Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

12 специфікації для розгляду при виборі мікроконтролера для вашого продукту

Переважна більшість електронних виробів вимагає мікроконтролера або мікропроцесора, щоб служити мізками. Для просунутих продуктів, які потребують високошвидкісних можливостей обробки (тобто смартфона або планшета), необхідний мікропроцесор, інакше найкращим рішенням є мікроконтролер. Як приклад, Arduino базується на мікроконтролері, а Raspberry Pi - на мікропроцесорі.

Швидше за все, ваш дизайн електроніки потребуватиме мікроконтролера. Як правило, мікроконтролер можна розглядати як комп'ютер, побудований на єдиній інтегральній схемі, що містить процесор, пам'ять і різні периферійні пристрої. Є багато варіантів для мікроконтролерів, можливо, переважна кількість варіантів.

Хоча пошук у Google може направити вас у правильному напрямку, я рекомендую шукати мікроконтролери на основних дистриб'юторах електронних компонентів, таких як Digikey, Arrow і Mouser. Це дозволить вам звузити пошук лише для мікроконтролерів, які активно доступні. Це також дозволяє швидко порівняти ціни.

На початку проекту хороша ідея намалювати блок-схему системи, яку ви уявляєте. Які речі ви збираєтеся підключити до мікроконтролера?

Системна блок-схема неоціненна для цього раннього планування і може розповісти, скільки входів і виходів (I / O) і послідовних портів зв'язку необхідні для проекту.

Мікроконтролери можуть містити широкий спектр периферійних пристроїв. Нижче наведено деякі функції, які можна знайти на сучасних мікроконтролерах.

Пам'ять: більшість мікроконтролерів, доступних сьогодні, містять вбудовану FLASH та оперативну пам'ять. FLASH - це енергонезалежна пам'ять, яка використовується для зберігання програм, а оперативна пам'ять - це енергонезалежна пам'ять, яка використовується для тимчасового зберігання. Деякі мікроконтролери також містять пам'ять EEPROM для постійного зберігання даних.

Цифровий вхід і вихід загального призначення (GPIO): це шпильки логічного рівня, що використовуються для введення та виведення. Як правило, вони можуть затопити або витопити до декількох десятків мілок і можуть бути налаштовані як відкритий сток або push pull.

Аналоговий вхід: Більшість мікроконтролерів мають можливість точно читати аналогову напругу. Аналогові сигнали відбираються мікроконтролером через аналого-цифровий перетворювач (АЦП).

Аналоговий вихід: Аналогові сигнали можуть генеруватися мікроконтролером через цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) або генератор імпульсної модуляції (ШІМ). Не всі мікроконтролери включають ЦАП, але вони пропонують можливості ШІМ.

У програмуванні схеми (ISP): ISP дозволяє вам програмувати мікроконтролер, коли він встановлений у прикладному контурі, замість того, щоб видаляти його для програмування. Два найпоширеніші протоколи ISP - це JTAG і SWD.

Бездротовий зв'язок: якщо ваш продукт потребує бездротових можливостей, є спеціальні мікроконтролери, які пропонують Bluetooth, WiFi, ZigBee та інші бездротові стандарти.

Послідовний зв'язок

Всі мікроконтролери забезпечують певний тип послідовного зв'язку. Нижче описані різні послідовні комунікаційні протоколи з мікроконтролерами:

Універсальний передавач асинхронного приймача (UART) є послідовним портом, який передає цифрові слова, як правило, довжиною від 7 до 8 біт, між початковим бітом і необов'язковим бітом парності і одним або двома стоповими бітами. UART зазвичай використовується разом з іншими стандартами, такими як RS-232 або RS-485.

UART - це найдавніший тип послідовного зв'язку. UART - це асинхронний протокол, який означає, що немає тактового сигналу. Багато мікроконтролерів також включають синхронну версію UART, що називається USART.

Послідовний периферійний інтерфейс (SPI): SPI використовується для короткочасного зв'язку між мікроконтролером і периферійними пристроями. SPI є синхронним протоколом, який означає, що він включає тактовий сигнал для синхронізації. SPI - це 4-провідний стандарт, який включає в себе дані, вихід даних, годинник і сигнали вибору мікросхем.

Інтегральна схема (I2C): I2C також написана як I2C - це 2-проводная послідовна шина, яка використовується для зв'язку між мікроконтролером та іншими мікросхемами на платі. Як і SPI, I2C також є синхронним протоколом. Однак, на відміну від SPI, I2C використовує одну лінію для даних і даних. Крім того, замість сигналу вибору мікросхеми, I2C використовує унікальну адресу для кожної периферії. I2C має перевагу, що використовує лише 2 дроти, але це повільніше, ніж SPI.

Універсальна послідовна шина (USB) - це стандарт, відомий більшості людей. USB є одним з найшвидших протоколів послідовної комунікації. Зазвичай він використовується для підключення периферійних пристроїв, які вимагають великих обсягів передачі даних.

Мережа контролерів (CAN) - це послідовний стандарт зв'язку, розроблений спеціально для використання в автомобільних додатках.

Відомі ядра мікроконтролера

Є кілька ядер мікроконтролера, які мають певну славу і варто описати. Нижче наведено чотири найбільш поширених:

ARM Cortex-M

32-бітна серія ARM Cortex M є одним з найбільш часто використовуваних ядер мікроконтролерів, що використовуються сьогодні. ARM насправді не виробляє і не продає мікроконтролери, замість цього вони ліцензують свою архітектуру іншим виробникам мікросхем.

Багато компаній пропонують мікроконтролери Cortex-M, включаючи ST Microelectronics, Freescale Semiconductor, Silicon Labs, Texas Instruments і Atmel.

Мікроконтролери серії Cortex M - мій улюблений вибір для продуктів, які будуть виведені на ринок. Вони мають низьку вартість, потужний і широко використовуються.

8051

8-розрядний мікроконтролер 8051 був розроблений Intel ще в 1980 році. Це найдавніший ядро ​​мікроконтролера, який досі використовується. 8051 в даний час доступна в розширених сучасних версіях, що продаються принаймні 8 різних напівпровідникових виробництв. Наприклад, популярний Bluetooth Low-Energy чіп від CSR (CSR101x) використовує ядро ​​8051.

PIC

PIC - це сімейство мікроконтролерів від Microchip. Вони користуються великою популярністю і мають широкий вибір варіантів. Кількість контактів, стиль пакета та вибір периферійних пристроїв на мікросхемі пропонуються в майже нескінченному масиві комбінацій.

Atmel AVR

Лінійка мікроконтролерів, відома як AVR від Atmel, найбільш відома тим, що в більшості версій Arduino є мізками. Тому для багатьох виробників це легкий перехід від Arduino до мікроконтролера Atmel AVR. Однак, я виявив, що зазвичай можна отримати один з інших ядер з подібною або кращою продуктивністю на кілька доларів дешевше.

Висновок

Після вибору мікроконтролера наступним кроком є ​​розробка схеми мікроконтролера та підключення всіх периферійних пристроїв. Я буду обговорювати цю тему для своєї наступної статті в цій серії.

Хочете дізнатися більше про розробку електронного продукту? Потім перевірте мій детальний довідник з двох частин Як розробити і прототип нового електронного продукту.

Поділитися

Залишити Коментар