Vet du hur man väljer den bästa mikrokontrollern för mikrokontrollerbaserade projekt? Att välja rätt mikrokontroller för en given applikation är ett av de mest kritiska besluten som styr framgången eller misslyckandet med uppgiften.
Det finns olika typer av mikrokontroller tillgänglig och om du har bestämt dig för vilken serie som ska användas kan du enkelt starta din egen inbäddade systemdesign. Ingenjörer måste ha sina egna kriterier för att göra rätt val.
Här i den här artikeln ska vi diskutera de grundläggande övervägandena när du väljer en mikrokontroller.
Mikrokontroller för inbyggd systemdesign
I många fall, i stället för att ha en detaljerad kunskap om en lämplig mikrokontroller för projektet, väljer människor ofta slumpmässigt en mikrokontroller. Detta är dock en dålig idé.
Den främsta prioriteten för att välja en mikrokontroller är att ha information om systemet som blockdiagram, flödesschema och in / ut-kringutrustning.
Här är de sju bästa sätten som ska följas för att säkerställa att rätt mikrokontroller väljs.
Bitval av mikrokontroller
Mikrokontrollerna finns i olika bithastigheter som 8-bitars, 16-bitars och 32-bitarshastigheter. Antalet bitar avser storleken på datalinjer som begränsar data. Välja en bästa mikrokontroller för inbäddad systemdesign, viktigt när det gäller bitval. Mikrokontrollers prestanda ökar med bitstorleken.
8-bitars mikrokontroller :
8-bitars mikrokontroller
8-bitars mikrokontroller har 8 datalinjer som kan skicka och ta emot 8-bitars data åt gången. Den har inga ytterligare funktioner som läs / skriv seriell kommunikation etc. Dessa är byggda med mindre on-chip-minnen och används därför för mindre applikationer. De finns till lägre kostnad. Men om projektets komplexitet ökar, gå sedan till en annan högre bitmikrokontroller.
16-bitars mikrokontroller:
16-bitars mikrokontroller
16-bitars styrenheter har 16-datalinjer som kan skicka och ta emot 16-bitars data åt gången. Det har inga ytterligare funktioner jämfört med 32-bitars styrenheter. Det är samma som 8-bitars mikrokontroller men det läggs till med några ytterligare funktioner.
Prestanda för en 16-bitars mikrokontroller är snabbare än 8-bitars styrenheter och det är kostnadseffektivt. Det är tillämpligt för mindre applikationer. Det är en avancerad version av 8-bitars mikrokontroller.
32-bitars mikrokontroller :
32-bitars mikrokontroller
32-bitars mikrokontroller har 32-datalinjer som används för att skicka och ta emot 32-bitars data åt gången. 32-mikrokontrollerna har några ytterligare futures som SPI, I2C, floating point-enheter och processrelaterade funktioner.
32-bitars mikrokontroller är byggda med maximalt utbud av On-chip-minnen och används därför för större applikationer. Prestanda är mycket snabb och kostnadseffektiv. De är en avancerad version av 16-bitars mikrokontroller.
Familjval av mikrokontroller
Det finns flera leverantörer som tillverkar olika arkitekturer av mikrokontroller. Därför har varje mikrokontroller en unik instruktions- och registeruppsättning och inga två mikrokontroller liknar varandra.
Ett program eller en kod skriven för en mikrokontroller körs inte på den andra mikrokontrollern. Olika mikrokontrollerbaserade projekt kräver olika familjer av mikrokontroller.
Olika familjer med mikrokontroller är 8051-familjen, AVR-familjen, ARM-familjen, PIC-familjen och många fler.
AVR-familjen av mikrokontroller
AVR-familj av mikrokontroller
En AVR-mikrokontroller accepterar instruktionsstorlek på 16 bitar eller 2 byte. Den består av flashminne som innehåller 16-bitarsadressen. Här lagras instruktionerna direkt.
AVR-mikrokontroller-ATMega8, ATMega32 används i stor utsträckning.
PIC-familj av mikrokontroller
PIC-familj av mikrokontroller
En PIC-mikrokontroller som accepterar varje instruktion 14 bitars instruktion. Flashminnet kan lagra adressen på 16 bitar. Om de första 7 bitarna skickas till flashminnet kan de återstående bitarna lagras senare.
Men om 8 bitar skickas slösas de återstående 6 bitarna bort. På en lätt aning beror detta faktiskt på tillverkningsleverantörerna.
Därigenom är det mycket viktigt att välja en riktig familj av mikrokontroller för inbäddad systemdesign.
Arkitekturval av mikrokontroller
Termen ”arkitektur” definierar en kombination av kringutrustning som används för att utföra uppgifterna. Det finns två typer av mikrokontrollerarkitektur för mikrokontrollerbaserade projekt.
Från Neumann Architecture
Von Neumann Architecture är också känd som Princeton Architecture. I denna arkitektur kommunicerar CPU: n med en enda data- och adressbuss, till RAM och ROM. CPU hämtar instruktionerna från RAM och ROM samtidigt.
Von-Neumann-arkitektur
Dessa instruktioner exekveras sekventiellt via en enda buss och därför tar det mer tid att utföra varje instruktion. Således kan vi säga att processen med Von Newman-arkitekturen är mycket långsam.
Harvard Architecture
I Harvard-arkitektur har processorn två separata bussar som är adressbuss och databuss för att kommunicera med RAM och ROM. CPU: n hämtar och kör instruktionerna från RAM- och ROM-minnen via en separat databuss och adressbuss. Det tar därför mindre tid att utföra varje instruktion, vilket gör denna arkitektur mycket populär.
Harvard Architecture
Således, för alla inbäddade systemdesigner, är den bästa mikrokontrollern mestadels den med Harvard-arkitektur.
Instruktion Ställ in val av mikrokontroller
Instruktionsuppsättningen är en uppsättning grundläggande instruktioner som aritmetik, villkorlig, logisk etc som används för att utföra grundläggande operationer i mikrokontrollern. Microcontroller-arkitektur fungerar på grundval av instruktionsuppsättning.
För alla mikrokontrollerbaserade projekt finns mikrokontroller baserade på RISC eller CISC instruktionsuppsättning.
RISC-baserad arkitektur
RISC står för reducerad instruktionsdator. En RISC-instruktionsuppsättning utför alla aritmetiska, logiska, villkorliga, booleska operationer i en eller två instruktionscykler. RISC: s instruktionsuppsättning är<100.
RISC-baserad arkitektur
En RISC-baserad maskin kör instruktioner snabbare eftersom det inte finns något mikrokodlager. RISC-arkitekturen innehåller speciella belastningslagringsåtgärder som används för att flytta data från interna register och minne.
Ett RISC-chip tillverkas med ett mindre antal transistorer, vilket innebär att kostnaden är låg. För alla inbäddade systemdesign föredras mest ett RISC-chip.
CISC-baserad arkitektur
CISC står för komplex instruktionsdator. CISC-instruktionsuppsättningen tar fyra eller flera instruktionscykler för att utföra alla aritmetiska, logiska, villkorliga, booleska instruktioner. Räckvidden för en CISC instruktionsuppsättning är> 150.
CISC-baserad arkitektur
En CISC-baserad maskin kör instruktionerna i en lägre takt jämfört med RISC-arkitektur, för här konverteras instruktionerna till liten kodstorlek innan de körs.
Minnesval för mikrokontrollern
Minnesvalet är mycket viktigt för att välja den bästa mikrokontrollern, eftersom systemets prestanda beror på minnena.
Varje mikrokontroller kan innehålla vilken typ av minnen som helst:
On-Chip-minne
Memory Off-chip-minne
On-chip och Off-chip minne
On-chip minne
On-chip-minnet hänvisar till vilket minne som helst RAM, ROM som är inbäddat i själva mikrokontrollchipet. En ROM är en typ av lagringsenhet som permanent kan lagra data och applikationer i den.
Ett RAM-minne är en typ av minne som används för att lagra data och program tillfälligt. Mikrokontroller med on-chip-minne erbjuder snabb databehandling men lagringsminnet är begränsat. Så av chip-mikrokontroller används för att uppnå höga minneslagringsfunktioner.
Off-chip-minne
Off-chip-minnet hänvisar till vilket minne som helst som ROM, RAM och EEPROM som är anslutna externt. De externa minnen kallas ibland sekundära minnen som används för att lagra stora datamängder.
På grund av detta reduceras externa minneskontrollanter hastigheten när data hämtas och lagras. Detta externa minne behöver externa anslutningar så att systemets komplexitet ökar.
Chipval av mikrokontroller
Chipval är mycket viktigt för att utveckla en mikrokontrollerbaserat projekt . IC kallas helt enkelt ett paket. De integrerade kretsarna är skärmade för att möjliggöra enkel hantering och skydda enheterna från skador. Integrerade kretsar består av tusentals grundläggande komponenter i elektronik såsom transistorer, dioder, motstånd, kondensatorer.
Mikrokontrollerna finns i många olika typer av IC-paket och alla har sina egna fördelar och nackdelar. Den mest populära IC är Dubbel in-line-paket (DIP), används mest i alla inbäddade systemdesigner.
DIP (Dual in line) Microcontroller
1. DIP (Dual In-line Package)
2. SIP (Single In-line Package)
3. SOP (Small Outline package)
4. QFP (fyrhjuligt paket)
5. PGA (Pin Grid Array)
6. BGA (Ball Grid Array)
7. TQFP (Tin Quad platt paket)
IDE-val av mikrokontrollern
IDE står för integrerad utvecklingsmiljö och det är en programvara som används i de flesta mikrokontrollerbaserade projekt. IDE består normalt av en källkodsredigerare, kompilator, tolk och felsökare. Den används för att utveckla de inbäddade applikationerna. IDE används för att programmera en mikrokontroller.
IDE-val av mikrokontroller
En IDE består av följande komponenter: -
Källkodsredigerare
Kompilator
Felsökare
Länkar
Tolk
Hex-filkonverterare
Redaktör
Källkodsredigeraren är en textredigerare som är speciellt utformad för att programmerarna ska skriva källkoden för applikationer.
Kompilator
En kompilator är ett program som översätter högnivåspråket (C, Embedded C) till maskinnivåspråk (0 ’och 1-format). Kompilatorn skannar först hela programmet och översätter sedan programmet till maskinkoden som kommer att köras av datorn.
Det finns två typer av kompilatorer: -
Native Compiler
När applikationsprogrammet utvecklas och sammanställs på samma system kallas det en infödd kompilator. EX: C, JAVA, Oracle.
Cross compiler
När applikationsprogrammet utvecklas på ett värdsystem och kompileras på målsystemet kallas det en tvärkompilator. Alla mikrokontrollerbaserade projekt är utvecklade av tvärkompilatorn. Ex Embedded C, montera, mikrokontroller.
Felsökare
En felsökare är ett program som används för att testa och felsöka andra program som målprogram. Felsökning är en process för att hitta och minska antalet buggar eller defekter i programmet.
Länkar
Länkaren är ett program som tar en eller flera objektiva filer från kompilatorn och kombinerar dem i det enda körbara programmet.
Tolk
En tolk är en del av mjukvaran som omvandlar högnivåspråket till maskinläsbart språk rad för rad. Varje instruktion av koden tolkas och körs separat på sekventiellt sätt. Om något fel hittas i en del av instruktionen kommer det att stoppa tolkningen av koden.
Olika mikrokontroller med applikationer
Här är en sammanfattning av en tabell som ger information om olika mikrokontroller och de projekt de kan användas i.
Olika mikrokontroller för olika applikationer
Är du redo att välja den bästa mikrokontrollern för ditt projekt? Vi hoppas att du nu måste ha en tydlig bild i ditt sinne angående vilken mikrokontroller som passar bäst för ditt inbäddade system. För din referens, en mängd olika inbäddade projekt finns på edgefxkits webbplats.
Här är en grundläggande fråga till dig - För de flesta mikrokontrollerbaserade projekt, som kombinerar alla de bästa funktionerna vi har nämnt ovan, vilken familj av mikrokontroller är mest föredragen och varför?
Vänligen ge dina svar tillsammans med din feedback i kommentarsektionen nedan.
Fotokrediter:
8-bitars mikrokontroller av rapidonline
16-bitars mikrokontroller av direktindustri
32-bitars mikrokontroller av rapidonline
AVR-familj av mikrokontroller av elektrolin
PIC-familj av mikrokontroller av ingenjörsgarage
Harvard Architecture av eecatalog.com
RISC-baserad arkitektur av electronicsweekly.com
CISC-baserad arkitektur av studydroid.com
DIP (Dual in line) Microcontroller av t2.gstatic.com
