Начини за избор на най-добрия микроконтролер за проекти, базирани на микроконтролер

Начини за избор на най-добрия микроконтролер за проекти, базирани на микроконтролер

Знаете ли как да изберете най-добрия микроконтролер за проекти, базирани на микроконтролер? Изборът на подходящия микроконтролер за дадено приложение е едно от най-критичните решения, което контролира успеха или неуспеха на задачата.



Има различни видове микроконтролери налични и ако сте решили коя серия да използвате, можете лесно да започнете свой собствен дизайн на вградена система. Инженерите трябва да имат свои собствени критерии, за да направят правилния избор.


Тук в тази статия ще обсъдим основните съображения при избора на микроконтролер.





Микроконтролери за дизайн на вградена система

Микроконтролери за дизайн на вградена система

В много случаи, вместо да имат подробни познания за подходящ микроконтролер за проекта, хората често произволно избират микроконтролер. Това обаче е лоша идея.



Най-важният приоритет при избора на микроконтролер е да има информация за системата като блок-схема, блок-схема и входно / изходни периферни устройства.

Ето най-добрите 7 начина, които трябва да се следват, за да се гарантира, че е избран правилният микроконтролер.


Избор на битове на микроконтролера

Микроконтролерите се предлагат в различни битрейтове като 8-битови, 16-битови и 32-битови скорости. Броят на битовете се отнася до размера на линиите за данни, които ограничават данните. Избор на най-добрия микроконтролер за дизайн на вградената система, важен по отношение на избора на битове. Ефективността на микроконтролера се увеличава с размера на битовете.

8-битови микроконтролери :

8 битови микроконтролери

8 битови микроконтролери

8-битовите микроконтролери имат 8- линии за данни, които могат да изпращат и получават 8-битови данни наведнъж. Той няма допълнителни функции като четене / запис на последователна комуникация и т.н. Те са изградени с по-малко вградени памет и следователно се използват за по-малки приложения. Те се предлагат на по-ниска цена. Ако обаче сложността на проекта ви се увеличи, изберете друг микроконтролер с по-висок бит.

16-битов микроконтролер:

16 битов микроконтролер

16 битов микроконтролер

16-битовите контролери имат линии с 16 данни, които могат да изпращат и получават 16-битови данни наведнъж. Той няма никакви допълнителни функции в сравнение с 32-битовите контролери. Той е същият като 8-битовия микроконтролер, но е добавен с няколко допълнителни функции.

Ефективността на 16-битовия микроконтролер е по-бърза от 8-битовите контролери и е рентабилна. Приложим е за по-малки приложения. Това е усъвършенствана версия на 8-битови микроконтролери.

32-битов микроконтролер :

32-битов микроконтролер

32-битов микроконтролер

32-битовите микроконтролери имат линии с 32 данни, които се използват за изпращане и получаване на 32-битови данни наведнъж. 32-микроконтролерите имат някои допълнителни фючърси като SPI, I2C, модули с плаваща запетая и свързани с процеса функции.

32-битовите микроконтролери са изградени с максимална гама от вградени памет и следователно се използват за по-големи приложения. Изпълнението е много бързо и рентабилно. Те са усъвършенствана версия на 16-битови микроконтролери.

Семеен избор на микроконтролер

Има няколко доставчици, произвеждащи различни архитектури на микроконтролера. Следователно всеки микроконтролер има уникален набор от инструкции и регистър и няма два микроконтролера, които да си приличат.

Програма или код, написани за единия микроконтролер, няма да работят на другия микроконтролер. Различните проекти, базирани на микроконтролери, изискват различни семейства микроконтролери.

Различните семейства микроконтролери са семейство 8051, семейство AVR, семейство ARM, семейство PIC и много други.

Семейство микроконтролери AVR

Семейство микроконтролери AVR

Семейство микроконтролери AVR

Микроконтролерът AVR приема размер на инструкциите от 16 бита или 2 байта. Състои се от флаш памет, която съдържа 16-битовия адрес. Тук инструкциите се съхраняват директно.

AVR микроконтролери-ATMega8, ATMega32 са широко използвани.

PIC семейство микроконтролери

PIC семейство микроконтролери

PIC семейство микроконтролери

PIC микроконтролер всяка инструкция приема 14 битова инструкция. Флаш паметта може да съхранява адрес от 16 бита. Ако първите 7 бита се предадат на флаш паметта, останалите битове могат да се съхраняват по-късно.

Ако обаче са предадени 8 бита, останалите 6 бита се губят. Като лека бележка, това всъщност зависи от производителите на производители.

По този начин изборът на подходящо семейство микроконтролер за дизайн на вградената система е много важен в процеса.

Избор на архитектура на микроконтролер

Терминът „архитектура“ дефинира комбинация от периферни устройства, които се използват за изпълнение на задачите. Има два типа архитектура на микроконтролер за проекти, базирани на микроконтролер.

От Neumann Architecture

Архитектурата Von Neumann е известна още като Princeton Architecture. В тази архитектура CPU комуникира с единична шина за данни и адреси, към RAM и ROM. CPU извлича инструкциите от RAM и ROM едновременно.

Архитектура на фон Нойман

Архитектура на фон Нойман

Тези инструкции се изпълняват последователно през една шина и следователно е необходимо повече време за изпълнение на всяка инструкция. По този начин можем да кажем, че процесът на архитектурата на Von Newman е много бавен.

Харвардска архитектура

В архитектурата на Харвард, процесорът има две отделни шини, които са адресна шина и шина за данни, за да комуникират с RAM и ROM. Процесорът извлича и изпълнява инструкциите от RAM и ROM паметта чрез отделна шина за данни и адресна шина. Следователно отнема по-малко време за изпълнение на всяка инструкция, което прави тази архитектура много популярна.

Харвардска архитектура

Харвардска архитектура

По този начин, за всеки дизайн на вградена система, най-добрият микроконтролер е най-вече този с архитектура на Харвард.

Инструкция Задайте избор на микроконтролер

Наборът от инструкции е набор от основни инструкции като аритметични, условни, логически и т.н., които се използват за извършване на основни операции в микроконтролера. Архитектурата на микроконтролера работи въз основа на набор от инструкции.

За всички проекти, базирани на микроконтролер, са налични микроконтролери, базирани на набор от инструкции RISC или CISC.

RISC базирана архитектура

RISC означава компютър с намален набор от инструкции. Набор от инструкции RISC изпълнява всички аритметични, логически, условни, булеви операции в един или два цикъла с инструкции. Обхватът на набора от инструкции RISC е<100.

RISC базирана архитектура

RISC базирана архитектура

Базирана на RISC машина изпълнява инструкции по-бързо, тъй като няма микрокодиран слой. Архитектурата RISC съдържа специални операции за съхранение на товари, които се използват за преместване на данните от вътрешни регистри и памет.

RISC чипът е направен с по-малък брой транзистори, поради което цената е ниска. За всеки дизайн на вградена система се предпочита RISC чип.

Архитектура, базирана на CISC

CISC означава сложен компютър с инструкции. Наборът от инструкции CISC отнема четири или повече цикъла с инструкции, за да изпълни всички аритметични, логически, условни, булеви инструкции. Обхватът на набор от инструкции на CISC е> 150.

Архитектура, базирана на CISC

Архитектура, базирана на CISC

Базирана на CISC машина изпълнява инструкциите с по-ниска скорост в сравнение с RISC архитектурата, защото тук инструкциите се преобразуват в малък размер на кода, преди да бъдат изпълнени.

Избор на памет на микроконтролера

Изборът на памет е много важен при избора на най-добрия микроконтролер, тъй като производителността на системата зависи от спомените.

Всеки микроконтролер може да съдържа всякакъв вид спомени, които са:
Memory Вградена памет
Memory Извън чип памет

Вградена и изключена памет

Вградена и изключена памет

Вградена памет

Паметта на чипа се отнася до всяка памет като RAM, ROM, която е вградена в самия чип на микроконтролера. ROM е тип устройство за съхранение, което може постоянно да съхранява данните и приложението в него.

RAM паметта е вид памет, която се използва за временно съхранение на данните и програмите. Микроконтролерите с вградена памет предлагат висока скорост на обработка на данни, но паметта за съхранение е ограничена. Така че микроконтролерите извън чипа се използват за постигане на високите възможности за съхранение на паметта.

Извън чип памет

Паметта извън чипа се отнася до всяка памет като ROM, RAM и EEPROM, които са свързани външно. Външните спомени понякога се наричат ​​вторични, които се използват за съхраняване на голямо количество данни.

Поради това външните контролери на паметта намаляват скоростта при извличане и съхраняване на данните. Тази външна памет се нуждае от външни връзки, така че сложността на системата се увеличава.

Избор на чип на микроконтролер

Изборът на чипове е много важен при разработването на проект, базиран на микроконтролер . IC просто се нарича пакет. Интегралните схеми са екранирани, за да позволяват лесно боравене и предпазват устройствата от повреди. Интегралните схеми се състоят от хиляди основни компоненти в електрониката като транзистори, диоди, резистори, кондензатори.

Микроконтролерите се предлагат в много различни видове интегрални схеми и всеки има своите предимства и недостатъци. Най-популярният IC е Двоен вграден пакет (DIP), използван най-вече във всеки вграден системен дизайн.

DIP (Dual in line) микроконтролер

DIP (Dual in line) микроконтролер

1. DIP (двоен вграден пакет)
2. SIP (единичен вътрешен пакет)
3. SOP (малък контур)
4. QFP (четворна плоска опаковка)
5. PGA (Pin Grid Array)
6. BGA (Ball Grid Array)
7. TQFP (Tin Quad flat Package)

IDE избор на микроконтролера

IDE означава интегрирана среда за разработка и е софтуерно приложение, използвано в повечето проекти, базирани на микроконтролер. IDE обикновено се състои от редактор на изходен код, компилатор, интерпретатор и дебъгер. Използва се за разработване на вградени приложения. IDE се използва за програмиране на микроконтролер.

IDE избор на микроконтролери

IDE избор на микроконтролери

IDE се състои от следните компоненти: -

Редактор на изходния код
Съставител
Debugger
Връзки
Преводач
Шестнадесетичен конвертор на файлове

Редактор

Редакторът на изходен код е текстов редактор, специално проектиран за програмистите да пишат изходния код на приложения.

Съставител

Компилатор е програма, която превежда езика на високо ниво (C, Embedded C) в език на машинно ниво (0 ’и 1’s формат). Компилаторът първо сканира цялата програма и след това превежда програмата в машинен код, който ще бъде изпълнен от компютъра.

Има два вида компилатори: -

Роден съставител

Когато приложната програма е разработена и компилирана в същата система, тя е известна като собствен компилатор. ПРИМЕР: C, JAVA, Oracle.

Кръстосан компилатор

Когато приложната програма е разработена в хост система и компилирана в целевата система, тя се нарича кръстосан компилатор. Всички проекти, базирани на микроконтролер, са разработени от крос компилатора. Ex Embedded C, сглобяване, микроконтролери.

Debugger

Дебъгерът е програма, която се използва за тестване и отстраняване на грешки на останалите програми, като например целевата програма. Отстраняването на грешки е процес на намиране и намаляване на броя на грешки или дефекти в програмата.

Връзки

Линкерът е програма, която взема един или повече обективни файлове от компилатора и ги комбинира в една изпълнима програма.

Преводач

Преводачът е част от софтуера, който преобразува езика на високо ниво в машинно четим език по ред. Всяка инструкция на кода се интерпретира и изпълнява отделно по последователен начин. Ако в част от инструкцията бъде открита някаква грешка, тя ще спре интерпретацията на кода.

Различен микроконтролер с приложения

Ето резюме на таблица, даваща информация за различни микроконтролери и проектите, в които могат да се използват.

Различни микроконтролери за различни приложения

Различни микроконтролери за различни приложения

Готови ли сте да изберете най-добрия микроконтролер за вашия проект? Надяваме се, че досега трябва да имате ясна картина в съзнанието си относно това кой микроконтролер ще бъде най-подходящ за вашата вградена система. За справка, различни вградени проекти можете да намерите в уебсайта на edgefxkits.

Ето един основен въпрос за вас - За повечето проекти, базирани на микроконтролер, съчетаващи всички най-добри функции, които споменахме по-горе, кое семейство микроконтролери е най-предпочитано и защо?

Моля, дайте вашите отговори заедно с вашите отзиви в раздела за коментари, даден по-долу.

Кредити за снимки:

8 битови микроконтролери от rapidonline
16-битов микроконтролер от директна индустрия
32-битов микроконтролер от rapidonline
Семейство микроконтролери AVR от електролиния
PIC семейство микроконтролери от инженергараж
Харвардска архитектура от eecatalog.com
RISC базирана архитектура от electronicsweekly.com
Архитектура, базирана на CISC от studydroid.com
DIP (Dual in line) Микроконтролер от t2.gstatic.com