Måder at vælge den bedste mikrokontroller til mikrocontroller-baserede projekter

Måder at vælge den bedste mikrokontroller til mikrocontroller-baserede projekter

Ved du, hvordan du vælger den bedste mikrokontroller til mikrocontroller-baserede projekter? Valg af den rigtige mikrokontroller til en given applikation er en af ​​de mest kritiske beslutninger, der styrer succesen eller fiaskoen for opgaven.



Der er forskellige typer mikrokontroller tilgængelig, og hvis du har besluttet, hvilken serie der skal bruges, kan du nemt starte dit eget integrerede systemdesign. Ingeniører skal have deres egne kriterier for at foretage det rigtige valg.


Her i denne artikel skal vi diskutere de grundlæggende overvejelser ved valg af en mikrocontroller.





Mikrocontrollere til indbygget systemdesign

Mikrocontrollere til indbygget systemdesign

I stedet for at have en detaljeret viden om en egnet mikrokontroller til projektet vælger folk ofte tilfældigt en mikrokontroller. Dette er dog en dårlig idé.



Den vigtigste prioritet at vælge en mikrokontroller er at have information om systemet som blokdiagram, flowchart og input / output periferiudstyr.

Her er de 7 bedste måder, der skal følges for at sikre, at den rigtige mikrokontroller er valgt.


Bitvalg af mikrocontroller

Mikrocontrollerne fås i forskellige bithastigheder som 8-bit, 16-bit og 32-bit-hastigheder. Antallet af bits henviser til størrelsen på datalinjer, der begrænser dataene. Valg af den bedste mikrokontroller til indbygget systemdesign med det vigtige med hensyn til bitvalg. Ydeevnen for mikrocontrolleren øges med bitstørrelsen.

8-bit mikrokontroller :

8 bit mikrokontroller

8 bit mikrokontroller

8-bit mikrocontrollere har 8 datalinjer, som kan sende og modtage 8-bit data ad gangen. Det har ikke yderligere funktioner som læs / skriv seriel kommunikation osv. Disse er bygget med mindre on-chip-hukommelser og bruges derfor til mindre applikationer. De fås til en billigere pris. Men hvis dit projekts kompleksitet øges, skal du vælge en anden højere bit-mikrocontroller.

16-bit mikrokontroller:

16 bit mikrokontroller

16 bit mikrokontroller

16-bit controllere har 16-datalinjer, som kan sende og modtage 16-bit data ad gangen. Det har ingen yderligere funktioner sammenlignet med 32-bit controllere. Det er det samme som 8-bit mikrokontroller, men det tilføjes med få ekstra funktioner.

Ydelsen til en 16 bit mikrocontroller er hurtigere end 8-bit controllere, og den er omkostningseffektiv. Det kan anvendes til mindre applikationer. Det er en avanceret version af 8-bit mikrocontrollere.

32-bit mikrokontroller :

32 bit mikrokontroller

32 bit mikrokontroller

32-bit mikrokontrollere har 32-datalinjer, der bruges til at sende og modtage 32-bit data ad gangen. 32-mikrocontrollere har nogle yderligere futures som SPI, I2C, floating point-enheder og procesrelaterede funktioner.

32-bit mikrokontrollere er bygget med maksimalt udvalg af On-chip-hukommelser og bruges derfor til større applikationer. Ydelsen er meget hurtig og omkostningseffektiv. De er en avanceret version af 16-bit mikrocontrollere.

Familievalg af mikrokontroller

Der er flere leverandører, der fremstiller forskellige arkitekturer af mikrokontroller. Derfor har hver mikrokontroller et unikt instruktions- og registersæt, og ingen mikrokontrollere ligner hinanden.

Et program eller en kode skrevet til den ene mikrocontroller kører ikke på den anden mikrocontroller. Forskellige mikrocontrollerbaserede projekter kræver forskellige familier af mikrocontrollere.

Forskellige familier af mikrokontroller er 8051-familien, AVR-familien, ARM-familien, PIC-familien og mange flere.

AVR-familie af mikrokontroller

AVR-familie af mikrokontroller

AVR-familie af mikrokontroller

En AVR-mikrocontroller accepterer instruktionsstørrelse på 16 bit eller 2 bytes. Den består af flashhukommelse, der indeholder 16 bit-adressen. Her gemmes instruktionerne direkte.

AVR mikrokontroller-ATMega8, ATMega32 er meget udbredt.

PIC-familie af mikrokontrollere

PIC-familie af mikrokontrollere

PIC-familie af mikrokontrollere

En PIC-mikrocontroller, som hver instruktion accepterer 14-bit instruktion. Flash-hukommelsen kan gemme adressen på 16 bit. Hvis de første 7 bit sendes til flashhukommelsen, kan de resterende bits gemmes senere.

Men hvis 8 bit sendes, spildes de resterende 6 bits. På en let note afhænger dette faktisk af producentens leverandører.

Derved er det meget vigtigt at vælge en passende familie af mikrokontroller til indbygget systemdesign.

Arkitekturvalg af mikrokontroller

Udtrykket 'arkitektur' definerer en kombination af perifert udstyr, der bruges til at udføre opgaverne. Der er to typer mikrokontrollerarkitektur til mikrocontroller-baserede projekter.

Fra Neumann Architecture

Von Neumann Architecture er også kendt som Princeton Architecture. I denne arkitektur kommunikerer CPU'en med en enkelt data- og adressebus til RAM og ROM. CPU henter instruktionerne fra RAM og ROM samtidigt.

Von-Neumann-arkitektur

Von-Neumann-arkitektur

Disse instruktioner udføres sekventielt gennem en enkelt bus, og det tager derfor mere tid at udføre hver instruktion. Således kan vi sige, at processen med Von Newman-arkitekturen er meget langsom.

Harvard Architecture

I Harvard-arkitektur har CPU'en to separate bus, de er adressebus og databus til at kommunikere med RAM og ROM. CPU'en henter og udfører instruktionerne fra RAM- og ROM-hukommelserne gennem en separat databus og adressebus. Derfor tager det kortere tid at udføre hver instruktion, hvilket gør denne arkitektur meget populær.

Harvard Architecture

Harvard Architecture

Således, for ethvert integreret systemdesign, er den bedste mikrocontroller for det meste den med Harvard-arkitektur.

Instruktion Sæt valg af mikrokontroller

Instruktionssættet er et sæt grundlæggende instruktioner som aritmetik, betinget, logisk osv., Der bruges til at udføre grundlæggende operationer i mikrocontrolleren. Mikrocontrollerarkitektur fungerer på basis af instruktionssæt.

For alle de mikrocontroller-baserede projekter er mikrokontrollere baseret på RISC- eller CISC-instruktionssæt tilgængelige.

RISC-baseret arkitektur

RISC står for reduceret instruktionssætcomputer. Et RISC-instruktionssæt udfører alle aritmetiske, logiske, betingede, boolske operationer i en eller to instruktionscyklusser. RISC-instruktionssættets rækkevidde er<100.

RISC-baseret arkitektur

RISC-baseret arkitektur

En RISC-baseret maskine udfører instruktioner hurtigere, fordi der ikke er noget mikrokodelag. RISC-arkitekturen indeholder specielle belastningslageroperationer, der bruges til at flytte dataene fra interne registre og hukommelse.

En RISC-chip er lavet med et mindre antal transistorer, hvorfor omkostningerne er lave. For ethvert integreret systemdesign foretrækkes mest en RISC-chip.

CISC-baseret arkitektur

CISC står for en kompleks instruktionscomputer. CISC-instruktionssættet tager fire eller flere instruktionscyklusser for at udføre alle aritmetiske, logiske, betingede, boolske instruktioner. Omfanget af et CISC instruktions sæt er> 150.

CISC-baseret arkitektur

CISC-baseret arkitektur

En CISC-baseret maskine udfører instruktionerne i en lavere hastighed sammenlignet med RISC-arkitektur, fordi her konverteres instruktionerne til lille kodestørrelse, før de udføres.

Hukommelsesvalg af mikrokontrolleren

Hukommelsesvalget er meget vigtigt ved valg af den bedste mikrokontroller, fordi systemets ydeevne afhænger af hukommelserne.

Hver mikrokontroller kan indeholde en hvilken som helst type minder, som er:
 On-Chip-hukommelse
Memory Hukommelse uden for chip

On-chip og Off-chip hukommelse

On-chip og Off-chip hukommelse

On-chip hukommelse

On-chip-hukommelsen henviser til enhver hukommelse som RAM, ROM, der er indlejret i selve mikrocontrollerchippen. En ROM er en type lagerenhed, der permanent kan gemme data og applikationer i den.

En RAM-hukommelse er en type hukommelse, der bruges til at gemme data og programmer midlertidigt. Mikrocontrollere med on-chip-hukommelse tilbyder databehandling med høj hastighed, men lagerhukommelsen er begrænset. Så fra chip-mikrocontrollere bruges til at opnå de høje hukommelseslagringsfunktioner.

Off-chip hukommelse

Off-chip-hukommelsen refererer til enhver hukommelse som ROM, RAM og EEPROM, der er forbundet eksternt. De eksterne hukommelser kaldes nogle gange sekundære hukommelser, der bruges til at lagre store datamængder.

På grund af denne eksterne hukommelsescontrollere reduceres hastigheden under hentning og lagring af data. Denne eksterne hukommelse har brug for eksterne forbindelser, så systemets kompleksitet øges.

Valg af chip til mikrokontroller

Valg af chip er meget vigtigt i udviklingen af ​​en mikrokontroller-baseret projekt . IC kaldes simpelthen en pakke. De integrerede kredsløb er afskærmet for at muliggøre nem håndtering og beskytte enhederne mod skader. Integrerede kredsløb består af tusinder af grundlæggende komponenter i elektronik såsom transistorer, dioder, modstande, kondensatorer.

Mikrocontrollerne fås i mange forskellige typer IC-pakker, og hver har deres egen fordel og ulempe. Den mest populære IC er Dobbelt in-line pakke (DIP), der hovedsagelig bruges i ethvert integreret systemdesign.

DIP (Dual in line) Microcontroller

DIP (Dual in line) Microcontroller

1. DIP (Dual In-line Package)
2. SIP (enkelt in-line pakke)
3. SOP (Small Outline-pakke)
4. QFP (quad flat pakke)
5. PGA (Pin Grid Array)
6. BGA (Ball Grid Array)
7. TQFP (Tin Quad flad pakke)

IDE-valg af mikrokontrolleren

IDE står for integreret udviklingsmiljø, og det er en softwareapplikation, der bruges i de fleste mikrocontroller-baserede projekter. IDE består normalt af en kildekodeditor, kompilator, tolk og debugger. Det bruges til at udvikle de integrerede applikationer. IDE bruges til at programmere en mikrocontroller.

IDE-valg af mikrokontrollere

IDE-valg af mikrokontrollere

En IDE består af følgende komponenter: -

Kildekode Editor
Kompilator
Fejlfinding
Links
Tolk
Hex-filkonverter

Redaktør

Kildekodeditoren er en teksteditor, der er specielt designet til programmørerne at skrive kildekoden til applikationer.

Kompilator

En kompilator er et program, der oversætter sproget på højt niveau (C, Embedded C) til maskinens sprog (0 'og 1's format). Compileren scanner først hele programmet og oversætter derefter programmet til maskinkoden, der udføres af computeren.

Der er to typer kompilatorer: -

Native Compiler

Når applikationsprogrammet udvikles og kompileres på det samme system, er det kendt som en native compiler. EX: C, JAVA, Oracle.

Cross compiler

Når applikationsprogrammet er udviklet på et værtssystem og kompileret på målsystemet, kaldes det en cross compiler. Alle mikrocontroller-baserede projekter er udviklet af cross compileren. Ex Embedded C, samle, mikrokontrollere.

Fejlfinding

En debugger er et program, der bruges til at teste og fejle de andre programmer såsom målprogrammet. Fejlfinding er en proces til at finde og reducere antallet af fejl eller mangler i programmet.

Links

Linkeren er et program, der tager en eller flere objektive filer fra kompilatoren og kombinerer dem i det enkelte eksekverbare program.

Tolk

En tolk er en del af softwaren, som konverterer sprog på højt niveau til maskinlæsbart sprog linje for linje. Hver instruktion af koden fortolkes og udføres separat på sekventiel måde. Hvis der findes en fejl i en del af instruktionen, stopper det fortolkningen af ​​koden.

Forskellig mikrocontroller med applikationer

Her er en oversigt over en tabel, der giver information om forskellige mikrocontrollere og de projekter, de kan bruges i.

Forskellige mikrokontroller til forskellige applikationer

Forskellige mikrokontroller til forskellige applikationer

Er du klar til at vælge den bedste mikrokontroller til dit projekt? Vi håber nu, at du skal have et klart billede i tankerne, med hensyn til hvilken mikrokontroller der passer bedst til dit integrerede system. Til din reference, en række forskellige indlejrede projekter kan findes på webstedet for edgefxkits.

Her er et grundlæggende spørgsmål til dig - For de fleste af de mikrocontrollerbaserede projekter kombinerer du alle de bedste funktioner, vi har nævnt ovenfor, hvilken familie af mikrokontroller foretrækkes mest, og hvorfor?

Giv venligst dine svar sammen med din feedback i kommentarfeltet nedenfor.

Fotokreditter:

8 bit mikrokontroller af hurtig online
16 Bit Microcontroller af direkte industri
32 bit mikrokontroller af hurtig online
AVR-familie af mikrokontroller af elektroline
PIC-familie af mikrokontrollere af ingeniørgarage
Harvard Architecture af eecatalog.com
RISC-baseret arkitektur af electronicsweekly.com
CISC-baseret arkitektur af studydroid.com
DIP (Dual in line) Microcontroller af t2.gstatic.com