Você sabe como selecionar o melhor microcontrolador para projetos baseados em microcontroladores? Selecionar o microcontrolador adequado para uma determinada aplicação é uma das decisões mais críticas, que controla o sucesso ou o fracasso da tarefa.
Existem diferentes tipos de microcontroladores disponível e se você decidiu que série usar, você pode facilmente iniciar seu próprio projeto de sistema embarcado. Os engenheiros devem ter seus próprios critérios para fazer a seleção certa.
Aqui neste artigo, discutiremos as considerações básicas na seleção de um microcontrolador.
Microcontroladores para projeto de sistema embarcado
Em muitos casos, em vez de ter um conhecimento detalhado sobre um microcontrolador adequado para o projeto, as pessoas costumam selecionar aleatoriamente um microcontrolador. No entanto, esta é uma má ideia.
A principal prioridade para escolher um microcontrolador é ter informações do sistema, como diagrama de blocos, fluxograma e periféricos de entrada / saída.
Aqui estão as 7 principais maneiras que devem ser seguidas para garantir que o microcontrolador correto seja selecionado.
Seleção de bits do microcontrolador
Os microcontroladores estão disponíveis em diferentes taxas de bits, como taxas de 8 bits, 16 bits e 32 bits. O número de bits refere-se ao tamanho das linhas de dados que limitam os dados. A escolha do melhor microcontrolador para o projeto de sistemas embarcados é importante em termos de seleção de bits. O desempenho do microcontrolador aumenta com o tamanho do bit.
Microcontroladores de 8 bits :
Microcontroladores de 8 bits
Os microcontroladores de 8 bits têm linhas de 8 bits que podem enviar e receber dados de 8 bits por vez. Ele não tem funções adicionais, como comunicação serial de leitura / gravação, etc. Elas são construídas com menos memórias no chip e, portanto, são usadas para aplicações menores. Eles estão disponíveis a um custo mais barato. No entanto, caso a complexidade do projeto aumente, escolha outro microcontrolador de bit maior.
Microcontrolador de 16 bits:
Microcontrolador de 16 bits
Os controladores de 16 bits têm linhas de 16 bits que podem enviar e receber dados de 16 bits por vez. Não tem nenhuma função adicional em comparação com controladores de 32 bits. É o mesmo que o microcontrolador de 8 bits, mas é adicionado com alguns recursos adicionais.
O desempenho de um microcontrolador de 16 bits é mais rápido do que os controladores de 8 bits e é econômico. É aplicável para aplicações menores. É uma versão avançada de microcontroladores de 8 bits.
Microcontrolador de 32 bits :
Microcontrolador de 32 bits
Os microcontroladores de 32 bits têm linhas de 32 bits que são usadas para enviar e receber dados de 32 bits por vez. Os 32 microcontroladores têm alguns futuros adicionais como SPI, I2C, unidades de ponto flutuante e funções relacionadas ao processo.
Os microcontroladores de 32 bits são construídos com alcance máximo de memórias On-chip e, portanto, são usados para aplicações maiores. O desempenho é muito rápido e econômico. Eles são uma versão avançada de microcontroladores de 16 bits.
Seleção de família de microcontrolador
Existem vários fornecedores que fabricam arquiteturas diferentes de microcontroladores. Conseqüentemente, cada microcontrolador tem uma instrução única e um conjunto de registros, e nenhum microcontrolador é semelhante um ao outro.
Um programa ou código escrito para um microcontrolador não será executado no outro microcontrolador. Diferentes projetos baseados em microcontroladores requerem diferentes famílias de microcontroladores.
Diferentes famílias de microcontroladores são a família 8051, família AVR, família ARM, família PIC e muitos mais.
Família AVR de microcontroladores
Família AVR de microcontroladores
Um microcontrolador AVR aceita instruções de tamanho de 16 bits ou 2 bytes. Consiste em memória flash que contém o endereço de 16 bits. Aqui, as instruções são armazenadas diretamente.
Microcontroladores AVR-ATMega8, ATMega32 são amplamente utilizados.
Família PIC de microcontroladores
Família PIC de microcontroladores
Um microcontrolador PIC, cada instrução aceita instruções de 14 bits. A memória flash pode armazenar endereços de 16 bits. Se os primeiros 7 bits forem passados para a memória flash, os bits restantes podem ser armazenados posteriormente.
No entanto, se 8 bits forem passados, os 6 bits restantes serão perdidos. Em uma nota leve, isso realmente depende dos fornecedores de manufatura.
Assim, a seleção de uma família adequada de microcontroladores para o projeto de sistema embarcado é muito importante no processo.
Seleção da arquitetura do microcontrolador
O termo 'arquitetura' define uma combinação de periféricos que são usados para realizar as tarefas. Existem dois tipos de arquitetura de microcontrolador para projetos baseados em microcontroladores.
Da Neumann Architecture
A Arquitetura Von Neumann também é conhecida como Arquitetura Princeton. Nesta arquitetura, a CPU se comunica com um único barramento de dados e endereços para a RAM e a ROM. A CPU obtém as instruções da RAM e ROM simultaneamente.
Arquitetura Von-Neumann
Essas instruções são executadas sequencialmente por meio de um único barramento e, portanto, leva mais tempo para executar cada instrução. Assim, podemos dizer que o processo da arquitetura de Von Newman é muito lento.
Arquitetura Harvard
Na arquitetura Harvard, a CPU tem dois barramentos separados: barramento de endereço e barramento de dados para se comunicar com a RAM e ROM. A CPU busca e executa as instruções das memórias RAM e ROM por meio de um barramento de dados e um barramento de endereços separados. Portanto, leva menos tempo para executar cada instrução, tornando essa arquitetura altamente popular.
Arquitetura Harvard
Assim, para qualquer projeto de sistema embarcado, o melhor microcontrolador é principalmente aquele com arquitetura Harvard.
Seleção do conjunto de instruções do microcontrolador
O conjunto de instruções é um conjunto de instruções básicas como aritmética, condicional, lógica, etc., que são usadas para realizar operações básicas no microcontrolador. A arquitetura do microcontrolador funciona com base no conjunto de instruções.
Para todos os projetos baseados em microcontroladores, microcontroladores baseados em RISC ou conjunto de instruções CISC estão disponíveis.
Arquitetura baseada em RISC
RISC significa computador com conjunto de instruções reduzido. Um conjunto de instruções RISC executa todas as operações aritméticas, lógicas, condicionais e booleanas em um ou dois ciclos de instrução. O intervalo do conjunto de instruções RISC é<100.
Arquitetura baseada em RISC
Uma máquina baseada em RISC executa instruções mais rápido porque não há camada de microcódigo. A arquitetura RISC contém operações especiais de armazenamento de carga que são usadas para mover os dados dos registros internos e da memória.
Um chip RISC é feito com menor número de transistores, portanto, o custo é baixo. Para qualquer projeto de sistema embarcado, um chip RISC é o preferido.
Arquitetura baseada em CISC
CISC significa computador com conjunto de instruções complexas. O conjunto de instruções CISC leva quatro ou mais ciclos de instrução para executar todas as instruções aritméticas, lógicas, condicionais e booleanas. O intervalo de um conjunto de instruções CISC é> 150.
Arquitetura baseada em CISC
Uma máquina baseada em CISC executa as instruções em uma taxa mais lenta em comparação com a arquitetura RISC, porque aqui as instruções são convertidas em códigos de tamanho pequeno antes de serem executadas.
Seleção de memória do microcontrolador
A seleção da memória é muito importante na escolha do melhor microcontrolador, pois o desempenho do sistema depende das memórias.
Cada microcontrolador pode conter qualquer tipo de memória, que são:
Memória On-Chip
Memória fora do chip
Memória On-chip e Off-chip
Memória no chip
A memória no chip refere-se a qualquer memória como RAM, ROM que está embutida no próprio chip do microcontrolador. Uma ROM é um tipo de dispositivo de armazenamento que pode armazenar permanentemente os dados e aplicativos dentro dela.
Uma memória RAM é um tipo de memória usada para armazenar dados e programas temporariamente. Microcontroladores com memória no chip oferecem processamento de dados em alta velocidade, mas a memória de armazenamento é limitada. Portanto, microcontroladores fora do chip são usados para alcançar os recursos de armazenamento de alta memória.
Memória fora do chip
A memória off-chip refere-se a qualquer memória como ROM, RAM e EEPROM que estão conectadas externamente. As memórias externas são algumas vezes chamadas de memórias secundárias que são utilizadas para armazenar grande quantidade de dados.
Devido a isso, a velocidade dos controladores de memória externa é reduzida durante a recuperação e armazenamento dos dados. Essa memória externa precisa de conexões externas, de modo que a complexidade do sistema aumenta.
Seleção de chip de microcontrolador
A seleção de fichas é muito importante no desenvolvimento de um projeto baseado em microcontrolador . O IC é simplesmente chamado de pacote. Os circuitos integrados são blindados para permitir um fácil manuseio e proteger os dispositivos de danos. Os circuitos integrados são compostos por milhares de componentes básicos em eletrônica como transistores, diodos, resistores, capacitores.
Os microcontroladores estão disponíveis em muitos tipos diferentes de pacotes de ICs e cada um tem suas próprias vantagens e desvantagens. O IC mais popular é o Pacote Dual In-line (DIP), usado principalmente em qualquer projeto de sistema embarcado.
Microcontrolador DIP (Dual in line)
1. DIP (Pacote Dual In-line)
2. SIP (pacote único em linha)
3. SOP (pacote de esboço pequeno)
4. QFP (pacote quad flat)
5. PGA (Pin Grid Array)
6. BGA (Ball Grid Array)
7. TQFP (pacote plano Tin Quad)
Seleção IDE do microcontrolador
IDE significa ambiente de desenvolvimento integrado e é um aplicativo de software usado na maioria dos projetos baseados em microcontroladores. O IDE normalmente consiste em um editor de código-fonte, compilador, interpretador e depurador. Ele é usado para desenvolver os aplicativos incorporados. IDE é usado para programar um microcontrolador.
Seleção IDE de microcontroladores
Um IDE consiste nos seguintes componentes: -
Editor de código fonte
Compilador
Depurador
Links
Intérprete
Conversor de arquivo hexadecimal
editor
O editor de código-fonte é um editor de texto especialmente projetado para os programadores escreverem o código-fonte de aplicativos.
Compilador
Um compilador é um programa que traduz a linguagem de alto nível (C, Embedded C) em linguagem de nível de máquina (formato 0 'e 1). O compilador primeiro faz a varredura de todo o programa e, em seguida, traduz o programa para o código de máquina que será executado pelo computador.
Existem dois tipos de compiladores: -
Compilador nativo
Quando o programa de aplicação é desenvolvido e compilado no mesmo sistema, ele é conhecido como compilador nativo. EX: C, JAVA, Oracle.
Compilador cruzado
Quando o programa de aplicação é desenvolvido em um sistema host e compilado no sistema de destino, ele é chamado de compilador cruzado. Todos os projetos baseados em microcontroladores são desenvolvidos pelo compilador cruzado. Ex Embedded C, montagem, microcontroladores.
Depurador
Um depurador é um programa usado para testar e depurar outros programas, como o programa de destino. A depuração é um processo de localização e redução do número de bugs ou defeitos no programa.
Links
O vinculador é um programa que pega um ou mais arquivos objetivos do compilador e os combina em um único programa executável.
Intérprete
Um intérprete é uma parte do software que converte a linguagem de alto nível em linguagem legível por máquina, linha por linha. Cada instrução do código é interpretada e executada separadamente de maneira sequencial. Se algum erro for encontrado em uma parte da instrução, ele interromperá a interpretação do código.
Microcontrolador diferente com aplicativos
Aqui está o resumo de uma tabela com informações sobre os diferentes microcontroladores e os projetos nos quais eles podem ser usados.
Microcontroladores diferentes para diferentes aplicações
Tudo pronto para escolher o melhor microcontrolador para o seu projeto? Esperamos que, a esta altura, você já tenha uma ideia clara de qual microcontrolador será mais adequado para o seu sistema embarcado. Para sua referência, uma variedade de projetos embutidos pode ser encontrado no site da edgefxkits.
Aqui está uma pergunta básica para você - Para a maioria dos projetos baseados em microcontroladores, combinando todos os melhores recursos que mencionamos acima, qual família de microcontrolador é mais preferida e por quê?
Por favor, dê suas respostas junto com seus comentários na seção de comentários fornecida abaixo.
Créditos fotográficos:
Microcontroladores de 8 bits por rapidonline
Microcontrolador de 16 bits por indústria direta
Microcontrolador de 32 bits por rapidonline
Família AVR de microcontroladores por eletrolina
Família PIC de microcontroladores por garagem de engenheiros
Arquitetura de Harvard por eecatalog.com
Arquitetura baseada em RISC por electronicweekly.com
Arquitetura baseada em CISC por studydroid.com
Microcontrolador DIP (Dual in line) por t2.gstatic.com
