Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

为您的产品选择微控制器时需要考虑的12个规格

绝大多数电子产品需要微控制器或微处理器作为大脑。对于需要高速处理能力的高级产品(即智能手机或平板电脑),则需要微处理器,否则微控制器通常是最佳解决方案。例如,Arduino基于微控制器,Raspberry Pi基于微处理器。

您的电子设计很可能需要一个微控制器。通常,微控制器可以被认为是构建在包含处理器,存储器和各种外围设备的单个集成电路上的计算机。微控制器有很多选择,可能是绝大多数选择。

尽管在Google上搜索可以引导您朝着正确的方向发展,但我建议您在主要的电子元件分销商(如Digikey,Arrow和Mouser)上搜索微控制器。这样您就可以将搜索范围缩小到只有主动可用的微控制器。它还允许您快速比较价格。

在项目开始时,最好绘制您想象的系统的框图。您要连接微控制器的是什么类型的东西?

系统框图对于此早期规划非常有用,可以告诉您项目需要多少输入和输出(I / O)引脚和串行通信端口。

微控制器可包括各种外围设备。以下列表是现代微控制器中可以找到的一些功能。

内存:目前大多数微控制器都包含内置FLASH和RAM内存。 FLASH是用于程序存储的非易失性存储器,RAM是用于临时存储的易失性存储器。一些微控制器还包括用于永久存储数据的EEPROM存储器。

数字通用输入和输出(GPIO):这些是用于输入和输出的逻辑电平引脚。通常它们可以下沉或采集到几十个millamps,并且可以配置为开漏或推拉。

模拟输入:大多数微控制器都能够精确读取模拟电压。微控制器通过模数转换器(ADC)对模拟信号进行采样。

模拟输出:模拟信号可由微控制器通过数模转换器(DAC)或脉冲宽度调制(PWM)发生器产生。并非所有微控制器都包含DAC,但它们确实提供PWM功能。

在电路编程(ISP)中:ISP允许您在将微控制器安装到应用电路中时对其进行编程,而不必将其移除以进行编程。两种最常见的ISP协议是JTAG和SWD。

无线:如果您的产品需要无线功能,那么可以使用专用的微控制器,提供蓝牙,WiFi,ZigBee和其他无线标准。

串口通讯

所有微控制器都提供某种类型的串行通信。通常与微控制器一起提供的各种串行通信协议如下所述:

通用异步接收器发送器(UART)是一个串行端口,它在起始位和可选的奇偶校验位以及一个或两个停止位之间传输通常长度为7到8位的数字字。 UART通常与其他标准一起使用,例如RS-232或RS-485。

UART是最古老的串行通信类型。 UART是一种异步协议,意味着没有时钟信号。许多微控制器还包括称为USART的UART的同步版本。

串行外设接口(SPI):SPI用于微控制器和外设之间的短距离串行通信。 SPI是一种同步协议,这意味着它包含一个用于定时的时钟信号。 SPI是一种4线标准,包括数据输入,数据输出,时钟和片选信号。

内部集成电路(I2C):也称为I2C的I2C是一种2线串行总线,用于微控制器和电路板上的其他芯片之间的通信。与SPI一样,I2C也是一种同步协议。但是,与SPI不同,I2C使用单条线进行数据输入和数据输出。而不是芯片选择信号,I2C为每个外设使用唯一的地址。 I2C具有仅使用2条线的优点,但它比SPI慢。

通用串行总线(USB)是大多数人都熟悉的标准。 USB是最快的串行通信协议之一。它通常用于连接需要大量数据传输的外围设备。

控制器区域网络(CAN)是专为汽车应用而开发的串行通信标准。

值得注意的微控制器核心

有几个微控制器核心有一些声名狼借,值得描述。以下是四种最常见的:

ARM Cortex-M

32位ARM Cortex M系列是目前使用最常用的微控制器内核之一。 ARM实际上并不制造和销售微控制器,而是将其架构授权给其他芯片制造商。

许多公司都提供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场的产品的最佳选择。它们成本低,功能强大,使用广泛。

8051

8位8051微控制器是由Intel于1980年开发的。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种不同半导体制造商销售的增强型现代版本。例如,CSR(CSR101x)的流行蓝牙低功耗芯片使用8051内核。

PIC

PIC是Microchip的一系列微控制器。它们非常受欢迎,有多种选择。引脚数,封装类型和片上外设选择以几乎无穷无尽的组合形式提供。

Atmel AVR

来自Atmel的称为AVR的微控制器产品线因其在大多数Arduino版本中的大脑而闻名。因此对于许多制造商来说,从Arduino到Atmel AVR微控制器都很容易过渡。但是,我发现你通常可以获得具有相似或更好性能的其他内核之一,价格便宜几美元。

结论

一旦选择了微控制器,下一步就是设计微控制器电路并连接所有外设。我将在本系列的下一篇文章中讨论该主题。

想要了解有关设计电子产品的更多信息?然后查看我详细的两部分指南如何开发和原型化新电子产品。

分享

发表评论