דרכים לבחור מיקרו-בקר הטוב ביותר לפרויקטים מבוססי מיקרו-בקר

האם אתה יודע לבחור את המיקרו-בקר הטוב ביותר לפרויקטים מבוססי מיקרו-בקר? בחירת המיקרו-בקר המתאים ליישום נתון היא אחת ההחלטות הקריטיות ביותר, השולטות בהצלחת המשימה או כישלונה.

יש הבדל סוגי מיקרו-בקרים זמין ואם החלטתם באיזו סדרה להשתמש, תוכלו להתחיל בקלות בעיצוב מערכת משובצת משלכם. על המהנדסים להיות בעלי קריטריונים משלהם על מנת לבצע את הבחירה הנכונה.

כאן במאמר זה נדון בשיקולים הבסיסיים בבחירת מיקרו-בקר.

מיקרו-בקרים לתכנון מערכות משובצות

במקרים רבים, במקום להיות בעל ידע מפורט אודות מיקרו-בקר מתאים לפרויקט, אנשים בדרך כלל בוחרים באופן אקראי מיקרו-בקר. אולם זה רעיון רע.

העדיפות העיקרית לבחירת מיקרו-בקר היא לקבל מידע על המערכת כמו תרשים בלוקים, תרשים זרימה וציוד היקפי / קלט / פלט.

להלן 7 הדרכים המובילות שבהן יש לבצע כדי להבטיח שנבחר המיקרו-בקר הנכון.

בחירת סיביות של מיקרו-בקר

המיקרו-בקרים זמינים בקצבי סיביות שונים כמו 8 סיביות, 16 סיביות ו -32 סיביות. מספר הביטים מתייחס לגודל קווי הנתונים המגבילים את הנתונים. בחירת מיקרו-בקר מיטבי לתכנון מערכות משובצות, חשוב מבחינת בחירת סיביות. הביצועים של המיקרו-בקר גדלים עם גודל הסיביות.

מיקרו-בקרים של 8 סיביות :

מיקרו-בקרים 8 סיביות

למיקרו-בקרים של 8 סיביות יש 8 קווי נתונים שיכולים לשלוח ולקבל נתונים של 8 סיביות בכל פעם. אין לו פונקציות נוספות כמו קריאה / כתיבה תקשורת טורית וכו 'אלה בנויים עם פחות זיכרונות על שבב ולכן משמשים ליישומים קטנים יותר. הם זמינים בעלות זולה יותר. עם זאת, במקרה שמורכבות הפרויקט שלך תגדל, עבור למיקרו-בקר נוסף של ביט קטן יותר.

מיקרו-בקר של 16 סיביות:

מיקרו-בקר 16 ביט

לבקרי 16 סיביות יש קווי 16 נתונים שיכולים לשלוח ולקבל נתוני 16 סיביות בכל פעם. אין לו פונקציות נוספות בהשוואה לבקרי 32 סיביות. זה כמו מיקרו-בקר 8 סיביות, אך הוא מתווסף עם מעט תכונות נוספות.

הביצועים של מיקרו-בקר 16 סיביות מהירים יותר מבקרי 8 סיביות וזה חסכוני. זה חל על יישומים קטנים יותר. זו גרסה מתקדמת של בקרי מיקרו 8 ביט.

מיקרו-בקר 32 סיביות :

מיקרו-בקר 32 סיביות

למיקרו-בקרים של 32 סיביות יש קווי 32-נתונים המשמשים למשלוח וקבלה של 32 סיביות בכל פעם. למיקרו-בקרים 32 יש כמה עתידיים נוספים כמו SPI, I2C, יחידות נקודה צפה ופונקציות הקשורות לתהליך.

בקרי המיקרו 32 סיביות בנויים עם טווח מרבי של זיכרונות על שבב ולכן משמשים ליישומים גדולים יותר. הביצועים מהירים מאוד וחסכוניים. הם גרסה מתקדמת של בקרי מיקרו 16 ביט.

בחירה משפחתית של מיקרו-בקר

ישנם מספר ספקים המייצרים ארכיטקטורות שונות של מיקרו-בקר. מכאן שלכל מיקרו-בקר יש הוראות הדרכה וערכת רישום ייחודית ואין שני מיקרו-בקרים דומים זה לזה.

תוכנית או קוד שנכתבו עבור מיקרו-בקר אחד לא יפעלו על מיקרו-בקר אחר. פרויקטים שונים המבוססים על מיקרו-בקר דורשים משפחות שונות של מיקרו-בקרים.

משפחות שונות של מיקרו-בקרים הן 8051 משפחות, משפחת AVR, משפחת ARM, משפחת PIC ורבים אחרים.

משפחת AVR של מיקרו-בקרים

משפחת AVR של מיקרו-בקרים

מיקרו בקר AVR מקבל גודל הוראות של 16 ביט או 2 בתים. הוא מורכב מזיכרון פלאש המכיל את כתובת ה- 16 סיביות. כאן ההוראות נשמרות ישירות.

מיקרו בקרי AVR-ATMega8, ATMega32 נמצאים בשימוש נרחב.

משפחת PIC של מיקרו-בקרים

משפחת PIC של מיקרו-בקרים

מיקרו-בקר PIC כל הוראה מקבל הוראות 14 סיביות. זיכרון הבזק יכול לאחסן כתובת של 16 סיביות. אם 7 סיביות ראשונות מועברות לזיכרון הבזק, ניתן לשמור את הסיביות הנותרות מאוחר יותר.

אולם אם עוברים 8 סיביות, 6 הסיביות הנותרות מבוזבזות. בנימה קלה, זה תלוי למעשה בספקי הייצור.

לפיכך, בחירת משפחה נכונה של מיקרו-בקר לעיצוב מערכת משובצת חשובה מאוד בתהליך.

בחירת אדריכלות של מיקרו-בקר

המונח 'אדריכלות' מגדיר שילוב של ציוד היקפי המשמש לביצוע המשימות. ישנם שני סוגים של ארכיטקטורת מיקרו-בקר לפרויקטים מבוססי מיקרו-בקר.

מאדריכלות נוימן

אדריכלות פון נוימן ידועה גם בשם אדריכלות פרינסטון. בארכיטקטורה זו המעבד מתקשר עם אוטובוס נתונים וכתובות יחיד, ל- RAM ול- ROM. המעבד מביא את ההוראות מ- RAM ו- ROM בו זמנית.

פון-נוימן אדריכלות

הוראות אלה מבוצעות ברצף דרך אוטובוס יחיד ומכאן שלוקח יותר זמן לבצע כל הוראה. לפיכך אנו יכולים לומר כי התהליך של ארכיטקטורת פון ניומן הוא איטי מאוד.

אדריכלות הרווארד

בארכיטקטורה של הרווארד, למעבד שני אוטובוסים נפרדים, שהם אוטובוס כתובות ואפיק נתונים כדי לתקשר עם ה- RAM וה- ROM. המעבד מביא ומבצע את ההוראות מזיכרונות ה- RAM וה- ROM דרך אוטובוס נתונים ואוטובוס כתובות נפרדים, ולכן לוקח פחות זמן לבצע כל הוראה, מה שהופך את האדריכלות הזו לפופולארית ביותר.

אדריכלות הרווארד

לפיכך, עבור כל תכנון מערכת משובץ, המיקרו-בקר הטוב ביותר הוא בעיקר זה עם ארכיטקטורת הרווארד.

הוראות בחר בחירת מיקרו-בקר

מערך ההוראות הוא קבוצה של הוראות בסיסיות כמו חשבון, מותנה, לוגי וכו 'המשמשות לביצוע פעולות בסיסיות במיקרו-בקר. ארכיטקטורת מיקרו-בקר עובדת על בסיס מערך ההוראות.

עבור כל הפרויקטים המבוססים על מיקרו-בקר, ניתן לקבל מיקרו-בקרים המבוססים על ערכת הוראות RISC או CISC.

אדריכלות מבוססת RISC

RISC מייצג מחשב עם ערכת הוראות מופחתת. ערכת הוראות RISC מבצעת את כל הפעולות החשבוניות, ההגיוניות, המותנות, בוליאניות במחזור הוראות אחד או שניים. טווח מערך ההוראות של RISC הוא<100.

אדריכלות מבוססת RISC

מכונה מבוססת RISC מבצעת הוראות מהר יותר מכיוון שאין שכבת מיקרו-קוד. ארכיטקטורת RISC מכילה פעולות אחסון עומסים מיוחדות המשמשות להעברת הנתונים מרשמים וזיכרון פנימיים.

שבב RISC מיוצר עם מספר קטן יותר של טרנזיסטורים, ולכן העלות נמוכה. לכל תכנון מערכת משובץ, עדיף בעיקר שבב RISC.

אדריכלות מבוססת CISC

CISC מייצג מחשב ערכת הוראות מורכב. מערך ההוראות של CISC לוקח ארבעה מחזורי הוראה או יותר בכדי לבצע את כל ההוראות החשבוניות, ההגיוניות, המותנות והבוליאניות. הטווח של ערכת הוראות CISC הוא> 150.

אדריכלות מבוססת CISC

מכונה מבוססת CISC מבצעת את ההוראות בקצב איטי יותר בהשוואה לארכיטקטורת RISC, מכיוון שכאן ההוראות מומרות לגודל קוד קטן לפני ביצוען.

בחירת זיכרון של המיקרו-בקר

בחירת הזיכרון חשובה מאוד בבחירת המיקרו-בקר הטוב ביותר, מכיוון שביצועי המערכת תלויים בזיכרונות.

כל מיקרו-בקר יכול להכיל כל סוג של זיכרונות שהם:
 זיכרון On-Chip
 זיכרון מחוץ לשבב

זיכרון על שבב וזיכרון מחוץ לשבב

זיכרון על שבב

זיכרון שבב מתייחס לכל זיכרון כמו RAM, ROM שמוטמע על שבב המיקרו-בקר עצמו. ROM הוא סוג של התקן אחסון שיכול לאחסן לצמיתות את הנתונים והיישום בתוכו.

זיכרון RAM הוא סוג של זיכרון המשמש לאחסון הנתונים והתוכניות על בסיס זמני. בקרי מיקרו עם זיכרון שבב מציעים עיבוד נתונים במהירות גבוהה אך זיכרון האחסון מוגבל. אז משתמשים במיקרו-בקרים מחוץ לשבב כדי להשיג את יכולות האחסון הגבוהות בזיכרון.

זיכרון מחוץ לשבב

זיכרון מחוץ לשבב מתייחס לכל זיכרון כמו ROM, RAM ו- EEPROM המחוברים חיצונית. הזיכרונות החיצוניים נקראים לפעמים זיכרונות משניים המשמשים לאחסון כמות גדולה של נתונים.

בשל בקרת זיכרון חיצונית זו מהירות מופחתת בזמן אחזור ואחסון הנתונים. זיכרון חיצוני זה זקוק לחיבורים חיצוניים ולכן מורכבות המערכת עולה.

בחירת שבב של מיקרו-בקר

בחירת שבב חשובה מאוד בפיתוח a פרויקט מבוסס מיקרו-בקר . ה- IC פשוט נקרא חבילה. המעגלים המשולבים מוגנים כדי לאפשר טיפול קל ולהגן על המכשירים מפני נזקים. מעגלים משולבים מורכבים מאלפי רכיבים בסיסיים באלקטרוניקה כגון טרנזיסטורים, דיודות, נגדים, קבלים.

המיקרו-בקרים זמינים בסוגים רבים ושונים של חבילות IC ולכל אחד מהם היתרון והחסרון שלהם. ה- IC הפופולרי ביותר הוא חבילת שורה כפולה (DIP), משמש בעיקר בכל תכנון מערכת משובץ.

DIP (כפול בשורה) מיקרו-בקר

1. DIP (חבילת שורה כפולה)
2. SIP (חבילה אחת בשורה)
3. SOP (חבילת מתאר קטנה)
4. QFP (חבילה מרובעת)
5. PGA (מערך פינים)
6. BGA (מערך רשת כדור)
7. TQFP (חבילה שטוחה פח)

בחירת IDE של המיקרו-בקר

IDE מייצג סביבת פיתוח משולבת ומדובר ביישום תוכנה המשמש ברוב הפרויקטים מבוססי המיקרו-בקר. IDE מורכב בדרך כלל מעורך קוד מקור, מהדר, מתורגמן ואיתור באגים. הוא משמש לפיתוח היישומים המוטבעים. IDE משמש לתכנות מיקרו-בקר.

בחירת IDE של מיקרו-בקרים

IDE מורכב מהרכיבים הבאים: -

עורך קוד המקור
מַהְדֵר
מנפה
קישורים
מְתוּרגְמָן
ממיר קבצי Hex

עוֹרֵך

עורך קוד המקור הוא עורך טקסט שתוכנן במיוחד עבור המתכנתים לכתוב את קוד המקור של היישומים.

מַהְדֵר

מהדר הוא תוכנית שמתרגמת את השפה ברמה הגבוהה (C, Embedded C) לשפה ברמת המכונה (פורמט 0 'ו- 1). המהדר סורק תחילה את כל התוכנית ואז מתרגם את התוכנית לקוד המחשב אשר יבוצע על ידי המחשב.

ישנם שני סוגים של מהדרים: -

מהדר מקומי

כאשר תוכנית היישומים מפותחת ומורכבת על אותה מערכת, היא מכונה מהדר מקומי. EX: C, JAVA, אורקל.

מהדר צולב

כאשר תוכנית היישומים מפותחת במערכת מארחת ומורכבת במערכת היעד, היא מכונה מהדר צולב. כל הפרויקטים מבוססי המיקרו-בקר מפותחים על ידי המהדר הצלב. Ex Embedded C, להרכיב, מיקרו-בקרים.

מנפה

ניפוי באגים הוא תוכנית המשמשת לבדיקה ולניפוי באגים בתוכניות האחרות כגון תוכנית היעד. ניפוי באגים הוא תהליך של איתור והפחתה של מספר באגים או פגמים בתוכנית.

קישורים

המקשר הוא תוכנית שלוקחת קובץ אובייקטיבי אחד או יותר מהמהדר ומשלב אותם לתוכנית ההפעלה היחידה.

מְתוּרגְמָן

מתורגמן הוא חלק מהתוכנה שממיר את השפה ברמה הגבוהה לשפה הקריאה במכונה שורה אחר שורה. כל הוראת קוד מתפרשת ומבוצעת בנפרד באופן רציף. אם נמצאה שגיאה כלשהי בחלק מההוראות, היא תפסיק את פרשנות הקוד.

מיקרו-בקר שונה עם יישומים

להלן סיכום של טבלה המספקת מידע אודות מיקרו-בקרים שונים והפרויקטים בהם הם יכולים לשמש.

מיקרו-בקרים שונים ליישומים שונים

מוכן לבחור את המיקרו-בקר הטוב ביותר לפרויקט שלך? אנו מקווים שעד עכשיו, בטח תהיה לך תמונה ברורה בראש שלך, לגבי איזה מיקרו-בקר הולך להיות המתאים ביותר למערכת המשובצת שלך. לעיונך, מגוון של פרויקטים משובצים ניתן למצוא באתר edgefxkits.

הנה שאלה בסיסית עבורך - עבור מרבית הפרויקטים מבוססי המיקרו-בקר, המשלבים את כל התכונות הטובות ביותר שהזכרנו לעיל, איזו משפחת מיקרו-בקר עדיפה בעיקר ומדוע?

אנא תן את תשובותיך יחד עם משובך בסעיף ההערות המופיע להלן.

נקודות זכות:

מיקרו-בקרים של 8 סיביות על ידי קו מהיר
מיקרו-בקר 16 ביט מאת תעשייה ישירה
מיקרו-בקר 32 ביט מאת קו מהיר
משפחת AVR של מיקרו-בקרים מאת אלקטרולין
משפחת PIC של מיקרו-בקרים מאת מהנדס מוסך
אדריכלות הרווארד מאת eecatalog.com
אדריכלות מבוססת RISC מאת electronicsweekly.com
אדריכלות מבוססת CISC מאת studydroid.com
DIP (כפול בשורה) מיקרו-בקר מאת t2.gstatic.com