- Mahalagang mga kadahilanan na isasaalang-alang kapag pumipili ng isang MCU
- 1. Paglalapat
- 2. Piliin ang Arkitekturang Microcontroller
- 3. Laki ng Bit
- 4. Mga Interface para sa Komunikasyon
- 5. Boltahe sa Pagpapatakbo
- 6. Bilang ng mga I / O Pin
- 7. Mga Kinakailangan sa Memorya
- 8. Laki ng package
- 9. Pagkonsumo ng Lakas
- 10. Suporta para sa Microcontroller
Ang isang microcontroller ay mahalagang isang maliit na computer sa isang maliit na tilad, tulad ng anumang computer, mayroon itong memorya at karaniwang naka-program sa mga naka-embed na system upang makatanggap ng mga input, magsagawa ng mga kalkulasyon at makabuo ng output. Hindi tulad ng isang processor, isinasama nito ang memorya, ang CPU, I / O at iba pang mga peripheral sa isang solong chip tulad ng ipinakita sa layout sa ibaba.
Ang pagpili ng tamang microcontroller para sa isang proyekto ay palaging isang komplikadong desisyon na gagawin sapagkat ito ang puso ng proyekto at ang tagumpay o pagkabigo ng system ay nakasalalay dito.
Mayroong isang libong iba't ibang uri ng mga microcontroller, bawat isa sa kanila ay may natatanging tampok o mapagkumpitensyang kalamangan mula sa form factor, hanggang sa laki ng package, sa kapasidad ng RAM at ROM na ginagawang angkop para sa ilang mga aplikasyon at hindi angkop para sa ilang mga application. Kaya madalas na beses, upang maiwasan ang sakit ng ulo na kasama ng pagpili ng tama, ang mga taga-disenyo ay pipili ng mga microcontroller na pamilyar sila na kung minsan, kahit na hindi talaga nila nasiyahan ang mga kinakailangan ng proyekto. Ang artikulong ngayon ay titingnan ang ilan sa mga mahahalagang salik na titingnan kapag pumipili ng isang microcontroller kasama ang Arkitektura, ang memorya, Mga Interface at I / O real estate bukod sa iba pa.
Mahalagang mga kadahilanan na isasaalang-alang kapag pumipili ng isang MCU
Ang mga sumusunod ay ilan sa mga mahahalagang salik na titingnan kapag pumipili ng isang microcontroller kasama ang Arkitektura, ang memorya, Mga Interface at I / O real estate bukod sa iba pa.
1. Paglalapat
Ang unang bagay na dapat gawin bago pumili ng isang microcontroller para sa anumang proyekto ay upang paunlarin ang isang malalim na pag-unawa sa gawain kung saan dapat i-deploy ang solusyon batay sa microcontroller. Ang isang teknikal na sheet ng pagtutukoy ay laging binuo sa panahon ng prosesong ito at makakatulong ito upang matukoy ang mga tukoy na tampok na ang microcontroller na gagamitin para sa proyekto. Ang isang mahusay na halimbawa kung paano tinutukoy ng application / paggamit ng aparato ang microcontroller na gagamitin ay naipakita kapag ang isang microcontroller na may isang lumulutang point unit ay pinagtibay para sa disenyo ng isang aparato na gagamitin upang maisagawa ang mga pagpapatakbo na kinasasangkutan ng maraming mga decimal na numero.
2. Piliin ang Arkitekturang Microcontroller
Ang Arkitektura ng isang microcontroller ay tumutukoy sa kung paano ang microcontroller ay nakabalangkas sa loob. Mayroong dalawang pangunahing arkitektura na ginamit para sa disenyo ng mga microcontroller;
- Von Neumann Architecture
- Harvard Architecture
Nagtatampok ang arkitekturang von Neumann ng paggamit ng parehong bus upang maghatid ng data at kumuha ng mga hanay ng tagubilin mula sa memorya. Samakatuwid ang paglilipat ng data at pagkuha ng tagubilin ay hindi maisasagawa nang sabay at karaniwang nakaiskedyul. Ang arkitektura ng Harvard sa kabilang banda ay nagtatampok ng paggamit ng magkakahiwalay na mga bus para sa paghahatid ng data at pagkuha ng mga tagubilin.
Ang bawat isa sa mga arkitektura ay may sariling kalamangan at kawalan. Halimbawa, ang arkitektura ng Harvard ay ang mga computer ng RISC (Reduced instruction Set) at sa gayon ay nakakagawa ng higit pang mga tagubilin na may mas mababang mga cycle kaysa sa mga computer ng CISC (Complex Instruction Set) na batay sa arkitekturang von Neumann. Ang isang mahalagang bentahe ng Harvard (RISC) batay sa mga microcontroller ay ang katunayan na ang pagkakaroon ng iba't ibang mga bus para sa data at hanay ng pagtuturo ay nagbibigay-daan sa paghihiwalay ng pag-access sa memorya at mga pagpapatakbo ng Arithmetic at lohika unit (ALU). Bawasan nito ang dami ng computational power na hinihiling ng microcontroller at hahantong ito sa nabawasan ang gastos, mababang paggamit ng kuryente at pagwawaldas ng init na ginagawang perpekto para sa disenyo ng mga aparato na pinapatakbo ng baterya. Maraming ARM,Ang mga AVR at PIC Microcontroller ay batay sa arkitekturang Harvard. Ang halimbawa ng mga microcontroller na gumagamit ng arkitekturang Von Neumann ay may kasamang 8051, zilog Z80 bukod sa iba pa.
3. Laki ng Bit
Ang isang microcontroller ay maaaring alinman sa 8bits, 16bits, 32bits at 64bits na kung saan ay ang kasalukuyang maximum na laki ng bit na nagmamay-ari ng isang microcontroller. Ang laki ng bit ng isang microcontroller ay kumakatawan sa laki ng isang "salita" na ginamit sa hanay ng pagtuturo ng microcontroller. Nangangahulugan ito sa isang 8-bit microcontroller, ang representasyon ng bawat tagubilin, address, variable o rehistro ay tumatagal ng 8-bit. Ang isa sa mga pangunahing implikasyon ng laki ng bit ay ang kapasidad ng memorya ng microcontroller. Sa isang 8-bit microcontroller halimbawa, mayroong 255 natatanging mga lokasyon ng memorya tulad ng idinidikta ng laki ng bit habang sa isang 32-bit microcontroller, mayroong 4,294,967,295 natatanging mga lokasyon ng memorya, na nangangahulugang mas mataas ang laki ng bit, mas mataas ang bilang ng natatanging magagamit ang mga lokasyon ng memorya para magamit sa microcontroller. Gayunpaman, ang mga gumagawa ngayonay bumubuo ng mga paraan upang magbigay ng pag-access sa higit pang lokasyon ng memorya sa mas maliit na maliit na sukat ng mga microcontroller sa pamamagitan ng paging at pag-address, upang ang 8bits microcontroller ay maging 16bits na mapagtutuunan ngunit may kaugaliang itong kumplikado sa programa para sa naka-embed na developer ng software.
Ang epekto ng laki ng bit ay marahil mas makabuluhang naranasan kapag bumubuo ng firmware para sa microcontroller lalo na para sa mga pagpapatakbo ng arithmetic. Ang iba't ibang mga uri ng data ay may iba't ibang laki ng memorya para sa iba't ibang laki ng microcontroller. Halimbawa, ang paggamit ng isang variable na idineklara bilang isang unsigned integer na dahil sa uri ng data ay mangangailangan ng 16bits ng memorya, sa mga code na naisakatuparan sa isang 8bit microcontroller ay hahantong sa pagkawala ng pinaka makabuluhang byte sa data na kung minsan ay maaaring napakahalaga sa pagkamit ng gawain kung saan ang aparato kung saan gagamitin ang microcontroller, ay dinisenyo.
Sa gayon mahalaga na pumili ng isang microcontroller na may kaunting sukat na tumutugma sa data na ipoproseso.
Marahil ay mahalaga na tandaan na ang karamihan sa aplikasyon sa mga araw na ito ay nasa pagitan ng 32bits at 16 bit microcontrollers dahil sa mga pagsulong na pang-teknolohikal na isinama sa mga chip na ito.
4. Mga Interface para sa Komunikasyon
Ang komunikasyon sa pagitan ng microcontroller at ilan sa mga sensor at actuator na gagamitin para sa proyekto ay maaaring mangailangan ng paggamit ng isang interface sa pagitan ng microcontroller at ng sensor o actuator upang mapadali ang mga komunikasyon. Halimbawa, upang ikonekta ang isang analog sensor sa isang microcontroller ay mangangailangan na ang microcontroller ay may sapat na ADC (analog sa mga digital converter) o tulad ng nabanggit ko kanina, ang pag-iiba-iba ng bilis ng isang motor na DC ay maaaring mangailangan ng paggamit ng interface ng PWM sa microcontroller. Kaya't magiging mahalagang kumpirmahing ang microcontroller na mapipili ay may sapat na mga interface na kinakailangan kasama ang UART, SPI, I2C bukod sa iba pa.
5. Boltahe sa Pagpapatakbo
Ang Operating boltahe ay ang antas ng boltahe kung saan ang isang sistema ay idinisenyo upang gumana. Ito rin ang antas ng boltahe kung saan nauugnay ang ilang mga katangian ng system. Sa disenyo ng hardware ang operating boltahe minsan ay tumutukoy sa antas ng lohika kung saan nakikipag-usap ang microcontroller sa iba pang mga bahagi na bumubuo sa system.
Ang antas ng boltahe ng 5V at 3.3V ay ang pinakatanyag na boltahe ng pagpapatakbo na ginagamit para sa mga microcontroller at isang desisyon ang dapat gawin kung alin sa mga antas ng boltahe na ito ang gagamitin sa proseso ng pagbuo ng panteknikal na detalye ng aparato. Ang paggamit ng isang microcontroller na may isang boltahe ng pagpapatakbo ng 3.3V sa disenyo ng isang aparato kung saan ang karamihan sa mga panlabas na bahagi, sensor at actuator ay gagana sa isang antas ng 5V boltahe ay hindi magiging isang napaka-matalinong desisyon dahil kakailanganin na ipatupad ang antas ng lohika shifters o converter upang paganahin ang palitan ng data sa pagitan ng microcontroller at ng iba pang mga bahagi at tataasan nito ang gastos ng pagmamanupaktura at ang pangkalahatang gastos ng aparato nang hindi kinakailangan.
6. Bilang ng mga I / O Pin
Ang bilang ng pangkalahatan o espesyal na layunin ng mga input / output port at (o) mga pin na pagmamay-ari ng isang microcontroller ay isa sa pinakamahalagang kadahilanan na nakakaimpluwensya sa pagpili ng microcontroller.
Kung ang isang microcontroller ay magkakaroon ng lahat ng iba pang mga tampok na nabanggit sa artikulong ito ngunit walang sapat na mga pin ng IO na kinakailangan ng proyekto, hindi ito maaaring gamitin. Mahalaga na ang microcontroller ay may sapat na mga PWM na pin halimbawa, upang makontrol ang bilang ng mga DC motor na ang bilis ay iba-iba ng aparato. Habang ang bilang ng mga port ng I / O sa isang microcontroller ay maaaring mapalawak sa pamamagitan ng paggamit ng mga rehistro ng shift, hindi ito maaaring gamitin para sa lahat ng uri ng mga application at pinapataas ang gastos ng mga aparato kung saan ito ginagamit. Samakatuwid, mas mahusay na matiyak na mapili ang microcontroller para sa disenyo ay may kinakailangang bilang ng mga pangkalahatang at espesyal na layunin na I / O port para sa proyekto.
Ang isa pang pangunahing bagay na dapat tandaan kapag tinutukoy ang halaga ng pangkalahatan o espesyal na layunin na kinakailangan ng I / O para sa isang proyekto, ay ang pagpapabuti sa hinaharap na maaaring gawin sa aparato at kung paano makakaapekto ang mga pagpapabuti na iyon sa bilang ng mga I / O na pin kailangan.
7. Mga Kinakailangan sa Memorya
Mayroong maraming uri ng memorya na nauugnay sa isang microcontroller na dapat na abangan ng taga-disenyo kapag pumipili. Ang pinakamahalaga ay ang RAM, ROM at EEPROM. Ang halaga ng bawat isa sa mga alaalang kinakailangan ay maaaring mahirap tantyahin hanggang sa magamit ito ngunit sa paghusga sa dami ng kinakailangang trabaho ng microcontroller, maaaring magawa ang mga hula. Ang mga memory device na nabanggit sa itaas ay bumubuo ng data at memorya ng programa ng microcontroller.
Ang memorya ng programa ng microcontroller ay nag-iimbak ng firmware para sa microcontroller kaya kapag ang kuryente ay naalis sa pagkakakonekta mula sa microcontroller, ang firmware ay hindi nawala. Ang halaga ng memorya ng programa na kinakailangan ay nakasalalay sa dami ng data tulad ng mga aklatan, talahanayan, binary file para sa mga imahe atbp na kinakailangan para gumana nang wasto ang firmware.
Ang memorya ng data sa kabilang banda ay ginagamit sa panahon ng run. Ang lahat ng mga variable at data na nabuo bilang isang resulta ng pagproseso kasama ng iba pang mga aktibidad sa panahon ng run-time ay nakaimbak sa memorya na ito. Kaya, ang pagiging kumplikado ng mga pagkalkula na magaganap sa panahon ng run-time ay maaaring magamit upang matantya ang dami ng memorya ng data na kinakailangan para sa microcontroller.
8. Laki ng package
Ang laki ng package ay tumutukoy sa form factor ng microcontroller. Ang mga Microcontroller sa pangkalahatan ay nagmumula sa mga pakete mula sa QFP, TSSOP, SOIC hanggang SSOP at ang regular na pakete ng DIP na ginagawang madali ang pag-mount sa breadboard para sa prototyping. Mahalagang magplano nang maaga sa pagmamanupaktura at pag-isipan kung aling package ang magiging pinakamahusay.
9. Pagkonsumo ng Lakas
Ito ay isa sa pinakamahalagang mga kadahilanan na isasaalang-alang kapag pumipili ng isang microcontroller lalo na kapag ito ay dapat na ipakalat sa isang application na pinalakas ng baterya tulad ng mga aparato ng IoT kung saan nais na ang microcontroller ay mas mababang lakas hangga't maaari. Ang datasheet ng karamihan sa mga microcontroller ay naglalaman ng impormasyon sa maraming mga diskarte sa hardware at (o) batay sa software na maaaring magamit upang mabawasan ang dami ng natupok na kuryente ng microcontroller sa iba't ibang mga mode. Siguraduhin na ang microcontroller na iyong pipiliin ay nagbibigay-kasiyahan sa mga kinakailangan ng kuryente s para sa iyong proyekto.
10. Suporta para sa Microcontroller
Mahalaga na ang microcontroller na pinili mo upang gumana ay may sapat na suporta kabilang ang; mga sample ng code, mga disenyo ng sanggunian at kung maaari isang malaking pamayanan online. Ang pagtatrabaho sa isang microcontroller sa kauna-unahang pagkakataon ay maaaring may iba't ibang mga hamon at ang pagkakaroon ng pag-access sa mga mapagkukunang ito ay makakatulong sa iyo na mapagtagumpayan ang mga ito nang mabilis. Habang gumagamit ng pinakabagong mga microcontroller dahil sa mga cool na bagong tampok na dala nito ay isang magandang bagay, ipinapayong masiguro na ang microcontroller ay nasa paligid ng hindi kukulangin sa 3-4 na buwan upang matiyak ang karamihan sa mga maagang problema na maaaring maiugnay sa microcontroller malulutas na dahil ang iba't ibang mga customer ay nagawa ng maraming pagsubok ng microcontroller na may iba't ibang mga application.
Mahalaga rin na pumili ng isang microcontroller na may mahusay na kit ng pagsusuri, upang mabilis mong masimulan ang pagbuo ng prototype at madaling subukan ang mga tampok. Ang mga kit ng pagsusuri ay isang mahusay na paraan upang makakuha ng karanasan, pamilyar sa kadena ng tool na ginamit para sa pagpapaunlad, at makatipid ng oras sa pag-unlad ng aparato.
Ang pagpili ng tamang microcontroller para sa isang proyekto, ay magpapatuloy na isang problema, ang bawat taga-disenyo ng hardware ay kailangang malutas at habang maraming mga kadahilanan na maaaring maka-impluwensya sa pagpili ng microcontroller, ang mga kadahilanang nabanggit sa itaas ang pinakamahalaga.