12 Χαρακτηριστικά που πρέπει να εξετάσετε κατά την επιλογή ενός μικροελεγκτή για το προϊόν σας - 💡 Fix My Ideas

12 Χαρακτηριστικά που πρέπει να εξετάσετε κατά την επιλογή ενός μικροελεγκτή για το προϊόν σας

12 Χαρακτηριστικά που πρέπει να εξετάσετε κατά την επιλογή ενός μικροελεγκτή για το προϊόν σας


Συγγραφέας: Ethan Holmes, 2019

Η συντριπτική πλειοψηφία των ηλεκτρονικών προϊόντων απαιτεί ένα μικροελεγκτή ή μικροεπεξεργαστή για να χρησιμεύσει ως ο εγκέφαλος. Για προηγμένα προϊόντα που χρειάζονται δυνατότητες επεξεργασίας υψηλής ταχύτητας (δηλαδή smartphone ή tablet), τότε απαιτείται ένας μικροεπεξεργαστής, διαφορετικά ένας μικροελεγκτής είναι συνήθως η καλύτερη λύση. Ως παράδειγμα, ένα Arduino βασίζεται σε ένα μικροελεγκτή και ένα Raspberry Pi βασίζεται σε ένα μικροεπεξεργαστή.

Πιθανότατα το ηλεκτρονικό σας σχέδιο θα χρειαστεί ένα μικροελεγκτή. Γενικά, ένας μικροελεγκτής μπορεί να θεωρηθεί ως ένας υπολογιστής ενσωματωμένος σε ένα ενιαίο ολοκληρωμένο κύκλωμα που περιέχει επεξεργαστή, μνήμη και διάφορα περιφερειακά. Υπάρχουν πολλές επιλογές για μικροελεγκτές, ίσως ένα συντριπτικό αριθμό επιλογών.

Παρόλο που μια αναζήτηση στο Google θα μπορούσε να σας οδηγήσει προς τη σωστή κατεύθυνση, σας συνιστώ να ψάξετε για μικροελεγκτές στους σημαντικότερους ηλεκτρονικούς διανομείς εξαρτημάτων όπως Digikey, Arrow και Mouser. Αυτό θα σας επιτρέψει να περιορίσετε την αναζήτησή σας μόνο σε μικροελεγκτές που είναι ενεργά διαθέσιμοι. Σας επιτρέπει επίσης να συγκρίνετε γρήγορα τις τιμές.

Στην αρχή ενός έργου είναι καλή ιδέα να σχεδιάσετε ένα μπλοκ διάγραμμα του συστήματος που οραματίζετε. Τι είδους πράγματα πρόκειται να συνδέσετε με τον μικροελεγκτή;

Ένα δομικό διάγραμμα συστήματος είναι ανεκτίμητο για αυτόν τον πρώιμο σχεδιασμό και μπορεί να σας πει πόσα εισόδους και εξόδους (I / O) καρφίτσες και θύρες σειριακής επικοινωνίας χρειάζονται για το έργο.

Οι μικροελεγκτές μπορούν να περιλαμβάνουν μια μεγάλη ποικιλία περιφερειακών. Η παρακάτω λίστα είναι μερικά από τα χαρακτηριστικά που μπορούν να βρεθούν στους σύγχρονους μικροελεγκτές.

Μνήμη: Οι περισσότεροι μικροελεγκτές που διατίθενται σήμερα περιλαμβάνουν ενσωματωμένη μνήμη FLASH και RAM. Το FLASH είναι μη πτητική μνήμη που χρησιμοποιείται για αποθήκευση προγραμμάτων και η μνήμη RAM είναι ασταθής μνήμη που χρησιμοποιείται για προσωρινή αποθήκευση. Ορισμένοι μικροελεγκτές περιλαμβάνουν επίσης μνήμη EEPROM για μόνιμη αποθήκευση δεδομένων.

Ψηφιακή είσοδος και έξοδος γενικού σκοπού (GPIO): Αυτές είναι ακίδες λογικής στάθμης που χρησιμοποιούνται για είσοδο και έξοδο. Γενικά, μπορούν να βυθιστούν ή να φτάσουν έως και μερικές δεκάδες millamps και μπορούν να διαμορφωθούν ως ανοιχτή αποστράγγιση ή ώθηση.

Αναλογική είσοδος: Οι περισσότεροι μικροελεγκτές έχουν τη δυνατότητα να διαβάζουν επακριβώς μια αναλογική τάση. Τα αναλογικά σήματα υποβάλλονται σε δειγματοληψία από τον μικροελεγκτή μέσω μετατροπέα αναλογικού προς ψηφιακό (ADC).

Αναλογική έξοδος: Αναλογικά σήματα μπορούν να δημιουργηθούν από τον μικροελεγκτή μέσω μιας γεννήτριας μετατροπής ψηφιακού προς αναλογικό μετατροπέα (DAC) ή μιας γεννήτριας PWM (Pulse Width Modulation). Όλοι οι μικροελεγκτές δεν περιλαμβάνουν DAC αλλά προσφέρουν δυνατότητες PWM.

Σε προγραμματισμό κυκλώματος (ISP): Το ISP σας επιτρέπει να προγραμματίσετε έναν μικροελεγκτή, ενώ είναι εγκατεστημένο στο κύκλωμα εφαρμογής, αντί να χρειάζεται να το αφαιρέσετε για προγραμματισμό. Τα δύο πιο κοινά πρωτόκολλα ISP είναι τα JTAG και SWD.

Ασύρματη σύνδεση: Εάν το προϊόν σας χρειάζεται ασύρματες δυνατότητες, υπάρχουν διαθέσιμες εξειδικευμένες μικροελεγκτές που προσφέρουν Bluetooth, WiFi, ZigBee και άλλα ασύρματα πρότυπα.

Σειριακή επικοινωνία

Όλοι οι μικροελεγκτές παρέχουν κάποιο είδος σειριακής επικοινωνίας. Τα διάφορα πρωτόκολλα σειριακής επικοινωνίας που προσφέρονται συνήθως με μικροελεγκτές περιγράφονται παρακάτω:

Ο γενικός πομπός ασύγχρονος δέκτης (UART) είναι μια σειριακή θύρα που μεταδίδει ψηφιακές λέξεις, τυπικά μήκους 7 έως 8 bits, μεταξύ ενός bit έναρξης και ενός προαιρετικού bit ισοτιμίας και ενός ή δύο bit stop. Ένα UART χρησιμοποιείται συνήθως μαζί με άλλα πρότυπα όπως RS-232 ή RS-485.

Το UART είναι ο παλαιότερος τύπος σειριακής επικοινωνίας. Το UART είναι ασύγχρονο πρωτόκολλο που σημαίνει ότι δεν υπάρχει σήμα ρολογιού. Πολλοί μικροελεγκτές περιλαμβάνουν επίσης μια σύγχρονη έκδοση ενός UART που ονομάζεται USART.

Serial Peripheral Interface (SPI): Το SPI χρησιμοποιείται για σειριακή επικοινωνία μικρής απόστασης μεταξύ του μικροελεγκτή και των περιφερειακών. Το SPI είναι ένα σύγχρονο πρωτόκολλο το οποίο σημαίνει ότι περιλαμβάνει ένα σήμα ρολογιού για χρονισμό. Το SPI είναι πρότυπο 4 καλωδίων που περιλαμβάνει σήματα δεδομένων, δεδομένα εξόδου, ρολόι και σήματα επιλογής τσιπ.

Inter Ενσωματωμένο κύκλωμα (I2C): Το I2C γράφτηκε επίσης ως I2C είναι ένας σειριακός δίαυλος 2 συρμάτων που χρησιμοποιείται για επικοινωνίες μεταξύ του μικροελεγκτή και των άλλων μαρκών του πίνακα. Όπως το SPI, το I2C είναι επίσης ένα σύγχρονο πρωτόκολλο. Ωστόσο, σε αντίθεση με το SPI, το I2C χρησιμοποιεί μια μόνο γραμμή τόσο για τα δεδομένα όσο και για τα δεδομένα. Επίσης αντί για σήμα επιλογής τσιπ, το I2C χρησιμοποιεί μια μοναδική διεύθυνση για κάθε περιφερειακό. Το I2C έχει το πλεονέκτημα ότι χρησιμοποιεί μόνο 2 καλώδια, αλλά είναι πιο αργό από το SPI.

Το Universal Serial Bus (USB) είναι ένα πρότυπο που είναι γνωστό στους περισσότερους ανθρώπους. Το USB είναι ένα από τα γρηγορότερα πρωτόκολλα επικοινωνίας. Χρησιμοποιείται γενικά για τη σύνδεση περιφερειακών συσκευών που απαιτούν μεγάλες ποσότητες μεταφοράς δεδομένων.

Το δίκτυο περιοχής ελεγκτών (CAN) είναι ένα πρότυπο σειριακής επικοινωνίας που αναπτύχθηκε ειδικά για χρήση σε εφαρμογές αυτοκινήτων.

Αξιοσημείωτοι πυρήνες μικροελεγκτών

Υπάρχουν πολλοί πυρήνες μικροελεγκτών που έχουν κάποια φήμη και αξίζουν να περιγραφούν. Παρακάτω είναι τέσσερις από τις πιο κοινές:

ARM Cortex-M

Η σειρά 32-bit ARM Cortex M είναι ένας από τους πιο κοινά χρησιμοποιούμενους πυρήνες μικροελεγκτών που χρησιμοποιούνται σήμερα. Το ARM δεν κατασκευάζει και πωλεί μικροελεγκτές, αλλά αντλεί άδεια από την αρχιτεκτονική τους σε άλλους chip makers.

Πολλές εταιρείες προσφέρουν μικροελεγκτές Cortex-M, όπως ST Microelectronics, Freescale Semiconductor, Silicon Labs, Texas Instruments και Atmel.

Cortex M μικροελεγκτές είναι η αγαπημένη μου επιλογή για προϊόντα που θα κυκλοφορήσουν στην αγορά. Είναι χαμηλού κόστους, ισχυρό και ευρέως χρησιμοποιούμενο.

8051

Ο μικροελεγκτής 8-bit 8051 αναπτύχθηκε από την Intel το 1980. Είναι ο παλαιότερος πυρήνας του μικροελεγκτή που χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα. Το 8051 είναι σήμερα διαθέσιμο σε βελτιωμένες σύγχρονες εκδόσεις που πωλούνται από τουλάχιστον 8 διαφορετικούς κατασκευαστές ημιαγωγών. Για παράδειγμα, το δημοφιλές τσιπ χαμηλής ενέργειας Bluetooth από CSR (CSR101x) χρησιμοποιεί έναν πυρήνα 8051.

PIC

Το PIC είναι μια οικογένεια μικροελεγκτών από τη Microchip. Είναι πολύ δημοφιλή και έρχονται σε μια μεγάλη ποικιλία επιλογών. Ο αριθμός των ακίδων, ο τύπος πακέτου και η επιλογή των περιφερειακών chip προσφέρονται σε μια σχεδόν ατέλειωτη σειρά συνδυασμών.

Atmel AVR

Η γραμμή μικροελεγκτών που είναι γνωστή ως AVR από το Atmel είναι γνωστό ότι είναι ο εγκέφαλος στις περισσότερες εκδόσεις του Arduino. Έτσι, για πολλούς κατασκευαστές, είναι εύκολη η μετάβαση από έναν μικροελεγκτή Atdu AVR σε έναν Arduino. Ωστόσο, έχω διαπιστώσει ότι μπορείτε συνήθως να πάρετε έναν από τους άλλους πυρήνες με παρόμοια, ή καλύτερα, απόδοση για αρκετά δολάρια φθηνότερα.

συμπέρασμα

Αφού επιλέξετε τον μικροελεγκτή, το επόμενο βήμα είναι να σχεδιάσετε το κύκλωμα μικροελεγκτή και να συνδέσετε όλα τα περιφερειακά. Θα συζητήσω αυτό το θέμα για το επόμενο άρθρο μου σε αυτή τη σειρά.

Θέλετε να μάθετε περισσότερα σχετικά με το σχεδιασμό ενός ηλεκτρονικού προϊόντος; Στη συνέχεια, ανατρέξτε στον λεπτομερή οδηγό δύο τμημάτων μου για τον τρόπο ανάπτυξης και πρωτότυπο ενός νέου ηλεκτρονικού προϊόντος.



Μπορεί Να Σας Ενδιαφέρει

Βραβεία Makey 2011 Nominee 08: Tamiya, Inc., "Βέλτιστη τεκμηρίωση προϊόντος"

Βραβεία Makey 2011 Nominee 08: Tamiya, Inc., "Βέλτιστη τεκμηρίωση προϊόντος"


Παραγωγός Faire Ντιτρόιτ: Συνέντευξη με τη Veronika Scott του Σχεδίου Ενδυνάμωσης

Παραγωγός Faire Ντιτρόιτ: Συνέντευξη με τη Veronika Scott του Σχεδίου Ενδυνάμωσης


Maker Faire καθημερινά - Διαβάστε όλα για αυτό

Maker Faire καθημερινά - Διαβάστε όλα για αυτό


ΚΑΝΕΤΕ Εβδομαδιαία Εβδομαδιαία Ενημέρωση για την Πισίνα Flickr

ΚΑΝΕΤΕ Εβδομαδιαία Εβδομαδιαία Ενημέρωση για την Πισίνα Flickr