Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

12 specificații care trebuie luate în considerare la alegerea unui microcontroler pentru produsul dvs.

Marea majoritate a produselor electronice necesită un microcontroler sau un microprocesor pentru a servi drept creier. Pentru produsele avansate care necesită capacități de procesare de mare viteză (adică un smartphone sau o tabletă), atunci este necesar un microprocesor, în caz contrar un microcontroler este de obicei cea mai bună soluție. Ca exemple, un Arduino se bazează pe un microcontroler și un Raspberry Pi se bazează pe un microprocesor.

Cel mai probabil, designul dvs. de electronice va avea nevoie de un microcontroler. În general, un microcontroler poate fi gândit ca un calculator construit pe un singur circuit integrat care conține un procesor, memorie și diverse periferice. Există o mulțime de opțiuni pentru microcontrolere, poate un număr copleșitor de opțiuni.

Deși o căutare pe Google v-ar putea orienta în direcția corectă, vă recomandăm să căutați microcontrolere pe principalele distribuitoare de componente electronice, cum ar fi Digikey, Arrow și Mouser. Acest lucru vă va permite să restrângeți căutarea numai la microcontrolerele care sunt disponibile în mod activ. De asemenea, vă permite să comparați rapid prețurile.

La începutul unui proiect este o idee bună să desenați o diagramă bloc a sistemului pe care îl imaginați. Ce fel de lucruri te vei conecta la microcontroler?

O diagramă bloc sistem este de neprețuit pentru această planificare timpurie și vă poate spune cât de multe intrări și ieșiri (I / O) și de porturi de comunicații de serie sunt necesare pentru proiect.

Microcontrolerele pot include o mare varietate de periferice. Următoarea listă reprezintă câteva dintre caracteristicile care pot fi găsite pe microcontrolerele moderne.

Memorie: majoritatea microcontrolerelor disponibile astăzi includ memoria flash FLASH și memoria RAM. FLASH este memorie nevolatilă utilizată pentru stocarea programelor și memoria RAM este memorie volatilă folosită pentru stocarea temporară. Unele microcontrolere includ, de asemenea, memorie EEPROM pentru stocarea permanentă a datelor.

Intrare și ieșire digitală generală (GPIO): Acestea sunt pinii de nivel logic utilizați pentru intrare și ieșire. În general, ele pot să se scufunde sau să provină până la câteva zeci de milampuri și pot fi configurate ca jgheab deschis sau împingere.

Intrare analogică: majoritatea microcontrolerelor au capacitatea de a citi cu precizie o tensiune analogică. Semnalele analogice sunt prelevate de către microcontroler printr-un convertor analogic la digital (ADC).

Ieșire analogică: semnalele analogice pot fi generate de către microcontroler printr-un generator de conversie digitală la analogic (DAC) sau printr-un generator de modulare cu lățime de impuls (PWM). Nu toate microcontrolerele includ un DAC, dar oferă capabilități PWM.

În programarea circuitelor (ISP): ISP vă permite să programați un microcontroler în timp ce acesta este instalat în circuitul de aplicație, în loc să îl eliminați pentru programare. Cele două cele mai comune protocoale ISP sunt JTAG și SWD.

Wireless: Dacă produsul dvs. necesită capabilități wireless, sunt disponibile microcontrolere specializate care oferă Bluetooth, WiFi, ZigBee și alte standarde wireless.

Comunicare serială

Toate microcontrolerele oferă un tip de comunicare serială. Diferitele protocoale de comunicații seriale de obicei oferite cu microcontrolere sunt descrise mai jos:

Transmitatorul universal de transmițător asincron (UART) este un port serial care transmite cuvinte digitale, de obicei de lungime de 7 până la 8 biți, între un bit de pornire și un bit de paritate opțional și unul sau doi biți de stop. Un UART este frecvent utilizat împreună cu alte standarde, cum ar fi RS-232 sau RS-485.

UART este cel mai vechi tip de comunicare serială. UART este un protocol asincron, ceea ce înseamnă că nu există semnal de ceas. Multe microcontrolere includ, de asemenea, o versiune sincronă a unui UART numit USART.

Serial Peripheral Interface (SPI): SPI este utilizat pentru comunicarea serială de la distanță între microcontroler și periferice. SPI este un protocol sincron, ceea ce înseamnă că include un semnal de ceas pentru sincronizare. SPI este un standard de 4 fire care include semnale de date, date out, clock și semnale de selectare a cipurilor.

Inter Integrat circuit (I2C): I2C, de asemenea, scris ca I2C este o magistrală serial de 2 fire utilizate pentru comunicații între microcontroler și alte jetoane de pe bord. La fel ca SPI, I2C este de asemenea un protocol sincron. Cu toate acestea, spre deosebire de SPI, I2C utilizează o singură linie pentru date și date. De asemenea, în locul unui semnal de selectare a cipului, I2C utilizează o adresă unică pentru fiecare periferic. I2C are avantajul de a utiliza numai 2 fire, dar este mai lent decât SPI.

Universal Serial Bus (USB) este un standard familiar pentru majoritatea oamenilor. USB este unul dintre cele mai rapide protocoale de comunicare serială. În general, se utilizează pentru conectarea perifericelor care necesită transferuri mari de date.

Controller Area Network (CAN) este un standard de comunicare serială, dezvoltat special pentru utilizarea în aplicațiile auto.

Miezuri de microcontroler notabile

Există mai multe nuclee de microcontrolere care au o notorietate și merită descrise. Mai jos sunt patru dintre cele mai comune:

ARM Cortex-M

Seria ARM Cortex M de 32 de biți este una dintre cele mai frecvent utilizate nuclee de microcontroler utilizate astăzi. ARM nu produce și nu vinde microcontrolere, ci licențiază arhitectura lor pentru alți producători de cipuri.

Multe companii oferă microcontrolere Cortex-M, inclusiv ST Microelectronics, Freescale Semiconductor, Silicon Labs, Texas Instruments și Atmel.

Microcontrolerele Cortex M sunt alegerea mea preferată pentru produsele care vor fi aduse pe piață. Ele sunt ieftine, puternice și utilizate pe scară largă.

8051

Microcontrolerul 8051 de 8 biți a fost dezvoltat de Intel încă din 1980. Este cel mai vechi nucleu de microcontrolere folosit în mod obișnuit astăzi. Modelul 8051 este disponibil în prezent în versiuni moderne îmbunătățite, vândute de cel puțin 8 producători de semiconductori diferiți. De exemplu, popularul cip Bluetooth low-energy de la CSR (CSR101x) utilizează un nucleu 8051.

PIC

PIC este o familie de microcontrolere de la Microchip. Ele sunt foarte populare și vin într-o gamă largă de opțiuni. Numărul de pini, stilul ambalajului și selecția perifericelor pe chip sunt oferite într-o gamă aproape nesfârșită de combinații.

Atmel AVR

Linia microcontrolerului cunoscută sub numele de AVR de la Atmel este cea mai cunoscută fiind creierul în majoritatea versiunilor Arduino. Deci, pentru mulți producători, este o trecere ușoară de la un microcontroler Atdu AVR de la un Arduino. Cu toate acestea, am constatat că puteți obține, de obicei, unul din celelalte nuclee cu performanțe similare sau mai bune, pentru câteva dolari mai ieftine.

Concluzie

Odată ce ați selectat microcontrolerul, următorul pas este proiectarea circuitului microcontrolerului și conectarea tuturor perifericelor. Voi discuta acest subiect pentru următorul articol din această serie.

Doriți să aflați mai multe despre proiectarea unui produs electronic? Apoi, a verifica modul meu detaliat două parte Cum să dezvolte și prototip un nou produs electronic.

Acțiune

Lasa Un Comentariu