Tiedätkö kuinka valita paras mikrokontrolleri mikrokontrolleripohjaisille projekteille? Oikean mikrokontrollerin valinta tietylle sovellukselle on yksi kriittisimmistä päätöksistä, joka hallitsee tehtävän onnistumista tai epäonnistumista.
On olemassa erilaisia erityyppiset mikro-ohjaimet saatavilla ja jos olet päättänyt, mitä sarjaa haluat käyttää, voit helposti aloittaa oman sulautetun järjestelmän suunnittelun. Insinööreillä on oltava omat kriteerinsä oikean valinnan tekemiseksi.
Tässä artikkelissa käsitellään mikro-ohjaimen valinnan perusnäkökohtia.
Mikrokontrollerit sulautettujen järjestelmien suunnitteluun
Monissa tapauksissa ihmiset valitsevat usein satunnaisesti mikro-ohjaimen sen sijaan, että heillä olisi yksityiskohtaista tietoa sopivasta mikrokontrollerista projektille. Tämä on kuitenkin huono idea.
Tärkein prioriteetti valita mikro-ohjain on saada tietoa järjestelmästä, kuten lohkokaavio, vuokaavio ja tulo- / lähtöoheislaitteet.
Tässä on 7 parasta tapaa, joita tulisi noudattaa varmistaaksesi, että oikea mikro-ohjain on valittu.
Mikrokontrollerin bittivalinta
Mikrokontrollereita on saatavana eri bittinopeuksilla, kuten 8-, 16- ja 32-bittisillä nopeuksilla. Bittien lukumäärä viittaa dataa rajoittavien tietolinjojen kokoon. Parhaan mikrokontrollerin valinta sulautetun järjestelmän suunnittelulle, mikä on tärkeää bittivalinnan kannalta. Mikrokontrollerin suorituskyky kasvaa bittikoon mukaan.
8-bittiset mikrokontrollerit :
8-bittiset mikro-ohjaimet
8-bittisissä mikrokontrollereissa on 8-tietolinjat, jotka voivat lähettää ja vastaanottaa 8-bittisiä tietoja kerrallaan. Sillä ei ole lisätoimintoja, kuten sarjaliikenteen lukeminen / kirjoittaminen jne. Ne on rakennettu vähemmän sirumuistoilla ja siksi niitä käytetään pienempiin sovelluksiin. Niitä on saatavana halvemmalla. Jos projektisi monimutkaisuus kuitenkin kasvaa, valitse toinen korkeamman bittinen mikrokontrolleri.
16-bittinen mikrokontrolleri:
16-bittinen mikro-ohjain
16-bittisissä ohjaimissa on 16-tietolinjat, jotka voivat lähettää ja vastaanottaa 16-bittistä tietoa kerrallaan. Siinä ei ole lisätoimintoja verrattuna 32-bittisiin ohjaimiin. Se on sama kuin 8-bittinen mikro-ohjain, mutta se on lisätty muutamalla lisäominaisuudella.
16-bittisen mikro-ohjaimen suorituskyky on nopeampi kuin 8-bittinen ja se on kustannustehokasta. Sitä voidaan käyttää pienempiin sovelluksiin. Se on edistynyt versio 8-bittisistä mikrokontrollereista.
32-bittinen mikrokontrolleri :
32-bittinen mikrokontrolleri
32-bittisissä mikrokontrollereissa on 32-tietolinjat, joita käytetään 32-bittisen datan lähettämiseen ja vastaanottamiseen kerrallaan. 32-mikrokontrollereilla on joitain lisäfutuureja, kuten SPI, I2C, liukulukuyksiköt ja prosessiin liittyvät toiminnot.
32-bittiset mikrokontrollerit on rakennettu niin, että niillä on suurin mahdollinen siru muistien määrä, ja niitä käytetään siten suurempiin sovelluksiin. Suorituskyky on erittäin nopea ja kustannustehokas. Ne ovat edistyksellinen versio 16-bittisistä mikrokontrollereista.
Mikrokontrollerin perhevalinta
On olemassa useita toimittajia, jotka valmistavat erilaisia mikro-ohjainten arkkitehtuureja. Näin ollen jokaisella mikro-ohjaimella on ainutlaatuinen käsky- ja rekisterisarja, eikä mikään kaksi mikro-ohjainta ole samanlainen keskenään.
Yhdelle mikro-ohjaimelle kirjoitettu ohjelma tai koodi ei toimi toisessa mikro-ohjaimessa. Erilaiset mikrokontrolleripohjaiset projektit edellyttävät erilaisia mikrokontrolleriperheitä.
Eri mikrokontrolleriperheet ovat 8051 perhe, AVR perhe, ARM perhe, PIC perhe ja monet muut.
AVR-mikrokontrollerien perhe
AVR-mikrokontrollerien perhe
AVR-mikrokontrolleri hyväksyy 16 bitin tai 2 tavun käskykoon. Se koostuu flash-muistista, joka sisältää 16-bittisen osoitteen. Täällä ohjeet tallennetaan suoraan.
AVR-mikrokontrollerit - ATMega8, ATMega32 ovat laajalti käytössä.
PIC-mikrokontrollerien perhe
PIC-mikrokontrollerien perhe
Jokainen PIC-mikrokontrolleri hyväksyy 14-bittisen käskyn. Flash-muisti voi tallentaa 16-bittisen osoitteen. Jos ensimmäiset 7 bittiä välitetään flash-muistiin, loput bitit voidaan tallentaa myöhemmin.
Kuitenkin, jos 8 bittiä välitetään, loput 6 bittiä menetetään. Lyhyesti sanottuna tämä riippuu itse asiassa valmistajista.
Siksi oikean mikrokontrolleriperheen valinta sulautettujen järjestelmien suunnittelua varten on erittäin tärkeää prosessissa.
Mikrokontrollerin valinta arkkitehtuurista
Termi 'arkkitehtuuri' määrittelee oheislaitteiden yhdistelmän, joita käytetään tehtävien suorittamiseen. Mikrokontrolleripohjaisille projekteille on kahden tyyppisiä mikro-ohjainarkkitehtuuria.
Neumannin arkkitehtuurista
Von Neumannin arkkitehtuuri tunnetaan myös nimellä Princeton Architecture. Tässä arkkitehtuurissa CPU kommunikoi yhden data- ja osoiteväylän kanssa RAM-muistiin ja ROM-levylle. CPU hakee ohjeet RAM-muistilta ja ROM-levyltä samanaikaisesti.
Von-Neumannin arkkitehtuuri
Nämä ohjeet suoritetaan peräkkäin yhden väylän kautta, joten kunkin käskyn suorittaminen vie enemmän aikaa. Näin voimme sanoa, että Von Newman -arkkitehtuurin prosessi on hyvin hidasta.
Harvardin arkkitehtuuri
Harvardin arkkitehtuurissa CPU: lla on kaksi erillistä väylää, jotka ovat osoiteväylä ja tietoväylä kommunikoimaan RAM: n ja ROM: n kanssa. Suoritin hakee ja suorittaa ohjeet RAM- ja ROM-muistista erillisen tietoväylän ja osoiteväylän kautta, joten kunkin käskyn suorittaminen vie vähemmän aikaa, mikä tekee tästä arkkitehtuurista erittäin suositun.
Harvardin arkkitehtuuri
Siten minkä tahansa sulautetun järjestelmän suunnittelun kannalta paras mikro-ohjain on enimmäkseen Harvardin arkkitehtuurilla varustettu.
Ohje Määritä mikro-ohjaimen valinta
Käskyjoukko on joukko perusohjeita, kuten aritmeettinen, ehdollinen, looginen jne., Joita käytetään suorittamaan mikro-ohjaimen perustoiminnot. Mikrokontrolleriarkkitehtuuri toimii käskysarjan perusteella.
Kaikille mikrokontrolleripohjaisille projekteille on saatavana RISC- tai CISC-käskyjoukkoon perustuvia mikrokontrollereita.
RISC-pohjainen arkkitehtuuri
RISC tarkoittaa lyhennettyä käskyjoukkoa. RISC-käskysarja suorittaa kaikki aritmeettiset, loogiset, ehdolliset, Boolen operaatiot yhdessä tai kahdessa käskyjaksossa. RISC-käskykokonaisuuden alue on<100.
RISC-pohjainen arkkitehtuuri
RISC-pohjainen kone suorittaa käskyt nopeammin, koska mikrokoodikerrosta ei ole. RISC-arkkitehtuuri sisältää erityisiä kuormitustallennustoimintoja, joita käytetään tietojen siirtämiseen sisäisistä rekistereistä ja muistista.
RISC-siru valmistetaan pienemmällä määrällä transistoreita, joten kustannukset ovat alhaiset. Kaikissa sulautettujen järjestelmien suunnittelussa RISC-siru on enimmäkseen edullinen.
CISC-pohjainen arkkitehtuuri
CISC tarkoittaa monimutkaista käskysarjatietokonetta. CISC-käskyjoukko kestää vähintään neljä käskysykliä kaikkien aritmeettisten, loogisten, ehdollisten ja loogisten ohjeiden suorittamiseksi. CISC-käskysarjan alue on> 150.
CISC-pohjainen arkkitehtuuri
CISC-pohjainen kone suorittaa ohjeet hitaammin kuin RISC-arkkitehtuuri, koska tässä ohjeet muunnetaan pieniksi koodikokoiksi ennen niiden suorittamista.
Mikrokontrollerin muistin valinta
Muistin valinta on erittäin tärkeää parhaan mikrokontrollerin valinnassa, koska järjestelmän suorituskyky riippuu muistista.
Jokainen mikro-ohjain voi sisältää minkä tahansa tyyppisiä muisteja, jotka ovat:
On-Chip-muisti
Sirun ulkopuolinen muisti
Piirissä oleva ja sirun ulkopuolinen muisti
Piirissä oleva muisti
Sirulla oleva muisti viittaa mihin tahansa muistiin, kuten RAM, ROM, joka on upotettu itse mikro-ohjainsiruun. ROM on eräänlainen tallennuslaite, joka voi tallentaa tietoja ja sovelluksia pysyvästi siihen.
RAM-muisti on eräänlainen muisti, jota käytetään tietojen ja ohjelmien tallentamiseen väliaikaisesti. Mikro-ohjaimet, joissa on siruinen muisti, tarjoavat nopean tiedonkäsittelyn, mutta tallennustila on rajallista. Joten off-chip-mikrokontrollereita käytetään korkean muistin tallennusominaisuuksien saavuttamiseen.
Piirin ulkopuolinen muisti
Sirun ulkopuolinen muisti viittaa mihin tahansa muistiin, kuten ROM, RAM ja EEPROM, jotka on kytketty ulkoisesti. Ulkoisia muisteja kutsutaan joskus toissijaisiksi muisteiksi, joita käytetään suuren määrän tietojen tallentamiseen.
Tästä johtuen ohjainten nopeus pienenee, kun tietoja haetaan ja tallennetaan. Tämä ulkoinen muisti tarvitsee ulkoisia yhteyksiä, joten järjestelmän monimutkaisuus kasvaa.
Mikrokontrollerin sirun valinta
Sirun valinta on erittäin tärkeää kehitettäessä a mikrokontrolleripohjainen projekti . IC: tä kutsutaan yksinkertaisesti paketiksi. Integroidut piirit on suojattu helpottamaan käsittelyä ja suojaamaan laitteita vaurioilta. Integroidut piirit koostuvat tuhansista elektroniikan peruskomponentit kuten transistorit, diodit, vastukset, kondensaattorit.
Mikrokontrollereita on saatavana monentyyppisissä IC-paketeissa, ja jokaisella on omat etunsa ja haittansa. Suosituin IC on Kaksoislinjapaketti (DIP), käytetään enimmäkseen sulautettujen järjestelmien suunnittelussa.
DIP (kaksirivinen) mikrokontrolleri
1. DIP (kaksoislinjapaketti)
2. SIP (yksi in-line-paketti)
3. SOP (Small Outline -paketti)
4. QFP (nelinkertainen paketti)
5. PGA (Pin Grid Array)
6. BGA (palloruudukko)
7. TQFP (Tin Quad Flat -paketti)
Mikrokontrollerin IDE-valinta
IDE tarkoittaa integroitua kehitysympäristöä ja se on ohjelmistosovellus, jota käytetään useimmissa mikrokontrolleripohjaisissa projekteissa. IDE koostuu yleensä lähdekoodieditorista, kääntäjästä, tulkkista ja virheenkorjaajasta. Sitä käytetään sulautettujen sovellusten kehittämiseen. IDE: tä käytetään mikrokontrollerin ohjelmointiin.
IDE-valinta mikrokontrollereista
IDE koostuu seuraavista komponenteista: -
Lähdekoodieditori
Kääntäjä
Virheen korjaaja
Linkit
Tulkki
Hex-tiedostomuunnin
Toimittaja
Lähdekoodieditori on tekstieditori, joka on erityisesti suunniteltu ohjelmoijille kirjoittamaan sovellusten lähdekoodi.
Kääntäjä
Kääntäjä on ohjelma, joka kääntää korkean tason kielen (C, upotettu C) konetason kieleksi (0 ja 1: n muoto). Kääntäjä skannaa ensin koko ohjelman ja sitten kääntää ohjelman koneen koodiksi, jonka tietokone suorittaa.
Kääntäjiä on kahta tyyppiä: -
Alkuperäinen kääntäjä
Kun sovellusohjelma kehitetään ja käännetään samaan järjestelmään, se tunnetaan natiivikääntäjänä. Esimerkki: C, JAVA, Oracle.
Risti kääntäjä
Kun sovellusohjelma on kehitetty isäntäjärjestelmälle ja koottu kohdejärjestelmään, sitä kutsutaan ristikääntäjäksi. Kaikki mikrokontrolleripohjaiset projektit on kehittänyt ristikääntäjä. Ex Sulautettu C, koota, mikrokontrollerit.
Virheen korjaaja
Debuggeri on ohjelma, jota käytetään muiden ohjelmien, kuten kohdeohjelman, testaamiseen ja virheenkorjaukseen. Virheenkorjaus on prosessi vikojen tai vikojen löytämiseksi ja vähentämiseksi ohjelmassa.
Linkit
Linkkijä on ohjelma, joka ottaa yhden tai useamman objektiivitiedoston kääntäjältä ja yhdistää ne yhteen suoritettavaan ohjelmaan.
Tulkki
Tulkki on osa ohjelmistoa, joka muuntaa korkean tason kielen koneellisesti luettavaksi kieleksi rivi riviltä. Jokainen koodin käsky tulkitaan ja suoritetaan erikseen peräkkäin. Jos käskyn osasta löytyy virhe, se lopettaa koodin tulkinnan.
Erilainen mikrokontrolleri sovelluksilla
Tässä on yhteenveto taulukosta, joka sisältää tietoja erilaisista mikrokontrollereista ja projekteista, joissa niitä voidaan käyttää.
Eri mikrokontrollerit eri sovelluksiin
Oletko valmis valitsemaan projektillesi parhaan mikrokontrollerin? Toivomme, että jo nyt sinulla on oltava mielessäsi selkeä kuva siitä, mikä mikro-ohjain tulee olemaan parhaiten sopiva sulautettuun järjestelmään. Viitteellesi, erilaisia sulautetut projektit löytyy edgefxkit-verkkosivustolta.
Tässä on peruskysymys sinulle - Mikä mikrokontrolleriperhe on useimmissa mikrokontrolleriperheissä suosituin ja miksi, yhdistämällä kaikki edellä mainitut parhaat ominaisuudet.
Anna vastauksesi ja palautteesi alla olevassa kommenttiosassa.
Valokuvahyvitykset:
8-bittiset mikro-ohjaimet nopea linja
16-bittinen mikrokontrolleri suora teollisuus
32-bittinen mikrokontrolleri nopea linja
AVR-mikrokontrollerien perhe elektroliini
PIC-mikrokontrollerien perhe insinööritarjous
Harvardin arkkitehtuuri eecatalog.com
RISC-pohjainen arkkitehtuuri electronicsweekly.com
CISC-pohjainen arkkitehtuuri studydroid.com
DIP (Dual in line) - mikrokontrolleri t2.gstatic.com
