Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

12 Specs, aby zvážila při výběru mikrokontroléru pro váš produkt

Drtivá většina elektronických výrobků vyžaduje mikrokontrolér nebo mikroprocesor, který slouží jako mozek. Pro pokročilé produkty, které potřebují vysokorychlostní zpracování (tj. Smartphone nebo tablet), je nutný mikroprocesor, jinak je nejlepším řešením obvykle mikrokontrolér. Jako příklad, Arduino je založený na mikrokontroléru a Raspberry Pi je založený na mikroprocesoru.

S největší pravděpodobností bude váš elektronický design potřebovat mikrokontrolér. Mikrokontrolér může být obecně považován za počítač postavený na jediném integrovaném obvodu, který obsahuje procesor, paměť a různá periferní zařízení. Existuje mnoho možností pro mikrokontroléry, možná ohromující množství možností.

I když vyhledávání na Googlu by vás mohlo nasměrovat správným směrem, doporučuji vyhledávat mikrokontroléry na hlavních distributorech elektronických součástek, jako je Digikey, Arrow a Mouser. To vám umožní zúžit vyhledávání pouze na mikrokontroléry, které jsou aktivně dostupné. To také umožňuje rychle porovnávat ceny.

Na začátku projektu je dobré nakreslit blokové schéma systému, který si představujete. Jaký druh věcí se připojíte k mikrokontroléru?

Systémové blokové schéma je pro toto včasné plánování neocenitelné a může vám říci, kolik vstupních a výstupních (I / O) pinů a sériových komunikačních portů je pro projekt potřeba.

Mikrokontroléry mohou zahrnovat širokou škálu periferií. Následující seznam obsahuje některé funkce, které lze nalézt na moderních mikrokontrolérech.

Paměť: Většina dnes dostupných mikrokontrolérů obsahuje vestavěnou paměť FLASH a RAM. FLASH je energeticky nezávislá paměť používaná pro ukládání programů a RAM je nestálá paměť používaná pro dočasné ukládání. Některé mikrokontroléry také obsahují paměť EEPROM pro trvalé ukládání dat.

Vstup a výstup digitálního všeobecného účelu (GPIO): Jedná se o logické úrovně, které se používají pro vstup a výstup. Obecně se mohou potápět nebo zdroj až několik desítek millamps a mohou být konfigurovány jako otevřený odtok nebo push pull.

Analogový vstup: Většina mikrokontrolérů má schopnost přesně číst analogové napětí. Analogové signály jsou vzorkovány mikrokontrolérem přes analogově-digitální převodník (ADC).

Analogový výstup: Analogové signály mohou být generovány mikrokontrolérem pomocí digitálně analogového převodníku (DAC) nebo generátoru pulzní šířkové modulace (PWM). Ne všechny mikrokontroléry obsahují DAC, ale nabízejí PWM schopnosti.

V programování obvodů (ISP): ISP vám umožňuje naprogramovat mikrokontrolér, když je instalován v aplikačním obvodu, místo toho, aby bylo nutné jej programovat. Dva nejběžnější protokoly ISP jsou JTAG a SWD.

Bezdrátové připojení: Pokud váš výrobek potřebuje bezdrátové funkce, pak jsou k dispozici specializované mikrokontroléry, které nabízejí Bluetooth, WiFi, ZigBee a další bezdrátové standardy.

Sériová komunikace

Všechny mikrokontroléry poskytují určitý typ sériové komunikace. Níže jsou popsány různé sériové komunikační protokoly běžně nabízené s mikrokontroléry:

Univerzální asynchronní přijímací vysílač (UART) je sériový port, který přenáší digitální slova, typicky o délce 7 až 8 bitů, mezi startovací bit a volitelný paritní bit a jeden nebo dva stop bity. UART je běžně používán spolu s jinými standardy jako RS-232 nebo RS-485.

UART je nejstarší typ sériové komunikace. UART je asynchronní protokol, což znamená, že není žádný hodinový signál. Mnoho mikroprocesorů také zahrnuje synchronní verzi UART nazvaný USART.

Sériové periferní rozhraní (SPI): SPI se používá pro sériovou komunikaci na krátkou vzdálenost mezi mikrokontrolérem a periferními zařízeními. SPI je synchronní protokol, což znamená, že obsahuje hodinový signál pro časování. SPI je čtyřvodičový standard, který obsahuje data, data, data a signály pro výběr čipů.

Inter integrovaný obvod (I2C): I2C je také zapsán jako I2C je dvouvodičová sériová sběrnice používaná pro komunikaci mezi mikrokontrolérem a ostatními čipy na desce. Podobně jako SPI, I2C je také synchronní protokol. Nicméně, na rozdíl od SPI, I2C používá jeden řádek pro data i data. I místo signálu pro výběr čipu používá I2C pro každou periferii jedinečnou adresu. I2C má tu výhodu, že používá pouze 2 vodiče, ale je pomalejší než SPI.

Univerzální sériová sběrnice (USB) je standard, který je znám většině lidí. USB je jeden z nejrychlejších sériových komunikačních protokolů. Obecně se používá pro připojení periferií, které vyžadují velké množství přenosu dat.

Controller Area Network (CAN) je sériový komunikační standard vyvinutý speciálně pro použití v automobilových aplikacích.

Významné mikrokontrolérové ​​jádra

Existuje několik mikrokontrolérových jader, které mají nějakou známost a stojí za to popsat. Níže jsou uvedeny čtyři z nejčastějších:

ARM Cortex-M

32-bitová řada ARM Cortex M je jedním z nejčastěji používaných mikrokontrolérů. ARM ve skutečnosti nevytváří a neprodává mikrokontroléry, místo toho licencuje svou architekturu jiným výrobcům čipů.

Mnoho společností nabízí mikrokontroléry Cortex-M včetně ST Microelectronics, Freescale Semiconductor, Silicon Labs, Texas Instruments a Atmel.

Mikrokontroléry řady Cortex M jsou mou oblíbenou volbou pro produkty, které budou uvedeny na trh. Jsou levné, výkonné a široce používané.

8051

8-bitový mikrokontrolér 8051 byl vyvinut firmou Intel v roce 1980. Je to nejstarší mikroprocesorové jádro, které se dnes běžně používá. Model 8051 je v současné době dostupný ve vylepšených moderních verzích prodávaných nejméně 8 různými výrobci polovodičů. Například populární Bluetooth Low-Energy čip z CSR (CSR101x) používá jádro 8051.

PIC

PIC je rodina mikrokontrolérů z Microchipu. Jsou velmi populární a přicházejí v široké škále možností. Počet pinů, styl balení a výběr periferií na čipu jsou nabízeny v téměř nekonečné řadě kombinací.

Atmel AVR

Mikrokontrolérová linka známá jako AVR od Atmel je nejznámější pro to, že je mozkem ve většině verzí Arduina. Pro mnoho výrobců je to snadný přechod z Arduina na mikrokontrolér Atmel AVR. Zjistil jsem však, že obvykle můžete získat jedno z dalších jader s podobným nebo lepším výkonem za několik dolarů levněji.

Závěr

Jakmile vyberete mikrokontrolér, dalším krokem je návrh obvodu mikrokontroléru a připojení všech periferií. O tomto tématu budu diskutovat pro můj další článek v této sérii.

Chcete se dozvědět více o navrhování elektronického produktu? Pak se podívejte na můj podrobný dvoudílný průvodce Jak vyvinout a Prototype nový elektronický produkt.

Podíl

Zanechat Komentář