projekty založené na mikrokontrolérech jsou k dispozici mikrokontroléry založené na instrukční sadě RISC nebo CISC.

Architektura založená na RISC

RISC znamená počítač se sníženou instrukční sadou. Sada instrukcí RISC provádí všechny aritmetické, logické, podmíněné, booleovské operace v jednom nebo dvou cyklech instrukcí. Rozsah instrukční sady RISC je<100.

Architektura založená na RISC

Stroj založený na RISC provádí pokyny rychleji, protože zde není vrstva mikrokódu. Architektura RISC obsahuje speciální operace úložiště zatížení, které se používají k přesunu dat z interních registrů a paměti.

Čip RISC je vyroben s menším počtem tranzistorů, a proto je cena nízká. Pro jakýkoli design vestavěného systému je většinou preferován čip RISC.

Architektura založená na CISC

CISC znamená komplexní počítač s instrukční sadou. Sada instrukcí CISC trvá čtyři nebo více instrukčních cyklů k provedení všech aritmetických, logických, podmíněných, booleovských instrukcí. Rozsah sady instrukcí CISC je> 150.

Architektura založená na CISC

Stroj založený na CISC provádí instrukce pomaleji ve srovnání s architekturou RISC, protože zde jsou instrukce před provedením převedeny na malou velikost kódu.

Výběr paměti mikrokontroléru

Výběr paměti je při výběru nejlepšího mikrokontroléru velmi důležitý, protože výkon systému závisí na pamětí.

Každý mikrokontrolér může obsahovat libovolný typ pamětí, kterými jsou:
 On-Chip paměť
 Paměť mimo čip

Paměť na čipu a mimo čip

Paměť na čipu

Paměť na čipu označuje jakoukoli paměť, jako je RAM, ROM, která je zabudována do samotného čipu mikrokontroléru. ROM je typ úložného zařízení, které může trvale ukládat data a aplikace v něm.

Paměť RAM je typ paměti, která se používá k dočasnému ukládání dat a programů. Mikrokontroléry s pamětí na čipu nabízejí vysokorychlostní zpracování dat, ale paměť je omezená. K dosažení vysoké kapacity paměti se tedy používají mikroprocesory s čipem.

Off-Chip paměť

Paměť mimo čip označuje jakoukoli paměť jako ROM, RAM a EEPROM, které jsou připojeny externě. Externí paměti se někdy nazývají sekundární paměti, které se používají k ukládání velkého množství dat.

Díky tomu je rychlost řadičů externí paměti snížena při načítání a ukládání dat. Tato externí paměť vyžaduje externí připojení, takže se zvyšuje složitost systému.

Výběr čipu mikrokontroléru

Výběr čipu je při vývoji a projekt založený na mikrokontroléru . IC se jednoduše nazývá balíček. Integrované obvody jsou stíněné, což umožňuje snadnou manipulaci a chrání zařízení před poškozením. Integrované obvody se skládají z tisíců základní komponenty v elektronice jako jsou tranzistory, diody, rezistory, kondenzátory.

Mikrokontroléry jsou k dispozici v mnoha různých typech balíků integrovaných obvodů a každý z nich má své vlastní výhody a nevýhody. Nejoblíbenější IC je Duální in-line balíček (DIP), používaný většinou v jakémkoli návrhu vestavěného 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 (čtyřnásobný plochý balíček)
5. PGA (Pin Grid Array)
6. BGA (Ball Grid Array)
7. TQFP (Tin Quad flat Package)

Výběr IDE mikrokontroléru

IDE znamená integrované vývojové prostředí a je to softwarová aplikace používaná ve většině projektů založených na mikrokontrolérech. IDE se obvykle skládá z editoru zdrojového kódu, kompilátoru, tlumočníka a debuggeru. Používá se k vývoji vestavěných aplikací. IDE se používá k programování mikrokontroléru.

Výběr IDE mikrokontrolérů

IDE se skládá z následujících komponent: -

Editor zdrojového kódu
Překladač
Debugger
Odkazy
Tlumočník
Převaděč hexadecimálních souborů

Editor

Editor zdrojového kódu je textový editor, který je speciálně navržen pro programátory pro psaní zdrojového kódu aplikací.

Překladač

Kompilátor je program, který překládá jazyk na vysoké úrovni (C, Embedded C) do jazyka na úrovni stroje (formát 0 a 1). Kompilátor nejprve naskenuje celý program a poté jej přeloží do strojového kódu, který provede počítač.

Existují dva typy překladačů: -

Nativní překladač

Když je aplikační program vyvíjen a kompilován na stejném systému, je známý jako nativní kompilátor. EX: C, JAVA, Oracle.

Cross kompilátor

Když je aplikační program vyvíjen na hostitelském systému a kompilován na cílovém systému, nazývá se křížový překladač. Všechny projekty založené na mikrokontrolérech jsou vyvíjeny křížovým překladačem. Ex Embedded C, montáž, mikrokontroléry.

Debugger

Debugger je program, který se používá k testování a ladění ostatních programů, například cílového programu. Ladění je proces hledání a snižování počtu chyb nebo defektů v programu.

Odkazy

Linker je program, který bere jeden nebo více objektivních souborů z kompilátoru a kombinuje je do jediného spustitelného programu.

Tlumočník

Tlumočník je součástí softwaru, který převádí jazyk vysoké úrovně do strojově čitelného jazyka způsobem řádek po řádku. Každá instrukce kódu je interpretována a prováděna samostatně sekvenčním způsobem. Pokud je v části instrukce nalezena nějaká chyba, zastaví interpretaci kódu.

Jiný mikrokontrolér s aplikacemi

Zde je souhrn tabulky poskytující informace o různých mikrokontrolérech a projektech, ve kterých mohou být použity.

Různé mikrokontroléry pro různé aplikace

Jste připraveni vybrat nejlepší mikrokontrolér pro svůj projekt? Doufáme, že už budete mít jasnou představu o tom, který mikrokontrolér bude pro váš vestavěný systém nejvhodnější. Pro vaši informaci, různé vložené projekty lze najít na webových stránkách edgefxkits.

Zde je základní otázka pro vás - U většiny projektů založených na mikrokontrolérech kombinujících všechny nejlepší funkce, které jsme zmínili výše, která rodina mikrokontrolérů je většinou preferována a proč?

Své odpovědi a zpětnou vazbu prosím laskavě uveďte v níže uvedené sekci komentářů.

Fotografické kredity:

8 bitové mikrokontroléry od rapidonline
16bitový mikrokontrolér od přímý průmysl
32bitový mikrokontrolér od rapidonline
Rodina mikrokontrolérů AVR od elektrolin
Rodina mikrokontrolérů PIC od inženýrská garáž
Harvardská architektura od eecatalog.com
Architektura založená na RISC od electronicsweekly.com
Architektura založená na CISC od studydroid.com
DIP (Dual in line) mikrokontrolér od t2.gstatic.com