為您的產品選擇微控制器時需要考慮的12個規格 - 💡 Fix My Ideas

為您的產品選擇微控制器時需要考慮的12個規格

為您的產品選擇微控制器時需要考慮的12個規格


作者: Ethan Holmes, 2019

絕大多數電子產品需要微控制器或微處理器作為大腦。對於需要高速處理能力的高級產品(即智能手機或平板電腦),則需要微處理器,否則微控制器通常是最佳解決方案。例如,Arduino基於微控制器,Raspberry Pi基於微處理器。

您的電子設計很可能需要一個微控制器。通常,微控制器可以被認為是構建在包含處理器,存儲器和各種外圍設備的單個集成電路上的計算機。微控制器有很多選擇,可能是絕大多數選擇。

儘管在Google上搜索可以引導您朝著正確的方向發展,但我建議您在主要的電子元件分銷商(如Digikey,Arrow和Mouser)上搜索微控制器。這樣您就可以將搜索範圍縮小到只有主動可用的微控制器。它還允許您快速比較價格。

在項目開始時,最好繪製您想像的系統的框圖。您要連接微控制器的是什麼類型的東西?

系統框圖對於此早期規劃非常有用,可以告訴您項目需要多少輸入和輸出(I / O)引腳和串行通信端口。

微控制器可包括各種外圍設備。以下列表是現代微控制器中可以找到的一些功能。

內存:目前大多數微控制器都包含內置FLASH和RAM內存。 FLASH是用於程序存儲的非易失性存儲器,RAM是用於臨時存儲的易失性存儲器。一些微控制器還包括用於永久存儲數據的EEPROM存儲器。

數字通用輸入和輸出(GPIO):這些是用於輸入和輸出的邏輯電平引腳。通常它們可以下沉或採集到幾十個millamps,並且可以配置為開漏或推拉。

模擬輸入:大多數微控制器都能夠精確讀取模擬電壓。微控制器通過模數轉換器(ADC)對模擬信號進行採樣。

模擬輸出:模擬信號可由微控制器通過數模轉換器(DAC)或脈衝寬度調製(PWM)發生器產生。並非所有微控制器都包含DAC,但它們確實提供PWM功能。

在電路編程(ISP)中:ISP允許您在將微控制器安裝到應用電路中時對其進行編程,而不必將其移除以進行編程。兩種最常見的ISP協議是JTAG和SWD。

無線:如果您的產品需要無線功能,那麼可以使用專用的微控制器,提供藍牙,WiFi,ZigBee和其他無線標準。

串口通訊

所有微控制器都提供某種類型的串行通信。通常與微控制器一起提供的各種串行通信協議如下所述:

通用異步接收器發送器(UART)是一個串行端口,它在起始位和可選的奇偶校驗位以及一個或兩個停止位之間傳輸通常長度為7到8位的數字字。 UART通常與其他標準一起使用,例如RS-232或RS-485。

UART是最古老的串行通信類型。 UART是一種異步協議,意味著沒有時鐘信號。許多微控制器還包括稱為USART的UART的同步版本。

串行外設接口(SPI):SPI用於微控制器和外設之間的短距離串行通信。 SPI是一種同步協議,這意味著它包含一個用於定時的時鐘信號。 SPI是一種4線標準,包括數據輸入,數據輸出,時鐘和片選信號。

內部集成電路(I2C):也稱為I2C的I2C是一種2線串行總線,用於微控制器和電路板上的其他芯片之間的通信。與SPI一樣,I2C也是一種同步協議。但是,與SPI不同,I2C使用單條線進行數據輸入和數據輸出。而不是芯片選擇信號,I2C為每個外設使用唯一的地址。 I2C具有僅使用2條線的優點,但它比SPI慢。

通用串行總線(USB)是大多數人都熟悉的標準。 USB是最快的串行通信協議之一。它通常用於連接需要大量數據傳輸的外圍設備。

控制器區域網絡(CAN)是專為汽車應用而開發的串行通信標準。

值得注意的微控制器核心

有幾個微控制器核心有一些聲名狼借,值得描述。以下是四種最常見的:

ARM Cortex-M

32位ARM Cortex M系列是目前使用最常用的微控制器內核之一。 ARM實際上並不製造和銷售微控制器,而是將其架構授權給其他芯片製造商。

許多公司都提供Cortex-M微控制器,包括ST Microelectronics,Freescale Semiconductor,Silicon Labs,Texas Instruments和Atmel。

Cortex M系列微控制器是我推向市場的產品的最佳選擇。它們成本低,功能強大,使用廣泛。

8051

8位8051微控制器是由Intel於1980年開發的。它是目前仍然使用的最古老的微控制器核心。 8051目前提供至少8種不同半導體製造商銷售的增強型現代版本。例如,CSR(CSR101x)的流行藍牙低功耗芯片使用8051內核。

PIC

PIC是Microchip的一系列微控制器。它們非常受歡迎,有多種選擇。引腳數,封裝類型和片上外設選擇以幾乎無窮無盡的組合形式提供。

Atmel AVR

來自Atmel的稱為AVR的微控制器產品線因其在大多數Arduino版本中的大腦而聞名。因此對於許多製造商來說,從Arduino到Atmel AVR微控制器都很容易過渡。但是,我發現你通常可以獲得具有相似或更好性能的其他內核之一,價格便宜幾美元。

結論

一旦選擇了微控制器,下一步就是設計微控制器電路並連接所有外設。我將在本系列的下一篇文章中討論該主題。

想要了解有關設計電子產品的更多信息?然後查看我詳細的兩部分指南如何開發和原型化新電子產品。



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