Tudja, hogyan lehet kiválasztani a legjobb mikrovezérlőt a mikrokontroller alapú projektekhez? Az adott alkalmazáshoz megfelelő mikrovezérlő kiválasztása az egyik legkritikusabb döntés, amely a feladat sikerét vagy kudarcát ellenőrzi.
Vannak különböző típusú mikrovezérlők elérhető, és ha eldöntötte, melyik sorozatot használja, akkor könnyen megkezdheti saját beágyazott rendszerének tervezését. A mérnököknek saját kritériumokkal kell rendelkezniük a megfelelő kiválasztáshoz.
Ebben a cikkben itt tárgyaljuk a mikrovezérlő kiválasztásának alapvető szempontjait.
Mikrovezérlők a beágyazott rendszerek tervezéséhez
Sok esetben a projekt megfelelő mikrovezérlőjéről való részletes ismeretek helyett az emberek gyakran véletlenszerűen választanak ki egy mikrovezérlőt. Ez azonban rossz ötlet.
A mikrovezérlő kiválasztásának elsődleges prioritása az, hogy olyan információkkal rendelkezzen a rendszerről, mint a blokkvázlat, a folyamatábra és a bemeneti / kimeneti perifériák.
Íme a 7 legfontosabb módszer, amelyet be kell tartani a megfelelő mikrovezérlő kiválasztásához.
A mikrovezérlő bit kiválasztása
A mikrovezérlők különféle bitsebességekkel érhetők el, például 8 bites, 16 bites és 32 bites sebességgel. A bitek száma az adatsorok méretére vonatkozik, amelyek korlátozzák az adatokat. A beágyazott rendszer tervezéséhez a legjobb mikrovezérlő kiválasztása, amely fontos a bit kiválasztása szempontjából. A mikrovezérlő teljesítménye nő a bitmérettel.
8 bites mikrokontrollerek :
8 bites mikrokontrollerek
A 8 bites mikrovezérlőknek 8 adatvonaluk van, amelyek egyszerre 8 bites adatokat képesek küldeni és fogadni. Nincsenek olyan további funkciói, mint a soros kommunikáció olvasása / írása stb. Ezek kevesebb chip-memóriával vannak felépítve, ezért kisebb alkalmazásokhoz használják őket. Olcsóbb áron kaphatók. Ha azonban a projekt bonyolultsága megnő, akkor válasszon egy másik magasabb bites mikrokontrollert.
16 bites mikrokontroller:
16 bites mikrovezérlő
A 16 bites vezérlők 16 adat vonallal rendelkeznek, amelyek egyszerre 16 bites adatokat küldhetnek és fogadhatnak. Nincs további funkciója a 32 bites vezérlőkhöz képest. Ugyanolyan, mint a 8 bites mikrokontroller, de hozzáadódik néhány további funkcióval.
A 16 bites mikrovezérlő teljesítménye gyorsabb, mint a 8 bites vezérlő, és költséghatékony. Kisebb alkalmazásokhoz alkalmazható. Ez egy 8 bites mikrokontrollerek fejlett verziója.
32 bites mikrokontroller :
32 bites mikrovezérlő
A 32 bites mikrokontrollerek 32 adatsorral rendelkeznek, amelyek 32 bites adatok egyszerre történő küldésére és fogadására szolgálnak. A 32 mikrovezérlőknek van néhány további jövőjük, például SPI, I2C, lebegőpontos egységek és a folyamatokkal kapcsolatos funkciók.
A 32 bites mikrovezérlők az On-chip memóriák maximális tartományával vannak felépítve, ezért nagyobb alkalmazásokhoz használják őket. A teljesítmény nagyon gyors és költséghatékony. Ezek a 16 bites mikrokontrollerek fejlett verziói.
A mikrovezérlő családválasztása
Számos gyártó gyárt különböző mikrovezérlő architektúrákat. Ezért mindegyik mikrovezérlőnek egyedi utasítás- és regiszterkészlete van, és nincs két hasonló mikrovezérlő egymáshoz.
Az egyik mikrovezérlőhöz írt program vagy kód nem fog futni a másik mikrovezérlőn. A különböző mikrokontroller alapú projektek különböző mikrovezérlő családokat igényelnek.
A mikrokontrollerek különböző családjai a 8051 család, az AVR család, az ARM család, a PIC család és még sok más.
AVR mikrokontrollerek családja
AVR mikrokontrollerek családja
Egy AVR mikrovezérlő 16 bit vagy 2 bájtos utasításméretet fogad el. Flash memóriából áll, amely a 16 bites címet tartalmazza. Itt az utasításokat közvetlenül tároljuk.
AVR mikrokontrollerek - ATMega8, ATMega32 széles körben használják.
PIC mikrokontrollerek családja
PIC mikrokontrollerek családja
Egy PIC mikrovezérlő minden utasítás 14 bites utasítást fogad el. A flash memória 16 bites címet képes tárolni. Ha az első 7 bit átkerül a flash memóriába, a többi bit később tárolható.
Ha azonban átadunk 8 bitet, akkor a fennmaradó 6 bitet pazaroljuk. Könnyű megemlíteni, hogy ez valójában a gyártóktól függ.
Ezáltal nagyon fontos a beágyazott rendszer tervezéséhez megfelelő mikrovezérlő család kiválasztása.
A mikrovezérlő kiválasztása
Az „architektúra” kifejezés meghatározza a feladatok elvégzéséhez használt perifériák kombinációját. A mikrokontroller alapú projektek számára kétféle mikrovezérlő architektúra létezik.
A Neumann Architecture-től
A Von Neumann építészet Princeton Architecture néven is ismert. Ebben az architektúrában a CPU egyetlen adat- és címbussal kommunikál a RAM-mal és a ROM-mal. A CPU egyszerre kapja le az utasításokat a RAM-ról és a ROM-ról.
Von-Neumann építészet
Ezeket az utasításokat egymás után, egyetlen buszon keresztül hajtják végre, ezért több időbe telik az egyes utasítások végrehajtása. Így azt mondhatjuk, hogy a Von Newman építészet folyamata nagyon lassú.
Harvard építészet
A Harvard architektúrájában a CPU-nak két külön buszja van, ezek a cím busz és az adat busz, hogy kommunikáljanak a RAM-mal és a ROM-mal. A CPU külön adatbuszon és címbuszon keresztül lehívja és végrehajtja az utasításokat a RAM és a ROM memóriákból. Ezért kevesebb időbe telik az egyes utasítások végrehajtása, és ez az architektúra nagyon népszerűvé válik.
Harvard építészet
Így bármilyen beágyazott rendszer tervezésénél a legjobb mikrovezérlő leginkább a Harvard architektúrájú.
Utasítás A mikrovezérlő kiválasztása
Az utasításkészlet olyan alapvető utasítások összessége, mint a számtani, a feltételes, a logikai stb., Amelyeket a mikrokontroller alapvető műveleteinek végrehajtására használnak. A mikrokontroller architektúrája utasításkészlet alapján működik.
Az összes mikrokontroller alapú projekt számára elérhetők a RISC vagy a CISC utasításkészleten alapuló mikrovezérlők.
RISC alapú architektúra
A RISC a csökkentett utasításkészletű számítógépet jelenti. A RISC utasításkészlet az összes aritmetikai, logikai, feltételes, logikai műveletet végrehajtja egy vagy két utasításciklusban. A RISC utasításkészlet tartománya:<100.
RISC alapú architektúra
A RISC alapú gép gyorsabban végrehajtja az utasításokat, mert nincs mikrokódréteg. A RISC architektúra speciális terhelés-tárolási műveleteket tartalmaz, amelyek az adatok belső nyilvántartásokból és memóriából történő áthelyezésére szolgálnak.
A RISC chip kisebb számú tranzisztorral készül, ezért alacsony a költsége. Bármely beágyazott rendszer tervezésénél leginkább a RISC chipet részesítik előnyben.
CISC alapú architektúra
A CISC összetett utasításkészlet-számítógépet jelent. A CISC utasításkészlet négy vagy több utasításciklust vesz igénybe az összes aritmetikai, logikai, feltételes, logikai utasítás végrehajtásához. A CISC utasításkészlet tartománya> 150.
CISC alapú architektúra
A CISC alapú gépek az utasításokat lassabban hajtják végre a RISC architektúrához képest, mert itt az utasításokat kis kódméretre konvertálják, mielőtt végrehajtanák őket.
A mikrovezérlő memória kiválasztása
A memória kiválasztása nagyon fontos a legjobb mikrovezérlő kiválasztásában, mert a rendszer teljesítménye a memóriáktól függ.
Minden mikrovezérlő bármilyen típusú memóriát tartalmazhat, amelyek:
-On-Chip memória
chipen kívüli memória
On-chip és Off-chip memória
On-chip memória
A chipen lévő memória minden olyan memóriára utal, például RAM-ra, ROM-ra, amely magába a mikrovezérlő chipbe van ágyazva. A ROM egy olyan típusú tárolóeszköz, amely véglegesen tárolni tudja benne az adatokat és az alkalmazásokat.
A RAM memória egy olyan típusú memória, amelyet az adatok és programok ideiglenes tárolására használnak. A chipen lévő memóriával rendelkező mikrovezérlők nagy sebességű adatfeldolgozást kínálnak, de a tároló memória korlátozott. Tehát off chip mikrovezérlőket használnak a magas memóriatárolási képességek eléréséhez.
Chipen kívüli memória
A chipen kívüli memória minden olyan memóriára utal, mint a ROM, a RAM és az EEPROM, amelyek kívülről vannak csatlakoztatva. A külső memóriákat néha másodlagos memóriának hívják, amelyek nagy mennyiségű adat tárolására szolgálnak.
Emiatt a külső memória vezérlőinek sebessége csökken az adatok lekérése és tárolása közben. Ehhez a külső memóriához külső kapcsolatokra van szükség, így a rendszer komplexitása megnő.
A mikrovezérlő chip kiválasztása
A chip kiválasztása nagyon fontos a mikrokontroller alapú projekt . Az IC-t egyszerűen csomagnak hívják. Az integrált áramkörök árnyékoltak, hogy megkönnyítsék a kezelést és megvédjék az eszközöket a sérülésektől. Az integrált áramkörök több ezerből állnak alapvető alkatrészek az elektronikában mint például tranzisztorok, diódák, ellenállások, kondenzátorok.
A mikrokontrollerek sokféle IC-csomagban kaphatók, és mindegyiknek megvan a maga előnye és hátránya. A legnépszerűbb IC az Kettős soros csomag (DIP), többnyire bármilyen beágyazott rendszer tervezésénél használják.
DIP (Dual in line) mikrovezérlő
1. DIP (kettős soros csomag)
2. SIP (egy soros csomag)
3. SOP (Small Outline csomag)
4. QFP (quad flat csomag)
5. PGA (tűrács-tömb)
6. BGA (Ball Grid Array)
7. TQFP (ón Quad lapos csomag)
A mikrovezérlő IDE kiválasztása
Az IDE az integrált fejlesztői környezetet jelenti, és ez egy szoftveralkalmazás, amelyet a mikrokontroller alapú projektek többségében használnak. Az IDE általában forráskód-szerkesztőből, fordítóból, tolmácsból és hibakeresőből áll. A beágyazott alkalmazások fejlesztésére szolgál. Az IDE segítségével mikrovezérlő programozható.
IDE mikrovezérlők kiválasztása
Az IDE a következő összetevőkből áll: -
Forráskódszerkesztő
Fordítóprogram
Hibakereső
Linkek
Tolmács
Hex fájl konverter
Szerkesztő
A forráskód-szerkesztő egy szövegszerkesztő, amelyet kifejezetten a programozók számára fejlesztettek ki az alkalmazások forráskódjának megírásához.
Fordítóprogram
A fordító olyan program, amely a magas szintű nyelvet (C, Beágyazott C) gépi nyelvre (0 ’és 1’ formátumra) fordítja. A fordító először beolvassa az egész programot, majd lefordítja a programot a számítógép által végrehajtott gépi kódba.
Kétféle fordító létezik: -
Natív fordító
Amikor az alkalmazás programot ugyanazon a rendszeren fejlesztik és fordítják, akkor natív fordítónak ismerik. EX: C, JAVA, Oracle.
Keresztfordító
Amikor az alkalmazási programot gazda rendszeren fejlesztik és a célrendszerre fordítják, keresztfordítónak hívják. Minden mikrokontroller alapú projektet a keresztfordító fejlesztett ki. Ex Beágyazott C, szerelje össze, mikrokontrollerek.
Hibakereső
A hibakereső olyan program, amelyet a többi program, például a célprogram tesztelésére és hibakeresésére használnak. A hibakeresés a program hibáinak vagy hibáinak megtalálása és csökkentése.
Linkek
A linker egy olyan program, amely egy vagy több objektív fájlt kivesz a fordítóból és egyesíti őket az egyetlen futtatható programban.
Tolmács
A tolmács a szoftver egy olyan része, amely soronként konvertálja a magas szintű nyelvet géppel olvasható nyelvvé. A kód minden utasítását külön-külön értelmezzük és végrehajtjuk egymás után. Ha bármilyen hibát talál az utasítás egy részében, az leállítja a kód értelmezését.
Különböző mikrovezérlő alkalmazásokkal
Itt található egy összefoglaló táblázat a különböző mikrovezérlőkről és azokról a projektekről, amelyekben felhasználhatók.
Különböző mikrovezérlők különböző alkalmazásokhoz
Készen áll a legjobb mikrovezérlő kiválasztására a projektjéhez? Reméljük, hogy mostanra tiszta képet kell kapnia arról, hogy melyik mikrovezérlő lesz a legalkalmasabb a beágyazott rendszeréhez. Tájékoztatásul különféle beágyazott projektek megtalálható az edgefxkits weboldalán.
Itt van egy alapvető kérdés az Ön számára - A mikrovezérlő alapú projektek többségében, a fent említett összes legjobb tulajdonság ötvözésével, melyik mikrovezérlő család előnyösebb és miért?
Kérjük, válaszait és visszajelzését adja meg az alábbi megjegyzés részben.
Fotókredit:
8 bites mikrokontrollerek rapidonline
16 bites mikrokontroller közvetlen ipar
32 bites mikrokontroller rapidonline
AVR mikrokontrollerek családja elektrolin
PIC mikrokontrollerek családja mérnökgarázs
Harvard építészete eecatalog.com
RISC alapú architektúra electronicsweekly.com
CISC alapú architektúra studydroid.com
DIP (kettős sorban) mikrokontroller t2.gstatic.com
