คุณรู้วิธีเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ดีที่สุดสำหรับโครงการที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์หรือไม่? การเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันหนึ่ง ๆ เป็นการตัดสินใจที่สำคัญที่สุดซึ่งจะควบคุมความสำเร็จหรือความล้มเหลวของงาน

มีความแตกต่างกัน ประเภทของไมโครคอนโทรลเลอร์ พร้อมใช้งานและหากคุณตัดสินใจว่าจะใช้ซีรี่ส์ใดคุณสามารถเริ่มออกแบบระบบฝังตัวของคุณเองได้อย่างง่ายดาย วิศวกรต้องมีเกณฑ์ของตนเองเพื่อทำการเลือกที่ถูกต้อง

ในบทความนี้เราจะพูดถึงข้อควรพิจารณาพื้นฐานในการเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์

ไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับการออกแบบระบบฝังตัว

ในหลาย ๆ กรณีแทนที่จะมีความรู้โดยละเอียดเกี่ยวกับไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เหมาะสมสำหรับโครงการผู้คนมักสุ่มเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์ อย่างไรก็ตามนี่เป็นความคิดที่ไม่ดี

สิ่งสำคัญที่สุดในการเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์คือการมีข้อมูลของระบบเช่นแผนภาพบล็อกผังงานและอุปกรณ์ต่อพ่วงอินพุต / เอาต์พุต

ต่อไปนี้เป็นวิธี 7 อันดับแรกที่ควรปฏิบัติเพื่อให้แน่ใจว่าได้เลือกไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เหมาะสม

การเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์บิต

ไมโครคอนโทรลเลอร์มีให้บริการในอัตราบิตที่แตกต่างกันเช่นอัตรา 8 บิต 16 บิตและ 32 บิต จำนวนบิตหมายถึงขนาดของสายข้อมูลที่ จำกัด ข้อมูล การเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ดีที่สุดสำหรับการออกแบบระบบฝังตัวมีความสำคัญในแง่ของการเลือกบิต ประสิทธิภาพของไมโครคอนโทรลเลอร์จะเพิ่มขึ้นตามขนาดบิต

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8 บิต :

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8 บิต

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8 บิตมีสายข้อมูล 8 สายซึ่งสามารถส่งและรับข้อมูล 8 บิตในแต่ละครั้ง ไม่มีฟังก์ชั่นเพิ่มเติมเช่นการสื่อสารแบบอ่าน / เขียนแบบอนุกรมเป็นต้นซึ่งสร้างขึ้นโดยใช้หน่วยความจำบนชิปน้อยลงจึงใช้สำหรับแอปพลิเคชันขนาดเล็ก มีจำหน่ายในราคาที่ถูกกว่า อย่างไรก็ตามในกรณีที่ความซับซ้อนของโครงการของคุณเพิ่มขึ้นให้ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์บิตที่สูงขึ้นอีกตัว

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 16 บิต:

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 16 บิต

ตัวควบคุม 16 บิตมีสายข้อมูล 16 เส้นซึ่งสามารถส่งและรับข้อมูลได้ครั้งละ 16 บิต ไม่มีฟังก์ชันเพิ่มเติมใด ๆ เมื่อเทียบกับคอนโทรลเลอร์ 32 บิต เหมือนกับไมโครคอนโทรลเลอร์ 8 บิต แต่มีการเพิ่มคุณสมบัติเพิ่มเติมเล็กน้อย

ประสิทธิภาพของไมโครคอนโทรลเลอร์ 16 บิตนั้นเร็วกว่าคอนโทรลเลอร์ 8 บิตและคุ้มค่า ใช้ได้กับแอพพลิเคชั่นขนาดเล็ก เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ 8 บิตรุ่นขั้นสูง

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 32 บิต :

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 32 บิต

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 32 บิตมีสายข้อมูล 32 เส้นซึ่งใช้ในการส่งและรับข้อมูล 32 บิตในแต่ละครั้ง ไมโครคอนโทรลเลอร์ 32 ตัวมีฟิวเจอร์สเพิ่มเติมเช่น SPI, I2C, หน่วยจุดลอยตัวและฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการ

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 32 บิตถูกสร้างขึ้นด้วยช่วงความทรงจำบนชิปสูงสุดและด้วยเหตุนี้จึงใช้สำหรับแอพพลิเคชั่นขนาดใหญ่ ประสิทธิภาพที่รวดเร็วและคุ้มค่า เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ 16 บิตเวอร์ชันขั้นสูง

การเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับครอบครัว

มีผู้ผลิตหลายรายที่ผลิตสถาปัตยกรรมของไมโครคอนโทรลเลอร์ที่แตกต่างกัน ดังนั้นไมโครคอนโทรลเลอร์แต่ละตัวจึงมีชุดคำสั่งและรีจิสเตอร์ที่ไม่ซ้ำกันและไม่มีไมโครคอนโทรลเลอร์สองตัวที่เหมือนกัน

โปรแกรมหรือรหัสที่เขียนขึ้นสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์หนึ่งตัวจะไม่ทำงานบนไมโครคอนโทรลเลอร์อื่น โครงการที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ต่างกันต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูลต่างๆ

ไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูลต่างๆ ได้แก่ ตระกูล 8051 ตระกูล AVR ตระกูล ARM ตระกูล PIC และอื่น ๆ อีกมากมาย

AVR ตระกูลไมโครคอนโทรลเลอร์

ไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล AVR

ไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR ยอมรับขนาดคำสั่ง 16 บิตหรือ 2 ไบต์ ประกอบด้วยหน่วยความจำแฟลชซึ่งมีที่อยู่ 16 บิต ที่นี่คำแนะนำจะถูกจัดเก็บไว้โดยตรง

ไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR-ATMega8, ATMega32 มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย

ไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล PIC

ไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล PIC

ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC แต่ละคำสั่งยอมรับคำสั่ง 14 บิต หน่วยความจำแฟลชสามารถจัดเก็บที่อยู่ได้ 16 บิต หาก 7 บิตแรกถูกส่งผ่านไปยังหน่วยความจำแฟลชบิตที่เหลือจะถูกเก็บไว้ในภายหลัง

อย่างไรก็ตามหากมีการส่งผ่าน 8 บิต 6 บิตที่เหลือจะสูญเปล่า โปรดทราบว่าสิ่งนี้ขึ้นอยู่กับผู้ผลิต

ดังนั้นการเลือกตระกูลไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เหมาะสมสำหรับการออกแบบระบบฝังตัวจึงมีความสำคัญมากในกระบวนการนี้

สถาปัตยกรรมการเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์

คำว่า 'สถาปัตยกรรม' หมายถึงการรวมกันของอุปกรณ์ต่อพ่วงที่ใช้ในการทำงาน สถาปัตยกรรมไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับโครงการที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์มีสองประเภท

จาก Neumann Architecture

สถาปัตยกรรมฟอนนอยมันน์มีชื่อเรียกอีกชื่อหนึ่งว่าสถาปัตยกรรมพรินซ์ตัน ในสถาปัตยกรรมนี้ CPU จะสื่อสารกับข้อมูลเดียวและแอดเดรสบัสไปยัง RAM และ ROM CPU ดึงคำแนะนำจาก RAM และ ROM พร้อมกัน

สถาปัตยกรรมฟอน - นอยมันน์

คำสั่งเหล่านี้ดำเนินการตามลำดับผ่านบัสเดียวและด้วยเหตุนี้จึงต้องใช้เวลามากขึ้นในการดำเนินการแต่ละคำสั่ง ดังนั้นเราสามารถพูดได้ว่ากระบวนการของสถาปัตยกรรม Von Newman นั้นช้ามาก

สถาปัตยกรรมฮาร์วาร์ด

ในสถาปัตยกรรมฮาร์วาร์ดซีพียูมีบัสสองบัสแยกกันคือแอดเดรสบัสและบัสข้อมูลเพื่อสื่อสารกับแรมและรอม CPU ดึงและดำเนินการตามคำสั่งจากหน่วยความจำ RAM และ ROM ผ่านบัสข้อมูลและแอดเดรสบัสแยกกันดังนั้นจึงใช้เวลาน้อยกว่าในการดำเนินการแต่ละคำสั่งทำให้สถาปัตยกรรมนี้ได้รับความนิยมอย่างสูง

สถาปัตยกรรมฮาร์วาร์ด

ดังนั้นสำหรับการออกแบบระบบฝังตัวไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ดีที่สุดส่วนใหญ่จะเป็นระบบที่มีสถาปัตยกรรม Harvard

ชุดคำสั่งการเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์

ชุดคำสั่งคือชุดคำสั่งพื้นฐานเช่นเลขคณิตเงื่อนไขตรรกะ ฯลฯ ที่ใช้ในการดำเนินการพื้นฐานในไมโครคอนโทรลเลอร์ สถาปัตยกรรมไมโครคอนโทรลเลอร์ทำงานบนพื้นฐานของชุดคำสั่ง

สำหรับโครงการที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ทั้งหมดจะมีไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ชุดคำสั่ง RISC หรือ CISC

“ลักษณะของระบบควบคุมแบบวงเปิดมีดังต่อไปนี้ ยกเว้น ”

สถาปัตยกรรมตาม RISC

RISC ย่อมาจากคอมพิวเตอร์ชุดคำสั่งแบบย่อ ชุดคำสั่ง RISC ดำเนินการทางคณิตศาสตร์ตรรกะเงื่อนไขบูลีนทั้งหมดในหนึ่งหรือสองรอบคำสั่ง ช่วงของชุดคำสั่ง RISC คือ<100.

สถาปัตยกรรมตาม RISC

เครื่องที่ใช้ RISC ดำเนินการคำสั่งได้เร็วขึ้นเนื่องจากไม่มีชั้นไมโครโค้ด สถาปัตยกรรม RISC ประกอบด้วยการดำเนินการจัดเก็บโหลดพิเศษที่ใช้เพื่อย้ายข้อมูลจากรีจิสเตอร์และหน่วยความจำภายใน

ชิป RISC ทำด้วยทรานซิสเตอร์จำนวนน้อยกว่าจึงมีต้นทุนต่ำ สำหรับการออกแบบระบบฝังตัวใด ๆ ควรใช้ชิป RISC เป็นส่วนใหญ่

สถาปัตยกรรมที่ใช้ CISC

CISC ย่อมาจากคอมพิวเตอร์ชุดคำสั่งที่ซับซ้อน ชุดคำสั่ง CISC ใช้เวลาสี่รอบคำสั่งหรือมากกว่าในการดำเนินการคำสั่งทางคณิตศาสตร์ตรรกะเงื่อนไขบูลีนทั้งหมด ช่วงของชุดคำสั่ง CISC คือ> 150

สถาปัตยกรรมที่ใช้ CISC

เครื่องที่ใช้ CISC ดำเนินการตามคำสั่งในอัตราที่ช้ากว่าเมื่อเทียบกับสถาปัตยกรรม RISC เนื่องจากคำแนะนำที่นี่จะถูกแปลงเป็นรหัสขนาดเล็กก่อนที่จะดำเนินการ

การเลือกหน่วยความจำของไมโครคอนโทรลเลอร์

การเลือกหน่วยความจำมีความสำคัญมากในการเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ดีที่สุดเนื่องจากประสิทธิภาพของระบบขึ้นอยู่กับความทรงจำ

ไมโครคอนโทรลเลอร์แต่ละตัวสามารถมีความทรงจำประเภทใดประเภทหนึ่งซึ่ง ได้แก่ :
หน่วยความจำบนชิป
หน่วยความจำออฟชิป

หน่วยความจำบนชิปและนอกชิป

หน่วยความจำบนชิป

หน่วยความจำบนชิปหมายถึงหน่วยความจำใด ๆ เช่น RAM, ROM ที่ฝังอยู่บนชิปไมโครคอนโทรลเลอร์เอง ROM คืออุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลประเภทหนึ่งที่สามารถจัดเก็บข้อมูลและแอปพลิเคชันไว้ภายในได้อย่างถาวร

หน่วยความจำ RAM เป็นหน่วยความจำประเภทหนึ่งที่ใช้ในการจัดเก็บข้อมูลและโปรแกรมชั่วคราว ไมโครคอนโทรลเลอร์พร้อมหน่วยความจำบนชิปให้การประมวลผลข้อมูลความเร็วสูง แต่หน่วยความจำในการจัดเก็บมี จำกัด ดังนั้นไมโครคอนโทรลเลอร์แบบชิปจึงถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้ความสามารถในการจัดเก็บหน่วยความจำสูง

หน่วยความจำออฟชิป

หน่วยความจำนอกชิปหมายถึงหน่วยความจำใด ๆ เช่น ROM, RAM และ EEPROM ซึ่งเชื่อมต่อกับภายนอก ความทรงจำภายนอกบางครั้งเรียกว่าความทรงจำรองซึ่งใช้ในการจัดเก็บข้อมูลจำนวนมาก

เนื่องจากตัวควบคุมหน่วยความจำภายนอกความเร็วจะลดลงในขณะที่ดึงข้อมูลและจัดเก็บข้อมูล หน่วยความจำภายนอกนี้ต้องการการเชื่อมต่อภายนอกดังนั้นความซับซ้อนของระบบจึงเพิ่มขึ้น

การเลือกชิปของไมโครคอนโทรลเลอร์

การเลือกชิปมีความสำคัญมากในการพัฒนาไฟล์ โครงการที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ . IC เรียกง่ายๆว่าแพ็คเกจ วงจรรวมได้รับการป้องกันเพื่อให้ใช้งานง่ายและป้องกันอุปกรณ์จากความเสียหาย วงจรรวมประกอบด้วย ส่วนประกอบพื้นฐานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่นทรานซิสเตอร์ไดโอดตัวต้านทานตัวเก็บประจุ

ไมโครคอนโทรลเลอร์มีอยู่ในแพ็กเกจ ICs หลายประเภทและแต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง IC ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือ แพ็คเกจ Dual In-line (DIP) ส่วนใหญ่ใช้ในการออกแบบระบบฝังตัว

ไมโครคอนโทรลเลอร์ DIP (สายคู่)

1. กรมทรัพย์สินทางปัญญา (แพ็คเกจ Dual In-line)
2. SIP (แพ็คเกจอินไลน์เดียว)
3. SOP (แพ็คเกจโครงร่างขนาดเล็ก)
4. QFP (แพคเกจรูปสี่เหลี่ยมแบน)
5. PGA (พินกริดอาเรย์)
6. BGA (Ball Grid Array)
7. TQFP (แพ็คเกจ Tin Quad แบน)

การเลือก IDE ของไมโครคอนโทรลเลอร์

IDE ย่อมาจากสภาพแวดล้อมการพัฒนาแบบรวมและเป็นแอปพลิเคชันซอฟต์แวร์ที่ใช้ในโครงการที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่ โดยปกติ IDE ประกอบด้วยตัวแก้ไขซอร์สโค้ดคอมไพเลอร์ล่ามและดีบักเกอร์ ใช้ในการพัฒนาโปรแกรมฝังตัว IDE ใช้เพื่อตั้งโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์

การเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์ IDE

IDE ประกอบด้วยส่วนประกอบต่อไปนี้: -

ตัวแก้ไขซอร์สโค้ด
คอมไพเลอร์
ดีบักเกอร์
ลิงค์
ล่าม
แปลงไฟล์ Hex

บรรณาธิการ

โปรแกรมแก้ไขซอร์สโค้ดคือโปรแกรมแก้ไขข้อความที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับโปรแกรมเมอร์ในการเขียนซอร์สโค้ดของแอปพลิเคชัน

คอมไพเลอร์

คอมไพเลอร์คือโปรแกรมที่แปลภาษาระดับสูง (C, Embedded C) เป็นภาษาระดับเครื่อง (รูปแบบ 0 'และ 1) ก่อนอื่นคอมไพเลอร์จะสแกนโปรแกรมทั้งหมดจากนั้นแปลโปรแกรมเป็นรหัสเครื่องซึ่งจะดำเนินการโดยคอมพิวเตอร์

คอมไพเลอร์มีสองประเภท: -

คอมไพเลอร์ดั้งเดิม

เมื่อโปรแกรมแอปพลิเคชันได้รับการพัฒนาและคอมไพล์บนระบบเดียวกันจะเรียกว่าคอมไพเลอร์ดั้งเดิม เช่น C, JAVA, Oracle

คอมไพเลอร์ข้าม

เมื่อโปรแกรมแอ็พพลิเคชันถูกพัฒนาบนระบบโฮสต์และคอมไพล์บนระบบเป้าหมายจะเรียกว่าคอมไพเลอร์ข้าม โครงการที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ทั้งหมดได้รับการพัฒนาโดยคอมไพเลอร์ข้าม Ex Embedded C ประกอบไมโครคอนโทรลเลอร์

ดีบักเกอร์

ดีบักเกอร์คือโปรแกรมที่ใช้ในการทดสอบและดีบักโปรแกรมอื่น ๆ เช่นโปรแกรมเป้าหมาย การดีบักเป็นกระบวนการค้นหาและลดจำนวนจุดบกพร่องหรือข้อบกพร่องในโปรแกรม

ลิงค์

ตัวเชื่อมโยงเป็นโปรแกรมที่รับไฟล์วัตถุประสงค์อย่างน้อยหนึ่งไฟล์จากคอมไพเลอร์และรวมเข้าไว้ในโปรแกรมปฏิบัติการเดียว

ล่าม

ล่ามเป็นส่วนหนึ่งของซอฟต์แวร์ที่แปลงภาษาระดับสูงให้เป็นภาษาที่เครื่องอ่านได้ในลักษณะทีละบรรทัด แต่ละคำสั่งของรหัสจะถูกตีความและดำเนินการแยกกันในลักษณะตามลำดับ หากพบข้อผิดพลาดในส่วนหนึ่งของคำสั่งข้อผิดพลาดจะหยุดการตีความรหัส

ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่แตกต่างกันพร้อมแอพพลิเคชั่น

“เป็น eeprom ระเหยหรือไม่ระเหย ”

นี่คือบทสรุปของตารางที่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับไมโครคอนโทรลเลอร์ต่างๆและโครงการที่สามารถใช้งานได้

ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่แตกต่างกันสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน

พร้อมที่จะเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ดีที่สุดสำหรับโครงการของคุณแล้วหรือยัง? เราหวังว่าในตอนนี้คุณจะต้องมีภาพที่ชัดเจนในใจของคุณว่าไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวใดที่จะเหมาะสมที่สุดสำหรับระบบฝังตัวของคุณ สำหรับการอ้างอิงของคุณมีความหลากหลาย โครงการฝังตัว สามารถพบได้ในเว็บไซต์ของ edgefxkits

นี่คือคำถามพื้นฐานสำหรับคุณ - สำหรับโครงการที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่การรวมคุณสมบัติที่ดีที่สุดทั้งหมดที่เราได้กล่าวไว้ข้างต้นไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูลใดที่เป็นที่ต้องการมากที่สุดและเพราะเหตุใด

กรุณาให้คำตอบของคุณพร้อมกับความคิดเห็นของคุณในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง

เครดิตภาพ:

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8 บิตโดย Rapidonline
ไมโครคอนโทรลเลอร์ 16 บิตโดย Directindustry
ไมโครคอนโทรลเลอร์ 32 บิตโดย Rapidonline
ไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล AVR โดย อิเล็กโทรไลน์
ไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล PIC โดย วิศวกร
สถาปัตยกรรมฮาร์วาร์ดโดย eecatalog.com
สถาปัตยกรรมตาม RISC โดย electronicsweekly.com
สถาปัตยกรรมที่ใช้ CISC โดย studydroid.com
DIP (Dual in line) ไมโครคอนโทรลเลอร์โดย t2.gstatic.com