Критерії вибору мікроконтролера
В останні роки при розробці систем управління об'єктами різного типу та рівня складності все більше уваги приділяється мікроконтроллерной техніці. Це пов'язано з її бурхливим розвитком і широким асортиментом пропонованої продукції. Використання мікроконтролерів дозволяє конструювати пристрої, що володіють такими якостями, як невеликі габарити, відносна дешевизна, простота і надійність, сумісність з персональним комп'ютером через стандартні інтерфейси. rn При розробці пристрою виникає необхідність у виборі мікроконтролера, що задовольняє вимогам по продуктивності, надійності, умовам застосування і т.д. rn Вибір мікроконтролера (МК) є одним з найбільш важливих рішень, від яких залежить успіх або провал усього проекту. При виборі мікроконтролера існують численні критерії, більшість з яких представлені в цьому розділі. rn Основна мета - обрати мікроконтроллер з мінімальною ціною (щоб знизити загальну вартість системи), але в той же час задовольняє системної специфікації, тобто вимогам по продуктивності, надійності, умовам застосування і т.д. Загальна вартість системи включає все: інженерне дослідження та розробку, виробництво (комплектуючі і праця), гарантійний ремонт, оновлення, обслуговування, сумісність, простоту в обігу і т.д. rn Другий крок - пошук мікроконтролерів, які задовольняють всім системним вимогам. Він звичайно включає підбір літератури, технічних описів і технічних комерційних журналів, а також демонстраційні консультації. rn Остання стадія вибору складається з кількох етапів, мета яких - звузити список прийнятних мікроконтролерів до одного. Ці етапи включають в себе аналіз ціни, доступності, засобів розробки, підтримки виробника, стабільності та наявності інших виробників. rn Проведення системного аналізу проекту дозволяє визначити вимоги до мікроконтролера: rn розрядність обчислювального ядра; rn набір вбудованих периферійних пристроїв (таймери, АЦП і т.п.); rn наявність бітовий операцій; rn апаратна організація обробки даних (структура машинного циклу, співвідношення тактів ГТВ і машинних циклів); rn можливість робота по переривання, за зовнішнім сигналам готовності або по командах людини; rn кількість керованих портів введення /виводу, характер передачі -
байт або бітів, програмна настройка напрямку передачі; rn тип пристроїв введення /виводу, якими повинен управляти обирають МК в проектованої системі (термінали, вимикачі, реле, клавіші, датчики, цифрові пристрої візуальної індикації, аналого -цифрові й ціфроаналоговие перетворювачі, модулятори і т.д.); rn підтримувані способи завантаження програм в мікроконтроллер, можливість внутрішньосистемних програмування (ISP), використання при цьому стандартизованих інтерфейсів (SPI, I2C); rn кількість і тип напруги живлення; rn відмовостійкість джерела живлення; rn массогабарітние та естетичні обмеження; rn умови навколишнього середовища, необхідні для експлуатації. rn Вибір прикладного мови програмування (наприклад, С або Паскаль замість асемблер) може сильно вплинути на продуктивність системи, яка потім може диктувати вибір 8 -, 16 - або 32-розрядної архітектури. rn Тактова частота або, більш точно, швидкість шини визначає, скільки обчислень може бути виконана за одиницю часу. Деякі мікроконтролери мають вузький діапазон можливої тактової частоти, в той час як інші можуть працювати аж до нульової частоти. Іноді вибирається спеціальна тактова частота, щоб згенерувати іншу тактову частоту потрібної в системі, наприклад, для завдання швидкостей послідовної передачі (згадати 11059,2 кГц). rn В основному, обчислювальна потужність, споживана потужність і вартість системи збільшуються з підвищенням тактової частоти. Ціна системи при підвищенні частоти збільшується з-за вартості не тільки мікроконтролера, але також і всіх потрібних додаткових мікросхем, таких як ROM, RAM, PLD та контролери шини. rn При виборі МК важливо також взяти до уваги технологію, з використанням якої виготовлено процесор МК: N-канальний метал-оксид-напівпровідник (NMOS) в порівнянні з комплементарних MOS високого ступеня інтеграції (HCMOS). На відміну від ранніх NMOS - процесорів, в HCMOS сигнали змінюються від 0 до значення напруги живлення. Так як ця обставина може значно впливати на рівень перешкод у схемі, звичайно віддається перевага процесорам HCMOS. Крім того, HCMOS споживає меншу потужність і, таким чином, менше нагріваються. Геометричні розміри HCMOS менше, що дозволяє мати більш щільні схеми і, таким чином, працювати при більш високих швидкостях. Більш щільний дизайн також зменшує вартість, так як на кремнієвій пластині того ж розміру можна зробити більшу кількість чіпів. З цих причин більшість мікроконтролерів сьогодні виробляються з використанням HCMOS - технології. rn Щоб досягти більш високого рівня інтеграції та надійності при більш низькій ціні, все мікроконтролери мають вбудовані додаткові пристрої. Ці пристрої під керуванням мікропроцесорного ядра мікроконтролера виконують певні функції. Вбудовані пристрої підвищують надійність, тому що вони не вимагають ніяких зовнішніх електричних ланцюгів. Вони попередньо тестуються виробником і звільняють місце на платі, так як всі електричні з'єднувальні ланцюга виконані на кристалі в мікроконтролерів. Деякими з найбільш популярних внутрісхемних пристроїв є пристрої пам'яті, таймери, системний годинник /генератор і порти вводу - виводу (I /O). Пристрої пам'яті включають оперативну пам'ять (RAM), постійні запам'ятовуючі пристрої (ROM), перепрограмміруемую ROM (EPROM), електрично перепрограмміруемую ROM (EEPROM) і електрично стирається пам'ять (EEM). Термін EEM, на самом деле, відноситься до інженерно розвивається версії мікроконтролера, де EEPROM замінює ROM, щоб зменшити час розробки. Під таймером розуміють як годинник реального часу, так і пристрої періодичного переривання. Слід брати до уваги діапазон дозволу таймера, так само як і інші подфункціі, такі як порівняння стану таймера та /або вхідних ліній вимірювання сигналу. rn До пристроїв введення-виведення відносять послідовні порти зв'язку, паралельні порти (I /O лінії), аналого-цифрові перетворювачі (A /D), цифро-аналогові перетворювачі (D /A), драйвери рідкокристалічного екрана (LCD) і драйвери вакуумного флуоресцентного екрана (VFD). Іншими, рідше використовуються, вбудованими ресурсами є внутрішня /зовнішня шина, таймер стеження за нормальним функціонуванням системи (COP), сторожева схема, система виявлення відмов тактового генератора, вибираємо конфігурація пам'яті та системний інтеграційний модуль (SIM). SIM звичайно замінює зовнішню логіку, необхідну для взаємодії із зовнішніми пристроями через обрані контакти мікросхеми. rn В більшість мікроконтролерів з внутрісхемнимі ресурсами включається блок конфігураційних регістрів для управління цими ресурсами. Хоча конфігураційні регістри можуть спочатку злякати своєю складністю, вони дуже цінні завдяки гнучкості при низькій вартості, так що одному мікроконтролера можна знайти різні застосування.
|
