Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

12 ข้อกำหนดที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับผลิตภัณฑ์ของคุณ

ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ต้องการไมโครคอนโทรลเลอร์หรือไมโครโปรเซสเซอร์เพื่อทำหน้าที่เป็นสมอง สำหรับผลิตภัณฑ์ขั้นสูงที่ต้องการความสามารถในการประมวลผลความเร็วสูง (เช่นสมาร์ทโฟนหรือแท็บเล็ต) จำเป็นต้องใช้ไมโครโปรเซสเซอร์มิฉะนั้นไมโครคอนโทรลเลอร์มักเป็นทางออกที่ดีที่สุด ตัวอย่างเช่น Arduino นั้นใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์และ Raspberry Pi นั้นใช้ไมโครโปรเซสเซอร์

ส่วนใหญ่การออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของคุณจะต้องมีไมโครคอนโทรลเลอร์ โดยทั่วไปแล้วไมโครคอนโทรลเลอร์อาจเป็นคอมพิวเตอร์ที่สร้างขึ้นบนวงจรรวมเดี่ยวที่มีโปรเซสเซอร์หน่วยความจำและอุปกรณ์ต่อพ่วงต่างๆ มีตัวเลือกมากมายสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์อาจมีตัวเลือกจำนวนมาก

แม้ว่าการค้นหาใน Google อาจนำคุณไปในทิศทางที่ถูกต้อง แต่ฉันแนะนำให้ค้นหาไมโครคอนโทรลเลอร์ในผู้จัดจำหน่ายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รายใหญ่เช่น Digikey, Arrow และ Mouser สิ่งนี้จะช่วยให้คุณ จำกัด ขอบเขตการค้นหาของคุณให้เหลือเพียงไมโครคอนโทรลเลอร์ที่พร้อมใช้งาน นอกจากนี้ยังช่วยให้คุณสามารถเปรียบเทียบราคาได้อย่างรวดเร็ว

ในตอนต้นของโครงการคุณควรวาดแผนภาพบล็อกของระบบที่คุณคาดคิด คุณจะเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ชนิดใด

แผนภาพบล็อกระบบมีค่าสำหรับการวางแผนก่อนหน้านี้และสามารถบอกคุณได้ว่าพินอินพุทและเอาท์พุท (I / O) จำนวนเท่าใดและพอร์ตการสื่อสารแบบอนุกรมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับโครงการ

ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถมีอุปกรณ์ต่อพ่วงได้หลากหลาย รายการต่อไปนี้เป็นคุณสมบัติบางอย่างที่สามารถพบได้บนไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ทันสมัย

หน่วยความจำ: ไมโครคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่ที่มีในปัจจุบัน ได้แก่ หน่วยความจำ FLASH และ RAM ในตัว FLASH เป็นหน่วยความจำไม่ลบเลือนที่ใช้สำหรับการจัดเก็บโปรแกรมและ RAM เป็นหน่วยความจำชั่วคราวที่ใช้สำหรับการจัดเก็บชั่วคราว ไมโครคอนโทรลเลอร์บางตัวยังมีหน่วยความจำ EEPROM สำหรับการจัดเก็บข้อมูลอย่างถาวร

อินพุตและเอาต์พุตวัตถุประสงค์ทั่วไปของดิจิตอล (GPIO): นี่คือพินระดับตรรกะที่ใช้สำหรับอินพุตและเอาต์พุต โดยทั่วไปแล้วพวกเขาสามารถจมหรือแหล่งถึงไม่กี่สิบ millamps และสามารถกำหนดค่าเป็นท่อระบายน้ำแบบเปิดหรือผลักดึง

อินพุตอนาล็อก: ไมโครคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่มีความสามารถในการอ่านแรงดันไฟฟ้าอะนาล็อกได้อย่างแม่นยำ สัญญาณอะนาล็อกจะถูกสุ่มตัวอย่างโดยไมโครคอนโทรลเลอร์ผ่าน Analog to Digital Converter (ADC)

เอาต์พุตอะนาล็อก: ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถสร้างสัญญาณอนาล็อกได้ผ่านเครื่องกำเนิดสัญญาณดิจิตอลเป็นอนาล็อก (DAC) หรือเครื่องกำเนิดสัญญาณพัลส์ปรับความกว้าง (PWM) ไม่ใช่ไมโครคอนโทรลเลอร์ทั้งหมดที่มี DAC แต่มีความสามารถของ PWM

ใน Circuit Programming (ISP): ISP ช่วยให้คุณสามารถเขียนโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ในขณะที่ติดตั้งในวงจรแอปพลิเคชันแทนที่จะต้องลบมันสำหรับการเขียนโปรแกรม ISP ที่ใช้กันทั่วไปสองโปรโตคอลคือ JTAG และ SWD

ไร้สาย: หากผลิตภัณฑ์ของคุณต้องการความสามารถแบบไร้สายก็จะมีไมโครคอนโทรลเลอร์เฉพาะที่มีบลูทู ธ , WiFi, ZigBee และมาตรฐานไร้สายอื่น ๆ

การสื่อสารแบบอนุกรม

ไมโครคอนโทรลเลอร์ทั้งหมดให้การสื่อสารแบบอนุกรมบางประเภท โพรโทคอลการสื่อสารแบบอนุกรมต่าง ๆ ที่นำเสนอโดยทั่วไปกับไมโครคอนโทรลเลอร์มีอธิบายไว้ด้านล่าง:

Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART) เป็นพอร์ตอนุกรมที่ส่งคำดิจิตอลโดยทั่วไปมีความยาว 7 ถึง 8 บิตระหว่างบิตเริ่มต้นและบิตพาริตีเสริมและบิตหยุดหนึ่งหรือสองบิต มักใช้ UART พร้อมกับมาตรฐานอื่นเช่น RS-232 หรือ RS-485

UART เป็นการสื่อสารแบบอนุกรมที่เก่าแก่ที่สุด UART เป็นโปรโตคอลแบบอะซิงโครนัสซึ่งหมายความว่าไม่มีสัญญาณนาฬิกา ไมโครคอนโทรลเลอร์จำนวนมากยังมี UART เวอร์ชันที่เรียกว่า USART

Serial Peripheral Interface (SPI): SPI ใช้สำหรับการสื่อสารแบบอนุกรมระยะทางสั้น ๆ ระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์และอุปกรณ์ต่อพ่วง SPI เป็นโปรโตคอลแบบซิงโครนัสซึ่งหมายรวมถึงสัญญาณนาฬิกาสำหรับกำหนดเวลา SPI เป็นมาตรฐานสายสัญญาณ 4 เส้นซึ่งรวมถึงสัญญาณเข้าข้อมูลสัญญาณนาฬิกาและสัญญาณเลือกชิป

วงจรรวมระหว่าง (I2C): I2C เขียนด้วยเช่นกันว่า I2C เป็นบัสอนุกรม 2 สายที่ใช้สำหรับการสื่อสารระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์และชิปอื่น ๆ บนกระดาน เช่นเดียวกับ SPI I2C ก็เป็นโปรโตคอลแบบซิงโครนัส อย่างไรก็ตามแตกต่างจาก SPI, I2C ใช้บรรทัดเดียวสำหรับทั้งข้อมูลเข้าและออกข้อมูล นอกจากนี้แทนที่จะเป็นสัญญาณเลือกชิป I2C ใช้ที่อยู่เฉพาะสำหรับอุปกรณ์ต่อพ่วงแต่ละตัว I2C มีข้อได้เปรียบเพียงแค่ใช้สาย 2 เส้น แต่ช้ากว่า SPI

Universal Serial Bus (USB) เป็นมาตรฐานที่คนส่วนใหญ่คุ้นเคย USB เป็นหนึ่งในโปรโตคอลการสื่อสารแบบอนุกรมที่เร็วที่สุด โดยทั่วไปจะใช้สำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่อพ่วงที่ต้องการถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมาก

Controller Area Network (CAN) เป็นมาตรฐานการสื่อสารแบบอนุกรมที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษสำหรับการใช้งานในยานยนต์

คอร์ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่โดดเด่น

มีคอร์ไมโครคอนโทรลเลอร์หลายคอร์ที่มีความประพฤติไม่ดีและน่าอธิบาย ด้านล่างมีสี่ตัวที่พบมากที่สุด:

ARM Cortex-M

ARM Cortex M ซีรี่ส์ 32 บิตเป็นหนึ่งในคอร์ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้กันมากที่สุดที่ใช้กันในทุกวันนี้ ARM ไม่ได้ผลิตและขายไมโครคอนโทรลเลอร์จริง ๆ แต่พวกเขาอนุญาตให้สถาปัตยกรรมของพวกเขากับผู้ผลิตชิปรายอื่น

บริษัท หลายแห่งเสนอไมโครคอนโทรลเลอร์ Cortex-M ซึ่งรวมถึง ST Microelectronics, Freescale Semiconductor, Silicon Labs, Texas Instruments และ Atmel

ไมโครคอนโทรลเลอร์ Cortex M series เป็นตัวเลือกที่ฉันชอบสำหรับผลิตภัณฑ์ที่จะนำออกสู่ตลาด พวกเขามีต้นทุนต่ำมีประสิทธิภาพและใช้กันอย่างแพร่หลาย

8051

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 แบบ 8 บิตได้รับการพัฒนาโดยวิธีของ Intel ย้อนกลับไปในปี 1980 มันเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เก่าแก่ที่สุดที่ยังคงใช้กันอยู่ในปัจจุบัน ปัจจุบัน 8051 มีให้บริการในรุ่นปรับปรุงใหม่ที่จำหน่ายโดยผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์อย่างน้อย 8 ราย ตัวอย่างเช่นชิป Bluetooth Low-Energy ที่ได้รับความนิยมจาก CSR (CSR101x) ใช้ 8051 คอร์

PIC

PIC เป็นตระกูลของไมโครคอนโทรลเลอร์จาก Microchip พวกเขาเป็นที่นิยมมากและมีตัวเลือกมากมาย จำนวนพินรูปแบบแพ็คเกจและการเลือกอุปกรณ์ต่อพ่วงของชิปมีให้เลือกมากมาย

Atmel AVR

สายไมโครคอนโทรลเลอร์ที่รู้จักกันในชื่อ AVR จาก Atmel เป็นที่รู้จักกันดีที่สุดในการเป็นสมองใน Arduino ส่วนใหญ่ ดังนั้นสำหรับผู้ผลิตหลาย ๆ คนการเปลี่ยนจาก Arduino เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ Atmel AVR เป็นเรื่องง่าย อย่างไรก็ตามฉันพบว่าคุณมักจะได้รับหนึ่งในคอร์อื่นที่มีประสิทธิภาพใกล้เคียงกันหรือดีกว่าสำหรับหลายดอลลาร์ราคาถูกกว่า

ข้อสรุป

เมื่อคุณเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์ขั้นตอนต่อไปคือการออกแบบวงจรไมโครคอนโทรลเลอร์และเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่อพ่วงทั้งหมด ฉันจะอภิปรายหัวข้อนั้นสำหรับบทความถัดไปของฉันในซีรี่ส์นี้

ต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการออกแบบผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์หรือไม่ จากนั้นตรวจสอบคู่มือรายละเอียดสองส่วนของฉันวิธีการพัฒนาและสร้างต้นแบบผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ใหม่

หุ้น

แสดงความคิดเห็น