Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

12 toodet, mida tuleks oma toote mikrokontrolleri valimisel kaaluda

Enamik elektroonikaseadmeid vajab ajus töötamiseks mikrokontrollerit või mikroprotsessorit. Kõrgtehnoloogiliste töötlemisvõimalustega (st nutitelefoni või tahvelarvuti) jaoks vajalike kõrgtehnoloogiliste toodete puhul on vajalik mikroprotsessor, vastasel juhul on mikrokontroller tavaliselt parim lahendus. Näitena põhineb Arduino mikrokontrolleril ja Raspberry Pi põhineb mikroprotsessoril.

Tõenäoliselt vajab teie elektroonika disain mikrokontrollerit. Üldiselt võib mikrokontrollerit mõista kui arvutit, mis on ehitatud ühele integraallülitusele, mis sisaldab protsessorit, mälu ja mitmesuguseid välisseadmeid. Mikrokontrollerite jaoks on palju valikuid, võib-olla suur hulk valikuid.

Kuigi otsing Google'is võib teid õiges suunas juhtida, soovitan otsida mikrokontrollereid suuremates elektrooniliste komponentide turustajates, nagu Digikey, Arrow ja Mouser. See võimaldab teil oma otsingut kitsendada ainult aktiivselt kättesaadavate mikrokontrolleritega. Samuti võimaldab see kiiresti hindu võrrelda.

Projekti alguses on hea mõte joonistada selle süsteemi plokkskeem, mida näete. Milliseid asju ühendate mikrokontrolleriga?

Süsteemi plokkdiagramm on selle varajase planeerimise jaoks hindamatu ja võib teile öelda, kui palju sisend- ja väljund (I / O) kontakte ja seerianumbreid vajavad projekti jaoks.

Mikrokontrollerid võivad sisaldada mitmesuguseid välisseadmeid. Järgnev nimekiri on mõned funktsioonid, mida võib leida kaasaegsetest mikrokontrolleritest.

Mälu: enamik tänapäeval saadaval olevaid mikrokontrollereid sisaldavad sisseehitatud FLASH ja RAM mälu. FLASH on mittemahutav mälu, mida kasutatakse programmide salvestamiseks, ja RAM on lenduv mälu, mida kasutatakse ajutiseks salvestamiseks. Mõned mikrokontrollerid sisaldavad ka EEPROM-i mälu andmete püsivaks salvestamiseks.

Digitaalne üldotstarbeline sisend ja väljund (GPIO): need on sisendiks ja väljundiks kasutatavad loogikatasemed. Üldiselt võivad nad uppuda või hankida kuni mõni kümne milligrammi ja neid saab konfigureerida kui avatud äravoolu või tõukejõudu.

Analoogsisend: Enamikul mikrokontrolleritel on võimalus analoogpinget täpselt lugeda. Analoogsignaalid võetakse mikrokontrolleri kaudu analoog-digitaalmuunduri (ADC) kaudu.

Analoogväljund: analoogsignaale saab genereerida mikrokontroller digitaalse analoogmuunduri (DAC) või impulsi laiusmodulatsiooni (PWM) generaatori abil. Mitte kõik mikrokontrollerid ei sisalda DAC-d, kuid nad pakuvad PWM-i võimalusi.

Circuit Programming (ISP): ISP võimaldab teil programmeerida mikrokontrollerit, kui see on rakendusahelasse paigaldatud. Kaks kõige levinumat ISP protokolli on JTAG ja SWD.

Juhtmevaba: kui teie toode vajab traadita võimalusi, on olemas spetsiaalsed mikrokontrollerid, mis pakuvad Bluetoothi, WiFi, ZigBee ja muid traadita standardeid.

Seerianumber

Kõik mikrokontrollerid pakuvad teatud tüüpi seerianumbrit. Alljärgnevalt kirjeldatakse mitmesuguseid mikrokontrolleritega pakutavaid seerianumbri-protokolle:

Universal asynchronous Receiver Transmitter (UART) on jadaport, mis edastab digitaalseid sõnu, tavaliselt pikkusega 7 kuni 8 bitti, algbiti ja valikulise pariteedi biti ning ühe või kahe stoppbiti vahel. UARTi kasutatakse tavaliselt koos teiste standarditega nagu RS-232 või RS-485.

UART on vanim seeriaviiside tüüp. UART on asünkroonne protokoll, mis tähendab, et pole signaali. Paljud mikrokontrollerid sisaldavad ka UART, mida nimetatakse USART, sünkroonse versiooni.

Serial Peripheral Interface (SPI): SPI-d kasutatakse mikrokontrolleri ja välisseadmete vahelise lühikese vahemaa seeria sidepidamiseks. SPI on sünkroonne protokoll, mis tähendab, et see sisaldab ajastamiseks kella signaali. SPI on 4-juhtmeline standard, mis sisaldab andmeid, andmeid, kella ja kiipide valimise signaale.

Integreeritud integraallülitus (I2C): I2C on kirjutatud ka kui I2C on 2-juhtmeline seerianumber, mida kasutatakse suhtlemiseks mikrokontrolleri ja teiste laual olevate kiipide vahel. Nagu SPI, on I2C ka sünkroonne protokoll. Kuid erinevalt SPI-st kasutab I2C nii andmete kui ka andmete jaoks ühte rida. Kiibi valimise signaali asemel kasutab I2C iga perifeerse seadme jaoks ainulaadset aadressi. I2C eeliseks on ainult 2 juhtme kasutamine, kuid see on aeglasem kui SPI.

Universal Serial Bus (USB) on standard, mis on enamiku inimeste jaoks tuttav. USB on üks kiiremaid seerianumbreid. Seda kasutatakse tavaliselt välisseadmete ühendamiseks, mis nõuavad suuri andmemahtusid.

Controller Area Network (CAN) on seeriaviisiline standard, mis on spetsiaalselt välja töötatud kasutamiseks autotööstuses.

Märkimisväärsed mikrokontrolleri südamikud

On mitmeid mikrokontrollerite südamikke, millel on mõningane tuntus ja mis on väärt kirjeldamist. Allpool on neli kõige levinumat:

ARM Cortex-M

32-bitine ARM Cortex M seeria on üks kõige sagedamini kasutatavaid mikrokontrollerite südamikke. ARM ei tee tegelikult mikrokontrollereid, vaid litsentseerib nende arhitektuuri teistele kiipide valmistajatele.

Paljud firmad pakuvad Cortex-M mikrokontrollereid, sealhulgas ST Microelectronics, Freescale Semiconductor, Silicon Labs, Texas Instruments ja Atmel.

Cortex M seeria mikrokontrollerid on minu lemmikvalik toodete jaoks, mis turustatakse. Need on odavad, võimsad ja laialdaselt kasutatavad.

8051

8-bitine 8051 mikrokontroller töötati Inteli poolt välja juba 1980. aastal. See on vanim mikrokontroller, mida tänapäeval ikka veel kasutatakse. 8051 on praegu saadaval täiustatud kaasaegsetes versioonides, mida müüvad vähemalt 8 erinevat pooljuhttoodet. Näiteks kasutab CSR-i populaarset Bluetooth-kiipi (CSR101x) 8051-südamikku.

PIC

PIC on Microchipi mikrokontrollerite perekond. Nad on väga populaarsed ja tulevad paljude võimaluste hulgast. Nööpide, paketistiili ja kiibi välisseadmete valikuid pakutakse peaaegu lõputu hulga kombinatsioonidena.

Atmel AVR

Atmel on AVR-i tuntud mikrokontroller, mida tuntakse kõige enam Arduino enamike versioonide ajus. Nii on paljude tegijate jaoks lihtne üleminek Arduino-lt Atmel AVR-i mikrokontrollerile. Samas olen leidnud, et tavaliselt saad ühe teise südamiku sarnase või parema tulemusega mitu dollarit odavamalt.

Järeldus

Kui olete mikrokontrolleri valinud, on järgmine samm mikrokontrolleri ahela kavandamine ja kõigi välisseadmete ühendamine. Arutan seda teemat selle seeria järgmises artiklis.

Kas soovite rohkem teada elektroonilise toote kujundamisest? Seejärel vaadake minu üksikasjalikku juhendit „Kuidas arendada ja prototüüpida uut elektroonilist toodet”.

Osa

Jätnud Kommentaari