Вы знаете, как выбрать лучший микроконтроллер для проектов на базе микроконтроллеров? Выбор подходящего микроконтроллера для конкретного приложения - одно из наиболее важных решений, от которого зависит успех или неудача задачи.
Они разные типы микроконтроллеров доступны, и если вы решили, какую серию использовать, вы можете легко начать разработку собственной встраиваемой системы. У инженеров должны быть собственные критерии, чтобы сделать правильный выбор.
В этой статье мы обсудим основные соображения при выборе микроконтроллера.
Микроконтроллеры для проектирования встроенных систем
Во многих случаях вместо того, чтобы иметь подробные знания о подходящем микроконтроллере для проекта, люди часто выбирают микроконтроллер случайным образом. Однако это плохая идея.
Первоочередной задачей при выборе микроконтроллера является наличие информации о системе, такой как блок-схема, блок-схема и периферийные устройства ввода / вывода.
Вот 7 основных способов, которыми нужно следовать, чтобы выбрать правильный микроконтроллер.
Битовый выбор микроконтроллера
Микроконтроллеры доступны с различной скоростью передачи данных, например, с 8-битной, 16-битной и 32-битной скоростью. Число битов относится к размеру строк данных, которые ограничивают данные. Выбор лучшего микроконтроллера для проектирования встроенных систем важен с точки зрения выбора бит. Производительность микроконтроллера увеличивается с размером бит.
8-битные микроконтроллеры :
8-битные микроконтроллеры
8-битные микроконтроллеры имеют 8 линий данных, которые могут отправлять и получать 8-битные данные за раз. У него нет дополнительных функций, таких как последовательная связь для чтения / записи и т. Д. Они построены с меньшим количеством встроенной памяти и, следовательно, используются для небольших приложений. Они доступны по более низкой цене. Однако, если сложность вашего проекта возрастает, выберите другой микроконтроллер с более высокой разрядностью.
16-битный микроконтроллер:
16-битный микроконтроллер
16-битные контроллеры имеют 16 линий данных, которые могут отправлять и получать 16-битные данные одновременно. У него нет дополнительных функций по сравнению с 32-битными контроллерами. Он похож на 8-битный микроконтроллер, но имеет несколько дополнительных функций.
Производительность 16-разрядного микроконтроллера выше, чем у 8-разрядного контроллера, и он экономичен. Это применимо для небольших приложений. Это усовершенствованная версия 8-битных микроконтроллеров.
32-битный микроконтроллер :
32-битный микроконтроллер
32-разрядные микроконтроллеры имеют 32 линии данных, которые используются для одновременной отправки и приема 32-разрядных данных. У 32-микроконтроллеров есть некоторые дополнительные возможности, такие как SPI, I2C, блоки с плавающей запятой и функции, связанные с процессами.
32-разрядные микроконтроллеры имеют максимальный диапазон встроенной памяти и поэтому используются для более крупных приложений. Производительность очень быстрая и экономичная. Это усовершенствованная версия 16-битных микроконтроллеров.
Выбор семейства микроконтроллеров
Есть несколько производителей, производящих микроконтроллеры различной архитектуры. Следовательно, каждый микроконтроллер имеет уникальный набор инструкций и регистров, и никакие два микроконтроллера не похожи друг на друга.
Программа или код, написанный для одного микроконтроллера, не будет работать на другом микроконтроллере. Для разных проектов на базе микроконтроллеров требуются разные семейства микроконтроллеров.
Различные семейства микроконтроллеров - это семейство 8051, семейство AVR, семейство ARM, семейство PIC и многие другие.
AVR Семейство микроконтроллеров
Семейство микроконтроллеров AVR
Микроконтроллер AVR принимает инструкции размером 16 бит или 2 байта. Он состоит из флэш-памяти, которая содержит 16-битный адрес. Здесь непосредственно хранятся инструкции.
Микроконтроллеры AVR - ATMega8, ATMega32 широко используются.
Семейство микроконтроллеров PIC
Семейство микроконтроллеров PIC
Каждая инструкция микроконтроллера PIC принимает 14-битную инструкцию. Флэш-память может хранить адрес 16 бит. Если во флэш-память передаются первые 7 бит, остальные биты можно сохранить позже.
Однако, если передано 8 бит, оставшиеся 6 бит теряются. Вкратце, это на самом деле зависит от производителей.
Таким образом, выбор подходящего семейства микроконтроллеров для проектирования встроенных систем очень важен.
Выбор архитектуры микроконтроллера
Термин «архитектура» определяет комбинацию периферийных устройств, которые используются для выполнения задач. Существует два типа микроконтроллерной архитектуры для проектов на основе микроконтроллеров.
От Neumann Architecture
Архитектура фон Неймана также известна как архитектура Принстона. В этой архитектуре ЦП взаимодействует с ОЗУ и ПЗУ с помощью единой шины данных и адреса. ЦП одновременно извлекает инструкции из ОЗУ и ПЗУ.
Архитектура фон Неймана
Эти инструкции выполняются последовательно через одну шину, поэтому выполнение каждой инструкции занимает больше времени. Таким образом, мы можем сказать, что архитектура фон Ньюмана идет очень медленно.
Гарвардская Архитектура
В гарвардской архитектуре ЦП имеет две отдельные шины: адресную шину и шину данных для связи с ОЗУ и ПЗУ. ЦП извлекает и выполняет инструкции из ОЗУ и ПЗУ через отдельную шину данных и шину адреса. Следовательно, выполнение каждой инструкции занимает меньше времени, что делает эту архитектуру очень популярной.
Гарвардская Архитектура
Таким образом, для любой конструкции встроенной системы лучший микроконтроллер - это, в основном, микроконтроллер с гарвардской архитектурой.
Набор инструкций по выбору микроконтроллера
Набор команд - это набор основных инструкций, таких как арифметические, условные, логические и т. Д., Которые используются для выполнения основных операций в микроконтроллере. Архитектура микроконтроллера работает на основе набора команд.
Для всех проектов на базе микроконтроллеров доступны микроконтроллеры на базе набора команд RISC или CISC.
Архитектура на основе RISC
RISC означает компьютер с сокращенным набором команд. Набор команд RISC выполняет все арифметические, логические, условные и логические операции за один или два цикла команд. Диапазон набора команд RISC составляет<100.
Архитектура на основе RISC
Машина на основе RISC выполняет инструкции быстрее, потому что отсутствует слой микрокода. Архитектура RISC содержит специальные операции загрузки хранилища, которые используются для перемещения данных из внутренних регистров и памяти.
Чип RISC изготавливается с меньшим количеством транзисторов, следовательно, его стоимость невысока. Для любой конструкции встраиваемой системы в большинстве случаев предпочтительнее чип RISC.
Архитектура на основе CISC
CISC означает компьютер со сложным набором команд. Набор инструкций CISC требует четырех или более циклов инструкций для выполнения всех арифметических, логических, условных и логических инструкций. Диапазон набора инструкций CISC> 150.
Архитектура на основе CISC
Машина на основе CISC выполняет инструкции с меньшей скоростью по сравнению с архитектурой RISC, потому что здесь инструкции перед выполнением преобразуются в небольшой размер кода.
Выбор памяти микроконтроллера
Выбор памяти очень важен при выборе лучшего микроконтроллера, потому что производительность системы зависит от памяти.
Каждый микроконтроллер может содержать любой тип памяти, а именно:
Встроенная память
Внешняя память
Встроенная и внешняя память
Встроенная память
Внутренняя память относится к любой памяти, такой как RAM, ROM, которая встроена в сам чип микроконтроллера. ПЗУ - это тип устройства хранения, которое может постоянно хранить в нем данные и приложения.
Память RAM - это тип памяти, который используется для временного хранения данных и программ. Микроконтроллеры со встроенной памятью обеспечивают высокую скорость обработки данных, но объем памяти для хранения ограничен. Таким образом, микроконтроллеры вне кристалла используются для достижения возможностей хранения большой памяти.
Внешняя память
Внешняя память относится к любой памяти, такой как ROM, RAM и EEPROM, которые подключены извне. Внешнюю память иногда называют вторичной памятью, которая используется для хранения большого количества данных.
Из-за этого скорость контроллеров внешней памяти снижается при извлечении и хранении данных. Эта внешняя память требует внешних подключений, поэтому сложность системы возрастает.
Выбор микросхемы микроконтроллера
Выбор микросхемы очень важен при разработке проект на базе микроконтроллера . ИС просто называется пакетом. Интегральные схемы экранированы, чтобы облегчить обращение с ними и защитить устройства от повреждений. Интегральные схемы состоят из тысяч основные компоненты в электронике такие как транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы.
Микроконтроллеры доступны во многих типах корпусов ИС, и каждый имеет свои преимущества и недостатки. Самая популярная ИС - это Двухрядный корпус (DIP), чаще всего используется при проектировании любых встроенных систем.
DIP (двухрядный) микроконтроллер
1. DIP (двухрядный корпус)
2. SIP (однострочный пакет)
3. СОП (небольшой набросок)
4. QFP (четырехъядерный плоский пакет)
5. PGA (матрица выводов)
6. BGA (шариковая сетка)
7. TQFP (плоский пакет Tin Quad)
IDE выбор микроконтроллера
IDE означает интегрированную среду разработки, и это программное приложение, используемое в большинстве проектов на основе микроконтроллеров. IDE обычно состоит из редактора исходного кода, компилятора, интерпретатора и отладчика. Он используется для разработки встроенных приложений. IDE используется для программирования микроконтроллера.
IDE выбор микроконтроллеров
IDE состоит из следующих компонентов:
Редактор исходного кода
Компилятор
Отладчик
Ссылки
Устный переводчик
Конвертер файлов Hex
редактор
Редактор исходного кода - это текстовый редактор, специально разработанный для программистов для написания исходного кода приложений.
Компилятор
Компилятор - это программа, которая переводит язык высокого уровня (C, Embedded C) на язык машинного уровня (формат 0 и 1). Компилятор сначала сканирует всю программу, а затем переводит ее в машинный код, который будет выполняться компьютером.
Есть два типа компиляторов: -
Собственный компилятор
Когда прикладная программа разрабатывается и компилируется в одной системе, она называется собственным компилятором. EX: C, JAVA, Oracle.
Кросс-компилятор
Когда прикладная программа разрабатывается в хост-системе и компилируется в целевой системе, она называется кросс-компилятором. Все проекты на базе микроконтроллеров разрабатываются кросс-компилятором. Ex Embedded C, сборка, микроконтроллеры.
Отладчик
Отладчик - это программа, которая используется для тестирования и отладки других программ, например целевой программы. Отладка - это процесс поиска и уменьшения количества ошибок или дефектов в программе.
Ссылки
Компоновщик - это программа, которая берет один или несколько целевых файлов из компилятора и объединяет их в единую исполняемую программу.
Устный переводчик
Интерпретатор - это часть программного обеспечения, которое последовательно преобразует язык высокого уровня в машиночитаемый язык. Каждая инструкция кода интерпретируется и выполняется отдельно последовательно. Если в части инструкции будет обнаружена ошибка, интерпретация кода прекратится.
Другой микроконтроллер с приложениями
Вот краткое изложение таблицы с информацией о различных микроконтроллерах и проектах, в которых они могут использоваться.
Различные микроконтроллеры для разных приложений
Готовы выбрать лучший микроконтроллер для своего проекта? Мы надеемся, что к настоящему времени у вас должно быть четкое представление о том, какой микроконтроллер лучше всего подходит для вашей встроенной системы. Для справки, различные встроенные проекты можно найти на сайте edgefxkits.
Вот основной вопрос для вас - для большинства проектов на основе микроконтроллеров, сочетающих в себе все лучшие функции, упомянутые выше, какое семейство микроконтроллеров является наиболее предпочтительным и почему?
Пожалуйста, дайте свои ответы вместе с вашими отзывами в разделе комментариев ниже.
Фото предоставлено:
8-битные микроконтроллеры от Rapidonline
16-битный микроконтроллер от прямая промышленность
32-битный микроконтроллер от Rapidonline
Семейство микроконтроллеров AVR от электролиния
Семейство микроконтроллеров PIC от инженер гараж
Гарвардская архитектура eecatalog.com
Архитектура на основе RISC от electronicsweekly.com
Архитектура на основе CISC от studydroid.com
Микроконтроллер DIP (Dual in line) от t2.gstatic.com
