Vet du hvordan du velger den beste mikrokontrolleren for mikrocontrollerbaserte prosjekter? Å velge riktig mikrokontroller for en gitt applikasjon er en av de mest kritiske beslutningene, som styrer suksessen eller mislykkingen av oppgaven.
Det er forskjellige typer mikrokontrollere tilgjengelig, og hvis du har bestemt deg for hvilken serie som skal brukes, kan du enkelt starte din egen innebygde systemdesign. Ingeniører må ha sine egne kriterier for å gjøre det riktige valget.
Her i denne artikkelen skal vi diskutere de grunnleggende hensynene ved valg av mikrokontroller.
Microcontrollers for innebygd systemdesign
I stedet for å ha detaljert kunnskap om en passende mikrokontroller for prosjektet, velger folk ofte tilfeldig en mikrokontroller. Dette er imidlertid en dårlig idé.
Den viktigste prioriteten å velge en mikrokontroller er å ha informasjon om systemet som blokkskjema, flytskjema og inngang / utgang periferiutstyr.
Her er de 7 beste måtene som skal følges for å sikre at riktig mikrokontroller er valgt.
Bitsvalg av mikrokontroller
Microcontrollers er tilgjengelige i forskjellige bithastigheter som 8-biters, 16-biters og 32-biters hastigheter. Antall bits refererer til størrelsen på datalinjer som begrenser dataene. Velge en beste mikrokontroller for innebygd systemdesign, viktig når det gjelder bitvalg. Ytelsen til mikrokontrolleren øker med bitstørrelsen.
8-biters mikrokontrollere :
8-biters mikrokontroller
8-biters mikrokontrollere har 8 datalinjer som kan sende og motta 8-bits data om gangen. Den har ikke tilleggsfunksjoner som lese / skrive seriell kommunikasjon osv. Disse er bygget med mindre minner på brikken og blir derfor brukt til mindre applikasjoner. De er tilgjengelige til en billigere pris. Men hvis prosjektets kompleksitet øker, så gå til en annen høyere bit mikrokontroller.
16-biters mikrokontroller:
16-biters mikrokontroller
16-biters kontrollere har 16-datalinjer som kan sende og motta 16-biters data om gangen. Den har ingen tilleggsfunksjoner sammenlignet med 32-biters kontrollere. Det er det samme som 8-biters mikrokontroller, men det er lagt til med få tilleggsfunksjoner.
Ytelsen til en 16-biters mikrokontroller er raskere enn 8-biters kontrollere, og den er kostnadseffektiv. Det gjelder for mindre applikasjoner. Det er en avansert versjon av 8-biters mikrokontrollere.
32-biters mikrokontroller :
32-biters mikrokontroller
32-biters mikrokontrollere har 32-datalinjer som brukes til å sende og motta 32-biters data om gangen. 32-mikrokontrollere har noen ekstra futures som SPI, I2C, flytende enheter og prosessrelaterte funksjoner.
32-biters mikrokontrollere er bygget med maksimalt utvalg av On-chip-minner og brukes derfor til større applikasjoner. Ytelsen er veldig rask og kostnadseffektiv. De er en avansert versjon av 16-biters mikrokontrollere.
Familievalg av mikrokontroller
Det er flere leverandører som produserer forskjellige arkitekturer av mikrokontroller. Derfor har hver mikrokontroller et unikt instruksjons- og registersett, og ingen mikrokontrollere er like hverandre.
Et program eller en kode skrevet for den ene mikrokontrolleren kjører ikke på den andre mikrokontrolleren. Ulike mikrocontrollerbaserte prosjekter krever forskjellige familier av mikrokontrollere.
Ulike familier av mikrokontrollere er 8051-familien, AVR-familien, ARM-familien, PIC-familien og mange flere.
AVR-familien av mikrokontrollere
AVR-familie av mikrokontrollere
En AVR-mikrokontroller aksepterer instruksjonsstørrelse på 16 bits eller 2 byte. Den består av flashminne som inneholder 16-biters adresse. Her lagres instruksjonene direkte.
AVR-mikrokontrollere-ATMega8, ATMega32 er mye brukt.
PIC-familie av mikrokontrollere
PIC-familie av mikrokontrollere
En PIC-mikrokontroller hver instruksjon godtar 14-biters instruksjon. Flash-minnet kan lagre adressen på 16 bit. Hvis de første 7 bitene sendes til flashminnet, kan de gjenværende bitene lagres senere.
Men hvis 8 bits sendes, blir de resterende 6 bitene bortkastet. På en lett måte avhenger dette faktisk av produsentens leverandører.
Dermed er det veldig viktig å velge en riktig familie av mikrokontroller for innebygd systemdesign.
Arkitekturvalg av mikrokontroller
Uttrykket ‘arkitektur’ definerer en kombinasjon av periferiutstyr som brukes til å utføre oppgavene. Det er to typer mikrokontrollerarkitektur for mikrocontrollerbaserte prosjekter.
Fra Neumann Architecture
Von Neumann Architecture er også kjent som Princeton Architecture. I denne arkitekturen kommuniserer CPUen med en enkelt data- og adressebuss, til RAM og ROM. CPU henter instruksjonene fra RAM og ROM samtidig.
Von-Neumann Architecture
Disse instruksjonene utføres sekvensielt gjennom en enkelt buss, og det tar derfor mer tid å utføre hver instruksjon. Dermed kan vi si at prosessen med Von Newman-arkitekturen er veldig treg.
Harvard Architecture
I Harvard-arkitektur har CPU to separate busser, det vil si adressebuss og databuss for å kommunisere med RAM og ROM. CPUen henter og utfører instruksjonene fra RAM- og ROM-minnene gjennom en egen databuss og adressebuss, og det tar derfor kortere tid å utføre hver instruksjon, noe som gjør denne arkitekturen svært populær.
Harvard Architecture
For enhver innebygd systemdesign er den beste mikrokontrolleren for det meste den med Harvard-arkitektur.
Instruksjon Sett valg av mikrokontroller
Instruksjonssettet er et sett med grunnleggende instruksjoner som aritmetikk, betinget, logisk osv. Som brukes til å utføre grunnleggende operasjoner i mikrokontrolleren. Microcontroller-arkitektur fungerer på grunnlag av instruksjonssett.
For alle mikrokontrollerbaserte prosjekter er mikrokontrollere basert på RISC eller CISC instruksjonssett tilgjengelig.
RISC-basert arkitektur
RISC står for redusert instruksjonsdatamaskin. Et RISC-instruksjonssett utfører alle aritmetiske, logiske, betingede, boolske operasjoner i en eller to instruksjonssykluser. Rekkevidden til RISC instruksjonssett er<100.
RISC-basert arkitektur
En RISC-basert maskin utfører instruksjoner raskere fordi det ikke er noe mikrokodelag. RISC-arkitekturen inneholder spesielle lastlagringsoperasjoner som brukes til å flytte dataene fra interne registre og minne.
En RISC-brikke er laget med færre antall transistorer, og dermed er kostnadene lave. For enhver innebygd systemdesign foretrekkes det mest en RISC-brikke.
CISC-basert arkitektur
CISC står for komplekse instruksjonsdatamaskiner. CISC-instruksjonssettet tar fire eller flere instruksjonssykluser for å utføre alle aritmetiske, logiske, betingede, boolske instruksjoner. Rekkevidden til et CISC instruksjonssett er> 150.
CISC-basert arkitektur
En CISC-basert maskin utfører instruksjonene med en lavere hastighet sammenlignet med RISC-arkitektur, fordi her blir instruksjonene konvertert til liten kodestørrelse før de blir utført.
Minnevalg av mikrokontrolleren
Hukommelsesvalget er veldig viktig for å velge den beste mikrokontrolleren, fordi systemytelsen avhenger av minnene.
Hver mikrokontroller kan inneholde en hvilken som helst type minner, som er:
Memory On-Chip-minne
Memory Minne utenfor chip
On-chip og Off-chip minne
On-chip minne
On-chip-minnet refererer til et hvilket som helst minne som RAM, ROM som er innebygd i selve mikrocontrolleren. En ROM er en type lagringsenhet som permanent kan lagre dataene og applikasjonen i den.
Et RAM-minne er en type minne som brukes til å lagre data og programmer midlertidig. Microcontrollers med chip på minnet tilbyr databehandling med høy hastighet, men lagringsminnet er begrenset. Så av chip-mikrokontrollere brukes til å oppnå lagringsfunksjonene med høyt minne.
Off-Chip-minne
Off-chip-minnet refererer til hvilket som helst minne som ROM, RAM og EEPROM som er koblet eksternt. De eksterne minnene kalles noen ganger sekundære minner som brukes til å lagre store datamengder.
På grunn av denne eksterne minnekontrollere reduseres hastigheten mens data hentes og lagres. Dette eksterne minnet trenger eksterne tilkoblinger, slik at systemets kompleksitet øker.
Chipvalg av mikrokontroller
Valg av sjetonger er veldig viktig for å utvikle en mikrokontrollerbasert prosjekt . IC kalles ganske enkelt en pakke. De integrerte kretsene er skjermet for enkel håndtering og beskytter enhetene mot skader. Integrerte kretser består av tusenvis av grunnleggende komponenter i elektronikk slik som transistorer, dioder, motstander, kondensatorer.
Mikrokontrollerne er tilgjengelige i mange forskjellige typer IC-pakker, og hver har sin egen fordel og ulempe. Den mest populære IC er Dual In-line pakke (DIP), brukt hovedsakelig i hvilken som helst innebygd systemdesign.
DIP (Dual in line) Microcontroller
1. DIP (Dual In-line Package)
2. SIP (Single In-line Package)
3. SOP (liten oversiktspakke)
4. QFP (quad flat pakke)
5. PGA (Pin Grid Array)
6. BGA (Ball Grid Array)
7. TQFP (Tin Quad flat pakke)
IDE-valg av mikrokontrolleren
IDE står for integrert utviklingsmiljø, og det er en programvare som brukes i de fleste mikrokontroller-baserte prosjekter. IDE består normalt av en kildekoderedigerer, kompilator, tolk og feilsøking. Den brukes til å utvikle de innebygde applikasjonene. IDE brukes til å programmere en mikrokontroller.
IDE-utvalg av mikrokontrollere
En IDE består av følgende komponenter: -
Kildekode Editor
Kompilator
Feilsøking
Linker
Tolk
Hex-filkonverterer
Redaktør
Kildekodeditoren er en tekstredigerer som er spesielt designet for at programmererne kan skrive kildekoden til applikasjoner.
Kompilator
En kompilator er et program som oversetter høynivåspråket (C, Embedded C) til maskinsnivåspråk (0 ’og 1’s format). Kompilatoren skanner først hele programmet og oversetter deretter programmet til maskinkoden som skal utføres av datamaskinen.
Det er to typer kompilatorer: -
Native Compiler
Når applikasjonsprogrammet er utviklet og kompilert på samme system, er det kjent som en innfødt kompilator. EX: C, JAVA, Oracle.
Kryss kompilator
Når applikasjonsprogrammet er utviklet på et vertssystem og kompilert på målsystemet, kalles det en tverrkompilator. Alle mikrocontrollerbaserte prosjekter er utviklet av kryss kompilatoren. Ex Embedded C, montere, mikrokontrollere.
Feilsøking
En feilsøkingsprogram er et program som brukes til å teste og feilsøke de andre programmene, for eksempel målprogrammet. Feilsøking er en prosess for å finne og redusere antall feil eller mangler i programmet.
Linker
Linkeren er et program som tar en eller flere objektive filer fra kompilatoren og kombinerer dem i det eneste kjørbare programmet.
Tolk
En tolk er en del av programvaren som konverterer språket på høyt nivå til maskinlesbart språk på linje for linje-måte. Hver instruksjon av koden tolkes og utføres separat på sekvensiell måte. Hvis det blir funnet feil i en del av instruksjonen, vil det stoppe tolkningen av koden.
Ulike mikrokontroller med applikasjoner
Her er et sammendrag av en tabell som gir informasjon om forskjellige mikrokontrollere og prosjektene de kan brukes i.
Ulike mikrokontrollere for forskjellige applikasjoner
Er du klar til å velge den beste mikrokontrolleren for prosjektet ditt? Vi håper nå, du må ha et klart bilde i tankene dine om hvilken mikrokontroller som passer best for det innebygde systemet ditt. For din referanse, en rekke innebygde prosjekter finner du på nettstedet til edgefxkits.
Her er et grunnleggende spørsmål for deg - For de fleste mikrokontrollerbaserte prosjekter, som kombinerer alle de beste funksjonene vi har nevnt ovenfor, hvilken familie av mikrokontroller er mest foretrukket og hvorfor?
Vennligst gi svarene dine sammen med tilbakemeldingene dine i kommentarfeltet gitt nedenfor.
Fotokreditter:
8 biters mikrokontrollere av rapidonline
16 biters mikrokontroller av direkteindustri
32-biters mikrokontroller av rapidonline
AVR-familie av mikrokontrollere av elektrolinje
PIC-familie av mikrokontrollere av ingeniørgarasje
Harvard Architecture av eecatalog.com
RISC-basert arkitektur av electronicsweekly.com
CISC-basert arkitektur av studydroid.com
DIP (Dual in line) Microcontroller av t2.gstatic.com
