12 thông số cần xem xét khi chọn vi điều khiển cho sản phẩm của bạn - 💡 Fix My Ideas

12 thông số cần xem xét khi chọn vi điều khiển cho sản phẩm của bạn

12 thông số cần xem xét khi chọn vi điều khiển cho sản phẩm của bạn


Tác Giả: Ethan Holmes, 2019

Phần lớn các sản phẩm điện tử đòi hỏi một bộ vi điều khiển hoặc bộ vi xử lý để phục vụ như bộ não. Đối với các sản phẩm tiên tiến cần khả năng xử lý tốc độ cao (nghĩa là điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng) thì cần có bộ vi xử lý, nếu không thì vi điều khiển thường là giải pháp tốt nhất. Ví dụ, Arduino dựa trên bộ vi điều khiển và Raspberry Pi dựa trên bộ vi xử lý.

Nhiều khả năng thiết kế điện tử của bạn sẽ cần một vi điều khiển. Nói chung, một vi điều khiển có thể được coi là một máy tính được xây dựng trên một mạch tích hợp duy nhất có chứa bộ xử lý, bộ nhớ và các thiết bị ngoại vi khác nhau. Có rất nhiều sự lựa chọn cho vi điều khiển, có lẽ là vô số lựa chọn.

Mặc dù tìm kiếm trên Google có thể giúp bạn đi đúng hướng, tôi khuyên bạn nên tìm kiếm vi điều khiển trên các nhà phân phối linh kiện điện tử lớn như Digikey, Arrow và Mouser. Điều này sẽ cho phép bạn thu hẹp tìm kiếm của bạn chỉ còn các bộ vi điều khiển đang tích cực có sẵn. Nó cũng cho phép bạn nhanh chóng so sánh giá cả.

Khi bắt đầu một dự án, một ý tưởng hay là vẽ sơ đồ khối của hệ thống mà bạn hình dung. Những thứ bạn sẽ kết nối với vi điều khiển?

Một sơ đồ khối hệ thống là vô giá đối với kế hoạch ban đầu này và có thể cho bạn biết có bao nhiêu chân đầu vào và đầu ra (I / O) và các cổng giao tiếp nối tiếp là cần thiết cho dự án.

Vi điều khiển có thể bao gồm nhiều loại thiết bị ngoại vi. Danh sách sau đây là một số tính năng có thể tìm thấy trên các bộ vi điều khiển hiện đại.

Bộ nhớ: Hầu hết các bộ vi điều khiển hiện có ngày nay bao gồm bộ nhớ FLASH và RAM tích hợp. FLASH là bộ nhớ không bay hơi được sử dụng để lưu trữ chương trình và RAM là bộ nhớ dễ bay hơi được sử dụng để lưu trữ tạm thời. Một số bộ vi điều khiển cũng bao gồm bộ nhớ EEPROM để lưu trữ dữ liệu vĩnh viễn.

Đầu vào và đầu ra mục đích chung kỹ thuật số (GPIO): Đây là các chân mức logic được sử dụng cho đầu vào và đầu ra. Nói chung, chúng có thể chìm hoặc nguồn lên đến vài chục millamp và có thể được cấu hình là cống mở hoặc kéo đẩy.

Đầu vào tương tự: Hầu hết các bộ vi điều khiển có khả năng đọc chính xác điện áp tương tự. Tín hiệu tương tự được lấy mẫu bởi vi điều khiển thông qua Bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC).

Đầu ra tương tự: Tín hiệu tương tự có thể được tạo ra bởi vi điều khiển thông qua bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự (DAC) hoặc bộ tạo điều chế độ rộng xung (PWM). Không phải tất cả các bộ vi điều khiển đều bao gồm một bộ vi xử lý nhưng chúng cung cấp khả năng của PWM.

Trong Lập trình mạch (ISP): ISP cho phép bạn lập trình một vi điều khiển trong khi nó được cài đặt trong mạch ứng dụng, thay vì phải gỡ bỏ nó để lập trình. Hai giao thức ISP phổ biến nhất là JTAG và SWD.

Không dây: Nếu sản phẩm của bạn cần khả năng không dây thì có sẵn các bộ vi điều khiển chuyên dụng cung cấp Bluetooth, WiFi, ZigBee và các tiêu chuẩn không dây khác.

Truyền thông nối tiếp

Tất cả các vi điều khiển cung cấp một số loại truyền thông nối tiếp. Các giao thức truyền thông nối tiếp khác nhau thường được cung cấp với vi điều khiển được mô tả dưới đây:

Bộ phát nhận không đồng bộ phổ (UART) là một cổng nối tiếp truyền các từ kỹ thuật số, thường có độ dài 7 đến 8 bit, giữa một bit bắt đầu và một bit chẵn lẻ tùy chọn và một hoặc hai bit stop. Một UART thường được sử dụng cùng với các tiêu chuẩn khác như RS-232 hoặc RS-485.

UART là loại truyền thông nối tiếp lâu đời nhất. UART là một giao thức không đồng bộ có nghĩa là không có tín hiệu đồng hồ. Nhiều bộ vi điều khiển cũng bao gồm một phiên bản đồng bộ của UART được gọi là USART.

Giao diện ngoại vi nối tiếp (SPI): SPI được sử dụng để liên lạc nối tiếp khoảng cách ngắn giữa vi điều khiển và các thiết bị ngoại vi. SPI là một giao thức đồng bộ có nghĩa là nó bao gồm tín hiệu đồng hồ để định thời gian. SPI là một tiêu chuẩn 4 dây bao gồm dữ liệu vào, ra dữ liệu, đồng hồ và tín hiệu chọn chip.

Mạch tích hợp liên (I2C): I2C cũng được viết là I2C là bus nối tiếp 2 dây được sử dụng để liên lạc giữa vi điều khiển và các chip khác trên bo mạch. Giống như SPI, I2C cũng là một giao thức đồng bộ. Tuy nhiên, không giống như SPI, I2C sử dụng một dòng duy nhất cho cả dữ liệu vào và dữ liệu ra. Ngoài ra, thay vì tín hiệu chọn chip, I2C sử dụng một địa chỉ duy nhất cho mỗi thiết bị ngoại vi. I2C có lợi thế là chỉ sử dụng 2 dây, nhưng nó chậm hơn SPI.

Universal serial Bus (USB) là một tiêu chuẩn quen thuộc với hầu hết mọi người. USB là một trong những giao thức truyền thông nối tiếp nhanh nhất. Nó thường được sử dụng để kết nối các thiết bị ngoại vi đòi hỏi lượng truyền dữ liệu lớn.

Mạng khu vực điều khiển (CAN) là một tiêu chuẩn truyền thông nối tiếp được phát triển để sử dụng trong các ứng dụng ô tô.

Lõi vi điều khiển đáng chú ý

Có một số lõi vi điều khiển có một số tiếng tăm và đáng để mô tả. Dưới đây là bốn trong số những người phổ biến nhất:

ARM Cortex-M

Dòng ARM Cortex M 32 bit là một trong những lõi vi điều khiển được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. ARM không thực sự sản xuất và bán vi điều khiển, thay vào đó họ cấp phép kiến ​​trúc của họ cho các nhà sản xuất chip khác.

Nhiều công ty cung cấp các bộ vi điều khiển Cortex-M bao gồm ST Vi điện tử, Chất bán dẫn Freescale, Phòng thí nghiệm Silicon, Dụng cụ Texas và Atmel.

Bộ vi điều khiển dòng Cortex M là sự lựa chọn yêu thích của tôi cho các sản phẩm sẽ được đưa ra thị trường. Chúng có chi phí thấp, mạnh mẽ và được sử dụng rộng rãi.

8051

Bộ vi điều khiển 8 bit 8051 được Intel phát triển từ năm 1980. Nó là lõi vi điều khiển lâu đời nhất vẫn được sử dụng cho đến ngày nay. 8051 hiện có sẵn trong các phiên bản hiện đại nâng cao được bán bởi ít nhất 8 nhà sản xuất chất bán dẫn khác nhau. Ví dụ, chip Bluetooth Low-Energy phổ biến từ CSR (CSR101x) sử dụng lõi 8051.

PIC

PIC là một họ vi điều khiển từ Microchip. Chúng rất phổ biến và có nhiều lựa chọn. Số lượng chân, kiểu gói và lựa chọn trên các thiết bị ngoại vi chip được cung cấp trong một loạt các kết hợp gần như vô tận.

Atmel AVR

Dòng vi điều khiển được gọi là AVR từ Atmel được biết đến là bộ não trong hầu hết các phiên bản của Arduino. Vì vậy, đối với nhiều nhà sản xuất, nó có thể chuyển đổi dễ dàng từ Arduino sang vi điều khiển Atmel AVR. Tuy nhiên, tôi đã phát hiện ra rằng bạn thường có thể có được một trong những lõi khác có hiệu năng tương tự hoặc tốt hơn với giá rẻ hơn vài đô la.

Phần kết luận

Sau khi bạn chọn bộ vi điều khiển, bước tiếp theo là thiết kế mạch vi điều khiển và kết nối tất cả các thiết bị ngoại vi. Tôi sẽ thảo luận về chủ đề đó cho bài viết tiếp theo của tôi trong loạt bài này.

Bạn muốn tìm hiểu thêm về thiết kế một sản phẩm điện tử? Sau đó xem hướng dẫn hai phần chi tiết của tôi Cách phát triển và tạo nguyên mẫu một sản phẩm điện tử mới.



BạN Có Thể Quan Tâm

Thang máy Treehouse-Powered

Thang máy Treehouse-Powered


Hãy để Geek của bạn hiển thị thông qua thêu

Hãy để Geek của bạn hiển thị thông qua thêu


Các nhà sản xuất ở Cuba: DIY trở nên làm hoặc chết

Các nhà sản xuất ở Cuba: DIY trở nên làm hoặc chết


Dụng cụ lai của Ken Butler

Dụng cụ lai của Ken Butler