Savez-vous comment sélectionner le meilleur microcontrôleur pour les projets basés sur des microcontrôleurs? La sélection du microcontrôleur approprié pour une application donnée est l'une des décisions les plus critiques, qui contrôle le succès ou l'échec de la tâche.
Ils sont différents types de microcontrôleurs disponible et si vous avez décidé de la série à utiliser, vous pouvez facilement démarrer votre propre conception de système embarqué. Les ingénieurs doivent avoir leurs propres critères afin de faire le bon choix.
Ici, dans cet article, nous allons discuter des considérations de base dans le choix d'un microcontrôleur.
Microcontrôleurs pour la conception de systèmes embarqués
Dans de nombreux cas, au lieu d'avoir une connaissance détaillée d'un microcontrôleur approprié pour le projet, les gens choisissent souvent au hasard un microcontrôleur. C'est cependant une mauvaise idée.
La priorité absolue pour choisir un microcontrôleur est d'avoir des informations sur le système telles que le schéma de principe, l'organigramme et les périphériques d'entrée / sortie.
Voici les 7 principales méthodes à suivre pour vous assurer que le bon microcontrôleur est sélectionné.
Sélection de bits du microcontrôleur
Les microcontrôleurs sont disponibles dans différents débits binaires tels que 8 bits, 16 bits et 32 bits. Le nombre de bits fait référence à la taille des lignes de données qui limitent les données. Le choix d'un meilleur microcontrôleur pour la conception de systèmes embarqués est important en termes de sélection de bits. Les performances du microcontrôleur augmentent avec la taille des bits.
Microcontrôleurs 8 bits :
Microcontrôleurs 8 bits
Les microcontrôleurs 8 bits ont 8 lignes de données qui peuvent envoyer et recevoir des données 8 bits à la fois. Il n’a pas de fonctions supplémentaires telles que la communication série lecture / écriture, etc. Celles-ci sont construites avec moins de mémoires sur puce et sont donc utilisées pour des applications plus petites. Ils sont disponibles à moindre coût. Cependant, au cas où la complexité de votre projet augmenterait, optez pour un autre microcontrôleur à bit plus élevé.
Microcontrôleur 16 bits:
Microcontrôleur 16 bits
Les contrôleurs 16 bits ont 16 lignes de données qui peuvent envoyer et recevoir des données 16 bits à la fois. Il n’a pas de fonctions supplémentaires par rapport aux contrôleurs 32 bits. C'est la même chose que le microcontrôleur 8 bits mais il est ajouté avec quelques fonctionnalités supplémentaires.
Les performances d'un microcontrôleur 16 bits sont plus rapides que les contrôleurs 8 bits et sont rentables. Il est applicable pour les petites applications. Il s'agit d'une version avancée des microcontrôleurs 8 bits.
Microcontrôleur 32 bits :
Microcontrôleur 32 bits
Les microcontrôleurs 32 bits ont 32 lignes de données qui sont utilisées pour envoyer et recevoir des données 32 bits à la fois. Les 32 microcontrôleurs ont des futurs supplémentaires comme SPI, I2C, des unités à virgule flottante et des fonctions liées aux processus.
Les microcontrôleurs 32 bits sont construits avec une plage maximale de mémoires sur puce et sont donc utilisés pour des applications plus importantes. La performance est très rapide et rentable. Il s'agit d'une version avancée des microcontrôleurs 16 bits.
Sélection de la famille du microcontrôleur
Il existe plusieurs fournisseurs qui fabriquent différentes architectures de microcontrôleur. Par conséquent, chaque microcontrôleur a une instruction et un ensemble de registres uniques et aucun microcontrôleur n'est similaire l'un à l'autre.
Un programme ou un code écrit pour un microcontrôleur ne fonctionnera pas sur l'autre microcontrôleur. Différents projets basés sur des microcontrôleurs nécessitent différentes familles de microcontrôleurs.
Différentes familles de microcontrôleurs sont la famille 8051, la famille AVR, la famille ARM, la famille PIC et bien d'autres.
Famille de microcontrôleurs AVR
Famille de microcontrôleurs AVR
Un microcontrôleur AVR accepte une taille d'instruction de 16 bits ou 2 octets. Il se compose d'une mémoire flash qui contient l'adresse 16 bits. Ici, les instructions sont stockées directement.
Microcontrôleurs AVR-ATMega8, ATMega32 sont largement utilisés.
Famille PIC de microcontrôleurs
Famille PIC de microcontrôleurs
Un microcontrôleur PIC chaque instruction accepte une instruction de 14 bits. La mémoire flash peut stocker une adresse de 16 bits. Si les 7 premiers bits sont transmis à la mémoire flash, les bits restants peuvent être stockés ultérieurement.
Cependant, si 8 bits sont passés, les 6 bits restants sont perdus. Sur une note légère, cela dépend en fait des fournisseurs de fabrication.
Ainsi, la sélection d'une famille appropriée de microcontrôleurs pour la conception du système intégré est très importante dans le processus.
Sélection de l'architecture du microcontrôleur
Le terme «architecture» définit une combinaison de périphériques qui sont utilisés pour effectuer les tâches. Il existe deux types d'architecture de microcontrôleur pour les projets basés sur des microcontrôleurs.
De Neumann Architecture
L'architecture de Von Neumann est également connue sous le nom d'architecture de Princeton. Dans cette architecture, la CPU communique avec un seul bus de données et d'adresses, vers la RAM et la ROM. Le processeur récupère les instructions de la RAM et de la ROM simultanément.
Architecture de Von-Neumann
Ces instructions sont exécutées séquentiellement via un seul bus et il faut donc plus de temps pour exécuter chaque instruction. On peut donc dire que le processus de l'architecture Von Newman est très lent.
Architecture de Harvard
Dans l'architecture de Harvard, la CPU a deux bus séparés qui sont le bus d'adresse et le bus de données pour communiquer avec la RAM et la ROM. L'UC récupère et exécute les instructions des mémoires RAM et ROM via un bus de données et un bus d'adresses séparés, ce qui rend l'exécution de chaque instruction plus rapide, ce qui rend cette architecture très populaire.
Architecture de Harvard
Ainsi, pour toute conception de système embarqué, le meilleur microcontrôleur est principalement celui avec l'architecture Harvard.
Sélection du jeu d'instructions du microcontrôleur
Le jeu d'instructions est un ensemble d'instructions de base telles que l'arithmétique, les conditions, la logique, etc. qui sont utilisées pour effectuer des opérations de base dans le microcontrôleur. L'architecture du microcontrôleur fonctionne sur la base d'un jeu d'instructions.
Pour tous les projets basés sur des microcontrôleurs, des microcontrôleurs basés sur le jeu d'instructions RISC ou CISC sont disponibles.
Architecture basée sur RISC
RISC signifie ordinateur à jeu d'instructions réduit. Un jeu d'instructions RISC effectue toutes les opérations arithmétiques, logiques, conditionnelles et booléennes en un ou deux cycles d'instructions. La plage du jeu d'instructions RISC est<100.
Architecture basée sur RISC
Une machine basée sur RISC exécute les instructions plus rapidement car il n'y a pas de couche de microcode. L'architecture RISC contient des opérations de stockage de chargement spéciales qui sont utilisées pour déplacer les données des registres internes et de la mémoire.
Une puce RISC est faite avec un nombre moindre de transistors, donc le coût est faible. Pour toute conception de système embarqué, une puce RISC est principalement préférée.
Architecture basée sur le CISC
CISC signifie ordinateur à jeu d'instructions complexe. Le jeu d'instructions CISC nécessite quatre cycles d'instructions ou plus pour exécuter toutes les instructions arithmétiques, logiques, conditionnelles et booléennes. La plage d'un jeu d'instructions CISC est> 150.
Architecture basée sur le CISC
Une machine basée sur CISC exécute les instructions à un rythme plus lent que l'architecture RISC, car ici les instructions sont converties en code de petite taille avant d'être exécutées.
Sélection de la mémoire du microcontrôleur
La sélection de la mémoire est très importante dans le choix du meilleur microcontrôleur, car les performances du système dépendent des mémoires.
Chaque microcontrôleur peut contenir n'importe quel type de mémoire, qui sont:
Mémoire sur puce
Mémoire hors puce
Mémoire sur puce et hors puce
Mémoire sur puce
La mémoire sur puce fait référence à toute mémoire telle que la RAM, la ROM intégrée à la puce du microcontrôleur elle-même. Une ROM est un type de périphérique de stockage qui peut stocker en permanence les données et l'application qu'elle contient.
Une mémoire RAM est un type de mémoire utilisé pour stocker les données et les programmes sur une base temporaire. Les microcontrôleurs avec mémoire intégrée offrent un traitement de données à haute vitesse mais la mémoire de stockage est limitée. Ainsi, des microcontrôleurs hors puce sont utilisés pour atteindre les capacités de stockage mémoire élevées.
Mémoire Off-Chip
La mémoire hors puce fait référence à toute mémoire comme la ROM, la RAM et l'EEPROM qui sont connectées en externe. Les mémoires externes sont parfois appelées mémoires secondaires qui sont utilisées pour stocker une grande quantité de données.
En raison de cette vitesse des contrôleurs de mémoire externe est réduite lors de la récupération et du stockage des données. Cette mémoire externe nécessite des connexions externes, ce qui augmente la complexité du système.
Sélection de puce du microcontrôleur
La sélection des puces est très importante dans le développement d'un projet basé sur un microcontrôleur . Le CI s'appelle simplement un package. Les circuits intégrés sont blindés pour permettre une manipulation aisée et protéger les appareils contre les dommages. Les circuits intégrés sont constitués de milliers de composants de base en électronique tels que transistors, diodes, résistances, condensateurs.
Les microcontrôleurs sont disponibles dans de nombreux types de boîtiers de circuits intégrés et chacun a ses propres avantages et inconvénients. Le CI le plus populaire est le Ensemble double en ligne (DIP), utilisé principalement dans toute conception de système embarqué.
Microcontrôleur DIP (double en ligne)
1. DIP (double paquet en ligne)
2. SIP (package en ligne unique)
3. SOP (petit paquetage)
4. QFP (paquet plat quad)
5. PGA (Pin Grid Array)
6. BGA (Ball Grid Array)
7. TQFP (Tin Quad Flat Package)
Sélection IDE du microcontrôleur
IDE signifie environnement de développement intégré et il s'agit d'une application logicielle utilisée dans la plupart des projets basés sur des microcontrôleurs. L'EDI se compose normalement d'un éditeur de code source, d'un compilateur, d'un interpréteur et d'un débogueur. Il est utilisé pour développer les applications embarquées. IDE est utilisé pour programmer un microcontrôleur.
Sélection IDE de microcontrôleurs
Un IDE se compose des éléments suivants: -
Éditeur de code source
Compilateur
Débogueur
Liens
Interprète
Convertisseur de fichier hexadécimal
Éditeur
L'éditeur de code source est un éditeur de texte spécialement conçu pour que les programmeurs écrivent le code source des applications.
Compilateur
Un compilateur est un programme qui traduit le langage de haut niveau (C, Embedded C) en langage de niveau machine (format 0 'et 1). Le compilateur analyse d'abord le programme entier, puis traduit le programme dans le code machine qui sera exécuté par l'ordinateur.
Il existe deux types de compilateurs: -
Compilateur natif
Lorsque le programme d'application est développé et compilé sur le même système, il est appelé compilateur natif. EX: C, JAVA, Oracle.
Compilateur croisé
Lorsque le programme d'application est développé sur un système hôte et compilé sur le système cible, il est appelé un compilateur croisé. Tous les projets basés sur des microcontrôleurs sont développés par le compilateur croisé. Ex Embedded C, assembler, microcontrôleurs.
Débogueur
Un débogueur est un programme utilisé pour tester et déboguer les autres programmes tels que le programme cible. Le débogage est un processus de recherche et de réduction du nombre de bogues ou de défauts dans le programme.
Liens
L'éditeur de liens est un programme qui prend un ou plusieurs fichiers objectifs du compilateur et les combine en un seul programme exécutable.
Interprète
Un interprète est un élément du logiciel qui convertit le langage de haut niveau en langage lisible par machine d'une manière ligne par ligne. Chaque instruction du code est interprétée et exécutée séparément de manière séquentielle. Si une erreur est trouvée dans une partie de l'instruction, cela arrêtera l'interprétation du code.
Différents microcontrôleurs avec applications
Voici un résumé d'un tableau donnant des informations sur les différents microcontrôleurs et les projets dans lesquels ils peuvent être utilisés.
Différents microcontrôleurs pour différentes applications
Êtes-vous prêt à choisir le meilleur microcontrôleur pour votre projet? Nous espérons que vous devez maintenant avoir une idée claire du microcontrôleur qui conviendra le mieux à votre système embarqué. Pour votre information, une variété de projets embarqués peuvent être trouvés sur le site Web de edgefxkits.
Voici une question de base pour vous - Pour la plupart des projets basés sur des microcontrôleurs, combinant toutes les meilleures fonctionnalités que nous avons mentionnées ci-dessus, quelle famille de microcontrôleurs est la plus préférée et pourquoi?
Veuillez donner vos réponses ainsi que vos commentaires dans la section des commentaires ci-dessous.
Crédits photo:
Microcontrôleurs 8 bits par rapidonline
Microcontrôleur 16 bits par industrie directe
Microcontrôleur 32 bits par rapidonline
Famille de microcontrôleurs AVR par électroline
Famille PIC de microcontrôleurs par ingénieur garage
Architecture de Harvard par eecatalog.com
Architecture basée sur RISC par Electronicsweekly.com
Architecture basée sur le CISC par studydroid.com
Microcontrôleur DIP (double en ligne) par t2.gstatic.com
