Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

12 erittelyä, joita kannattaa harkita, kun valitset tuotteen mikrokontrollerin

Valtaosa elektroniikkatuotteista edellyttää mikrokontrolleria tai mikroprosessoria, jotka toimivat aivoina. Kehittyneille tuotteille, jotka tarvitsevat nopean prosessointikyvyn (so. Älypuhelin tai tabletti), tarvitaan mikroprosessori, muuten mikrokontrolleri on yleensä paras ratkaisu. Esimerkkeinä Arduino perustuu mikrokontrolleriin ja Raspberry Pi perustuu mikroprosessoriin.

Todennäköisesti elektroniikkasuunnittelusi tarvitsee mikrokontrollerin. Yleensä mikrokontrolleri voidaan ajatella tietokoneeksi, joka on rakennettu yhdelle integroidulle piirille, joka sisältää prosessorin, muistin ja erilaisia ​​oheislaitteita. Mikrokontrollereita on paljon, ehkä valtava määrä valintoja.

Vaikka Google-haku voisi ohjata sinua oikeaan suuntaan, suosittelen etsimään mikrokontrollereita suurimmilla elektroniikkakomponenttien jakelijoilla, kuten Digikey, Arrow ja Mouser. Näin voit kaventaa hakua vain aktiivisesti käytettävissä oleviin mikrokontrollereihin. Sen avulla voit myös vertailla hintoja nopeasti.

Projektin alussa on hyvä piirtää lohkokaavio järjestelmästä, jonka kuvittelet. Millaisia ​​asioita aiot yhdistää mikrokontrolleriin?

Järjestelmälohkokaavio on korvaamaton tämän varhaisen suunnittelun kannalta ja voi kertoa, kuinka monta syöttö- ja lähtöliitintä (I / O) ja sarjaliikenneporttia tarvitaan projektissa.

Mikrokontrollerit voivat sisältää monenlaisia ​​oheislaitteita. Seuraava luettelo on joitakin ominaisuuksia, jotka löytyvät nykyaikaisista mikrokontrollereista.

Muisti: Useimmat nykyiset mikrokontrollerit sisältävät sisäänrakennetun FLASH- ja RAM-muistin. FLASH on haihtumaton muisti, jota käytetään ohjelmien tallennukseen, ja RAM on haihtuva muisti, jota käytetään tilapäiseen tallennukseen. Jotkin mikrokontrollerit sisältävät myös EEPROM-muistin tietojen pysyväksi tallentamiseksi.

Digitaalinen yleiskäyttöinen tulo ja lähtö (GPIO): Nämä ovat logiikan tason nastat, joita käytetään tuloon ja lähtöön. Yleensä ne voivat upottaa tai hankkia jopa muutamia kymmeniä millilitreja ja ne voidaan konfiguroida avoimeksi tyhjennykseksi tai työntövetoksi.

Analogiatulo: Useimmilla mikrokontrollereilla on mahdollisuus tarkasti lukea analoginen jännite. Mikrokontrolleri analysoi analogisia signaaleja analogisen ja digitaalisen muuntimen (ADC) kautta.

Analoginen lähtö: Mikrokontrolleri voi tuottaa analogisia signaaleja digitaalisen analogisen muuntimen (DAC) tai PWM-generaattorin avulla. Kaikki mikrokontrollerit eivät sisällä DAC: tä, mutta ne tarjoavat PWM-ominaisuuksia.

Circuit Programming (ISP): ISP: n avulla voit ohjelmoida mikrokontrollerin, kun se on asennettu sovelluspiiriin, sen sijaan että sen pitäisi poistaa ohjelmoinnista. Kaksi yleisintä ISP-protokollaa ovat JTAG ja SWD.

Langaton: Jos tuotteesi tarvitsee langattomia ominaisuuksia, on käytettävissä erikoistuneita mikrokontrollereita, jotka tarjoavat Bluetooth-, WiFi-, ZigBee- ja muita langattomia standardeja.

Sarjaliikenne

Kaikki mikrokontrollerit tarjoavat jonkinlaista sarjaliikennettä. Seuraavassa kuvataan eri sarjaliikenneprotokollia, joita yleensä tarjotaan mikrokontrollereilla.

Universal asynchronous Receiver Transmitter (UART) on sarjaportti, joka lähettää digitaalisia sanoja, tyypillisesti pituudeltaan 7 - 8 bittiä, käynnistysbitin ja valinnaisen pariteettibitin ja yhden tai kahden pysäytysbitin välillä. UART: ta käytetään yleisesti muiden standardien, kuten RS-232: n tai RS-485: n, kanssa.

UART on vanhin sarjaliikenteen tyyppi. UART on asynkroninen protokolla, joka tarkoittaa, ettei kellosignaalia ole. Monet mikrokontrollerit sisältävät myös USART-nimisen UART: n synkronisen version.

Serial Peripheral Interface (SPI): SPI: tä käytetään lyhyen matkan sarjaliikenteeseen mikrokontrollerin ja oheislaitteiden välillä. SPI on synkroninen protokolla, joka tarkoittaa, että se sisältää kellosignaalin ajoitusta varten. SPI on 4-johtiminen standardi, joka sisältää dataa, dataa, kelloa ja sirunvalintasignaaleja.

Inter Integrated Circuit (I2C): I2C on myös kirjoitettu I2C: ksi, on 2-johtiminen sarjaportti, jota käytetään viestintään mikrokontrollerin ja muiden piirilevyjen välillä. Kuten SPI, I2C on myös synkroninen protokolla. Toisin kuin SPI, I2C käyttää yhtä riviä sekä tietoja että tietoja. Myös siruvalintasignaalin sijasta I2C käyttää yksilöllistä osoitetta kullekin oheislaitteelle. I2C: n etuna on vain 2 johtimen käyttö, mutta se on hitaampi kuin SPI.

Universal Serial Bus (USB) on standardi, joka on tuttu useimmille ihmisille. USB on yksi nopeimmista sarjaliikenneprotokollista. Sitä käytetään yleensä sellaisten oheislaitteiden liittämiseen, jotka vaativat suuria määriä tiedonsiirtoa.

Controller Area Network (CAN) on sarjaliikennestandardi, joka on kehitetty erityisesti käytettäväksi autoteollisuudessa.

Merkittävät mikrokontrollerit

On olemassa useita mikrokontrollerin ytimiä, joilla on jonkin verran tunnetta ja joita on syytä kuvata. Alla on neljä yleisimpiä:

ARM Cortex-M

32-bittinen ARM Cortex M -sarja on yksi yleisimmin käytetyistä mikrokontrollereista. ARM ei itse tuota ja myy mikrokontrollereita, vaan lisensoi niiden arkkitehtuurin muille sirunvalmistajille.

Monet yritykset tarjoavat Cortex-M-mikrokontrollereita, kuten ST Microelectronics, Freescale Semiconductor, Silicon Labs, Texas Instruments ja Atmel.

Cortex M -sarjan mikrokontrollerit ovat suosikkini valinta tuotteille, jotka tuodaan markkinoille. Ne ovat edullisia, tehokkaita ja laajalti käytössä.

8051

8-bittinen 8051-mikrokontrolleri kehitettiin Intelin tavoin jo vuonna 1980. Se on vanhin mikrokontrolleriydin, jota käytetään edelleen nykyään. 8051 on tällä hetkellä saatavilla parannetuissa moderneissa versioissa, joita myy vähintään 8 eri puolijohdevalmistajaa. Esimerkiksi CSR: n suosittu Bluetooth-matala-siru (CSR101x) käyttää 8051-ydintä.

KUVA

PIC on Microchipin mikrokontrollerien perhe. Ne ovat erittäin suosittuja ja niissä on monenlaisia ​​vaihtoehtoja. Nastojen, pakettityylien ja sirun oheislaitteiden valikoiman lukumäärä tarjotaan lähes loputtomassa joukossa yhdistelmiä.

Atmel AVR

Atmelin AVR-niminen mikrokontrollerilinja tunnetaan parhaiten siitä, että se on useimpien Arduino-versioiden aivot. Joten monille tekijöille on helppo siirtyä Arduinosta Atmel AVR-mikrokontrolleriin. Olen kuitenkin havainnut, että voit saada jonkin muun ytimen, jolla on samanlainen tai parempi suorituskyky useille dollareille halvemmalla.

johtopäätös

Kun olet valinnut mikrokontrollerin, seuraava vaihe on mikrokontrolleripiirin suunnittelu ja kaikkien oheislaitteiden liittäminen. Keskustelen tästä aiheesta seuraavassa artikkelissani tässä sarjassa.

Haluatko oppia lisää sähköisen tuotteen suunnittelusta? Tutustu sitten yksityiskohtaiseen kahteen osaan, kuinka kehittää ja prototyyppiä uusi elektroninen tuote.

Osake

Jättänyt Kommenttia