Современные микроконтроллеры 2018. Современные микроконтроллеры 2024: какой выбрать начинающему разработчику

В ходе курса изучается архитектура современных микроконтроллеров, используемых для построения микропроцессорных систем, основные этапы проектирования микропроцессорных систем, особенности разработки и отладки аппаратных и программных средств.

Также рассматриваются вопросы организации обмена данными между микроконтроллерами и объектами управления, использования интерфейсных средств связи с системами верхнего уровня. Теоретическая часть курса сопровождается практическими занятиями для освоения изученного материала.

Программа предназначена для специалистов в области управления техническими объектами.

Категория слушателей – ИТР и специалисты с высшим образованием.

Область профессиональной деятельности – проектирование систем управления и контроля; разработка, наладка и эксплуатация систем автоматического управления и технологического оборудования.

Для успешного прохождения курса необходимо знание математики, физики и электроники на уровне выпускника вуза и опыт работы с ПК. Желательно знание основ программирования.

Форма обучения – с отрывом от работы

Учебный план

Контактная информация

Запись на курс

STM32—2018 // RobotPSU

Название:

STM32

Описание:

Изучение микроконтроллеров STM32

Преподаватели:

Алексей Манцуров

Начало:

2018-09-14

Регистрация:

STM32

Расписание:

STM32

active:

Да

STM32 — семейство 32-битных микроконтроллеров производства STMicroelectronics. Чипы STM32 группируются в серии, в рамках каждой из которых используется одно и то же 32-битное ядро ARM, например, Cortex-M7F, Cortex-M4F, Cortex-M3, Cortex-M0+ или Cortex-M0. Каждый микроконтроллер состоит из ядра процессора, статической RAM-памяти, флеш-памяти, отладочного интерфейса и различных периферийных устройств.

Курс по STM32 направлен на ознакомление разработчиков с альтернативной по отношению к Arduino платформой, обладающей более высокими техническими характеристиками. Архитектура микроконтроллеров STM32 является одной из самых современных и производительных, а также продолжает развиваться в отличие от базовых микроконтроллеров Arduino. Число 32 в названии STM32 означает разрядность микроконтроллера. Большая, чем у Arduino, разрядность даёт выигрыш не только в производительности, но и увеличивает гибкость конфигурации внутренних модулей микроконтроллера, таких как таймеры, модули прерываний, системы ввода и вывода и т. п. Программирование STM32 осуществляется при помощи конфигурационных библиотек типа SPL и HAL. Данные библиотеки позволяют разработчику частично абстрагироваться от архитектуры микроконтроллера и использовать высокоуровневые конфигурационные функции. Их использование значительно ускоряет изучение принципов работы и программирование микроконтроллера.

Курс бесплатный, но предусмотрен входной тест по основам робототехники. Обучение будет проходить вечером по два часа в неделю.

В ходе факультатива будут подробно изучены следующие аспекты:

Микроконтроллеры STM32 модернизируются и совершенствуются. Приобретя навыки работы с одним из самых простых контроллеров данного семейства можно будет без особого труда перейти на самый современный контроллер, используя конфигурационные библиотеки. Стремительное развитие архитектуры и поддержка разработчиков сделали STM32 самыми популярными промышленными микроконтроллерами современности.

11 мифов о 8-разрядных микроконтроллерах

Остроумное эссе Вейна Фримена (Wayne Freeman) о преимуществах 8-битной архитектуры микроконтроллеров было опубликовано в авторитетном отраслевом издании ElectronicDesign и, даже не смотря на некоторую противоречивость, безусловно, стоит внимания разработчиков встраиваемых систем.

>В этом году первому 8-разрядному микроконтроллеру исполняется 46 лет. Несмотря на солидный возраст и пестрый список проблем, эта архитектура даже сейчас находит свой путь во множество новых встраиваемых приложений. Безусловно, четыре последних десятилетия технологического прогресса породили более быстрые и мощные микроконтроллеры, постоянно угрожающие занять рыночную нишу 8-битных устройств.

Инженеры, которые достаточно молоды, чтобы уже не застать Берлинскую стену или Советский Союз, предпочитают отказываться от эффективной простоты 8-битных контроллеров в поисках обещанной бесконечной вычислительной мощности 32-битных приборов. Но, в самом ли деле 32-разрядные микроконтроллеры являются лучшим выбором для любого приложения? Давайте рассмотрим наиболее распространенные мифы и заблуждения, касающиеся старейшины ранка встраиваемых систем.

1. 8-битные микроконтроллеры уходят прочь.

Хотите верьте, хотите нет – но это самое распространенное заблуждение, с которым мы сталкиваемся в области 8-разрядных встраиваемых устройств.

Мысль о закате эры простых микроконтроллеров сродни идее, что недорогие экономичные автомобили последуют за вымершей птицей дронтом после изобретения внедорожников. Конечно же, этого не произойдет, и, аналогичным образом, для недорогих экономичных 8-битных микроконтроллеров всегда найдется место в мире встраиваемых систем.

Давайте попробуем подкрепить наше обсуждение некоторыми конкретными данными. Согласно отчету исследовательской компании Gartner за 2015 год, объемы продаж 8- и 32-битных устройств в долларовом выражении были примерно равны и составляли около $6 млрд. С учетом разницы средних цен, эти цифры говорят о том, что в 2015 году на один встраиваемый 32-битный микроконтроллер приходилось три 8-битных. Так что же, они уходят прочь? Не так скоро.

2. В 8-битных устройствах нет ничего нового. Никаких инноваций.

Легко предположить, что производители микроконтроллеров все бюджеты своих НИОКР тратят на новые линейки 32-битных продуктов, позволяя чахнуть своим стареющим 8-битным семействам или, в лучшем случае, уменьшая размеры их кристаллов, чтобы снизить издержки производства. Истина заключается в том, что все 8-разрядные микроконтроллеры эволюционировали на протяжении многих лет вслед за изменениями требований рынка встраиваемых устройств. Некоторые производители микроконтроллеров совершенствуют свои 8-битные устройства, используя технологии, разработанные для 32-битных приборов. Другие же, исходя из потребностей своих клиентов, целенаправленно работают над развитием 8-битной экосистемы.

Например, линейки 8-битных микроконтроллеров PIC и AVR имеют независимую от ядра периферию (core independent peripherals – CIP), работающую без участия центрального процессора и способную обмениваться данными друг с другом (см. рисунок). Это помогает повысить эффективность и быстродействие системы при одновременном снижении энергопотребления. В сочетании с современными средствами ускорения разработки, такими как MPLAB Code Configurator и Atmel START, эти инновационные 8-битные приборы позволяют конструкторам пройти путь от прототипа до серийного производства за считанные месяцы.

3. 8-битные процессоры очень сложно программировать на C и других языках высокого уровня.

Да, это правда. То, что 8-битные архитектуры появились задолго до широкого использования языков высокого уровня при программировании встраиваемых устройств. Множество инженеров старой школы действительно все еще отказываются устанавливать новомодные компиляторы C в среду разработки. Видимо, это в порядке вещей – судить не нам, – но следует отметить, что для большинства продаваемых сейчас 8-битных микроконтроллеров разработать код на современном компиляторе C довольно легко.

В микроконтроллерах современного семейства PIC16 “F1” есть несколько инструкций, полностью посвященных устранению любых проблем, связанных со страницами и адресацией. Если этого недостаточно, то архитектуры PIC18 и AVR имеют большие пространства линейных адресов, специально созданные для компиляторов языков высокого уровня. Естественно, что современные интегрированные среды разработки все эти проблемы сделали несущественными.

4. 8-битные микроконтроллеры можно использовать только в простых приложениях.

Это зависит от того, что понимать под «простым приложением». Для того, чтобы только поддерживать синхронизацию всех процессов, подавляющему большинству встраиваемых приложений огромные вычислительные мощности и встраиваемые операционные системы не нужны. Наиболее распространенные встраиваемые системы содержат некоторые типы датчиков, преобразователей питания, контуров регулирования или медленные каналы для обмена данными. Это однозначно относит их в категорию «простых приложений». При наличии на кристалле подходящей периферии, все эти задачи легко могут быть решены недорогими микроконтроллерами.

С этой целью только компания Microchip разработала свыше двадцати видов CIP для автономного управления наиболее распространенными задачами встраиваемых систем, в результате чего процессору осталось лишь выполнение надзорной роли. Использование CIP делает реакцию приложения более детерминированной, не говоря о том, что намного упрощает его реализацию, избавляя от раздражающей необходимости в написании и отладке процедур обработки прерываний. Это тот случай, когда простота приносит пользу.

5. Мощности 8-битных устройств недостаточно для устройств Интернета вещей.

В нашем представлении приложения Интернета вещей (IoT) – это умные часы, узел беспроводного аудио или какая-то другая столь же сложная встраиваемая система. Однако реальность заключается в том, что большинство «Вещей», содержащиеся в приложениях IoT, выполняют довольно простые задачи. Это сенсорные переключатели, датчики, беспроводные лампочки и сетевые устройства открывания гаражных дверей; это виртуальная “кнопка” в стиральной машине, запускающая подачу стирального порошка одним касанием из приложения на экране смартфона.

Эти системы выполняют измерения. Они посылают данные в Интернет через ваш домашний роутер. Они управляют простыми импульсными источниками питания. Они просыпаются, когда их «толкает в бок» сеть. Они выполняют свою работу, расходуя очень мало энергии. И все это – именно те задачи, под которые специально разрабатывались новейшие 8-битные микроконтроллеры. Поэтому, если в следующем вашем устройстве IoT не будет 8-битника, значит, вероятно, что вы упустили возможность оптимизировать свое приложение.

6. 8-битные процессоры слишком медленны, чтобы реагировать на критические системные события.

Помните об этом: время отклика на критические системные события связано с задержкой и детерминизмом.

Не секрет, что почти все 32-разрядные микроконтроллеры при работе на полной скорости превосходят 8-битные приборы на их максимальной тактовой частоте. Однако большинство приложений не располагает бюджетом мощности, достаточным для того, чтобы 100% времени поддерживать работу любого микроконтроллера на максимальной скорости. Поэтому общая практика проектирования заключается в том, чтобы использовать режим ожидания процессора для снижения энергопотребления, пока он не нужен, и разбудить его с помощью аппаратного прерывания, когда процессор понадобится вновь. Но такой подход порождает две самые большие проблемы, с которыми сталкиваются приложения во время работы: неопределенность времени запуска и задержки реакции на прерывание. Эти факторы должны обязательно приниматься во внимание при программировании приложения, так как в противном случае результаты могут быть катастрофическими.

Микроконтроллеры с CIP позволяют разработчикам заменить большинство чувствительных к задержкам элементов своих приложений малопотребляющими аппаратными блоками с фиксированными функциями. Этим обеспечивается быстрый и предсказуемый отклик на критические события при ничтожно малом потреблении энергии.

7. 32-битные микроконтроллеры более энергоэффективны, чем 8-битные.

Так же, как все знают, что 32-битные микроконтроллеры – самые быстрые во встраиваемых устройствах, точно также все понимают, что более быстрым 32-битникам требуется больше энергии. Тут спорить не очем, но некоторые инженерыпочему-то считают, что могут немного «обмануть систему». В основном, они исходят из того, что, ускоряя работу процессора, можно быстрее выполнять вычисления и на большее [оставшееся] время погружать процессор в спячку. При этом выходит, 3что 2-битные микроконтроллеры более энергоэффективны, чем 8-битные, правильно? Нет, не правильно.

Даже если на обеих архитектурах вы выполняете примерно эквивалентные подпрограммы, гораздо более низкое потребление энергии в активном режиме 8-битного микроконтроллера гарантирует больший срок службы крошечной батареи. Добавьте к этому тот факт, что большинство современных 8-битных микроконтроллеров имеют лучший баланс периферийных функций, чем 32-разрядные устройства сопоставимой стоимости. Это позволяет «менее мощным» микроконтроллерам выполнять больше задач на аппаратном уровне, оставляя центральному процессору больше времени для спящего режима. В некоторых распространенных приложениях, использующих новые 8-битные микроконтроллеры PIC и AVR, время активного состояния центрального процессора почти равно нулю.

8. 32-битные стоят столько же, но имеют удвоенную производительность.

Если вы дочитали статью до этого места, то, скорее всего, понимаете, что производительность встраиваемых приложений измеряется не только простой вычислительная мощностью. Самые дешевые 32-битные микроконтроллеры имеют высокопроизводительные процессоры и множество недорогой цифровой периферии, но, как правило, лишены аналоговых функций, часто необходимых для реализации многих встраиваемых систем.

Современные 8-битные микроконтроллеры оснащены интеллектуальными аналоговыми периферийными устройствами, способными без вмешательства центрального процессора автоматизировать задачи анализа сигналов, предоставлять корректирующую информацию широтно-импульсным модуляторам (ШИМ) и обеспечивать автоматическое отключение. Эти 8-битные устройства могут значить сократить количество внешних компонентов и, таким образом, сократить стоимость встраиваемого устройства. Лучший совет – посмотреть на реальные потребности всего приложения и выбрать микроконтроллер, который сможет решить задачу при минимальной стоимости системы. Тогда вы никогда не ошибетесь при выборе оптимальной конфигурации своей системы.

9. У 8-битных решений нет перспективы.

Выбор микроконтроллера с прицелом на непредсказуемые рыночные тенденции далекого будущего никогда не будет гарантированно успешным, но почти наверняка приведет к непредвиденным последствиям. Невозможно определить, что будет в будущем. Если рынок перейдет к совершенно другому набору функциональных требований, полное перепроектирование системы потребуется независимо от того, используете ли вы 8-, 16- или 32-битный микроконтроллер.

Выбор «самой подходящей» архитектуры для любого проекта основан на пожеланиях и требованиях, которые должны быть определены на начальном этапе проектирования. Такой подход позволит сократить стоимость разработки программ и аппаратуры до минимума. 8-битные микроконтроллеры PIC или AVR часто помогают снизить общую стоимость аппаратного оборудования, а встроенные в «железо» функции могут значительно снизить затраты на программирование в течение всего срока службы устройства.

10. 32-битные микроконтроллеры сокращают время разработки программ.

Написать программный код несложно. Намного сложнее написать работающий код. Люди, поддерживающие миф №10, обычно недооценивают количество времени и усилий, необходимых для тестирования, отладки и проверки их кода в рабочем приложении. Или же все они гении программирования. Один день кодирования может вылиться в месяцы проверки (см. иллюстрацию).

Приложения, использующие 32-разрядные микроконтроллеры, как правило, ориентированы на программное обеспечение. Это означает, что вся необходимая функциональность реализуется в подпрограммах, поэтому эффективного способа избежать цикла отладки не существует. Современные 8-битные микроконтроллеры PIC и AVR предназначены для более эффективного использования своих периферийных устройств, чтобы сократить количество строк кода, необходимых для реализации общих функций. Это ускоряет процесс разработки, поскольку программирование становится простым, а функциональность аппаратной части проверена на заводе (см. рисунок).

Подводя итог, можно сказать, что лучший способ сократить время разработки программы – написать меньше строк кода.

11. Миграция с 8-битных микропроцессоров невозможна.

Возможность миграции зависит в большей степени от используемой среды разработки, чем от какого-либо конкретного микроконтроллера или части оборудования. Если миграция является ключевой проблемой, то лучше всего использовать микроконтроллеры производителя, предлагающего «полную линейку» 8-, 16- и 32-битных приборов, поддерживаемых совместимой экосистемой разработки. В наши дни именно среда разработки, а не оборудование, определяет легкость перехода от одного микроконтроллера к другому. Хорошо продуманная среда разработки, такая как MPLAB X или Atmel START, позволяет пользователям реализовать свои идеи на любом микроконтроллере конкретного производителя.

Если вы проектируете очередной Linux-суперкомпьютер, который будет носиться на запястье, то имеет смысл начинать и заканчивать поиск микроконтроллера среди новейших и лучших 32-битных устройств. Но если вы, как и все остальные, добавляете в обычные повседневные системы интеллект, управляемость и детерминизм, вы совершили бы большую ошибку, если бы не включили в свой список новые 8-битные микроконтроллеры. Вы получите наименьшую мощность потребления, невероятно полезные периферийные устройства и исключительную простоту разработки. Что вам в этом не нравится?

За консультациями по применению современной компонентной базы для производства электронных приборов обращайтесь в отдел электронных компонентов фирмы VD MAIS – профессионального дистрибьютора электронных компонентов от ведущих мировых производителей для различных отраслей промышленности Украины.

Новые драйверы электродвигателей с микроконтроллером на ARM® Cortex®-M3

Бюджетный 8-разрядный микроконтроллер

Новый контроллер для цифрового управления светодиодным освещением

Электроника НТБ — научно-технический журнал — Электроника НТБ

Судя по обозначению, микроконтроллер NuMicro M2351 основан на ядре Arm Cortex-M23. Это так?
Да, мы широко используем процессорные ядра и другие IP-блоки Arm и также стараемся приобретать лицензии на использование новейших решений этой компании, чтобы предлагать нашим заказчикам наиболее современные средства. В то же время в наших микроконтроллерах мы применяем и множество собственных IP-решений, ориентированных на удовлетворение потребностей наших клиентов.
Что касается микроконтроллеров серии NuMicro M2351, в их основе – ​действительно процессорные ядра Arm Cortex-M23. Эти микроконтроллеры способны работать на тактовой частоте до 64 МГц и содержат флеш-память объемом до 512 кБ и память SRAM до 96 кБ.
В данной серии учтены потребности такого быстроразвивающегося направления, как Интернет вещей. Как я уже говорил, наша компания уделяет большое внимание вопросу безопасности, защиты данных и протоколов, а для IoT это один из ключевых вопросов: ведь само понятие «Интернет вещей» означает, что устройства объединяются в сеть, общаются между собой, причем для их коммуникации используется множество
различных протоколов, как проводных, так и беспроводных. Эти устройства и их «общение» должны быть защищены как от случайных ошибок, так и от злонамеренных действий.
В микроконтроллерах M2351 применяются технология Arm TrustZone для Armv8-M и архитектура безопасности платформы Arm PSA с поддержкой платформы NuSMP (Nuvoton Secure Microcontroller Platform), разработанной нашей компанией. Эта платформа сочетает в себе как аппаратные, так и программные технологии и позволяет обеспечивать выполнение требований по безопасности к микроконтроллерам и общего назначения, и для устройств Интернета вещей. Среди реализуемых с помощью платформы NuSMP задач безопасности – ​доверенная загрузка (trusted boot), безопасное обновление микропрограммного обеспечения по беспроводным каналам и др.
Упомянутое решение для «умных» дверей, в частности, демонстрирует возможности средств обеспечения безопасности в устройствах на основе серии M2351.
Также стоит отметить, что микроконтроллеры серии M2351 обладают множеством различных встроенных интерфейсов, таких как UART, SPI, I²C, USB и интерфейс смарт-карт ISO 7816-3.

К основным требованиям к устройствам Интернета вещей также относится обеспечение малого энергопотребления. Как это учитывается в микроконтроллерах Nuvoton?
У нас есть несколько решений и технологий, благодаря которым мы можем достигать малых значений потребляемой мощности как в рабочем режиме, так и в режиме ожидания.
В частности, значение потребляемого микроконтроллерами M2351 тока в обычном режиме работы составляет 97 мкА / МГц в режиме стабилизации с малым падением напряжения (LDO) и 45 мкА / МГц в режиме DC / DC-преобразования, а для экономии энергии в тех случаях, когда микроконтроллер не задействован, предусмотрен не только режим ожидания с потреблением тока 2,8 мкА, но и режим глубокого энергосбережения (DPD), при котором величина потребляемого тока составляет менее 2 мкА.

Предлагаются ли уже средства разработки для новой серии M2351?
Да. Nuvoton предлагает платформы для упрощения разработки изделий на основе различных своих микроконтроллеров. Такая платформа была разработана и на основе микроконтроллера M2351. Ее также можно увидеть на этой выставке на стенде Winbond. Это макетная плата Nuvoton NuMaker-PFM-M2351, на которой имеется программатор Nu-Link-Me; интерфейс, совместимый с Arduino UNO; полноскоростной протокол USB 2.0 с разъемом OTG; слот для карты microSD; безопасная флеш-память с последовательным доступом от Winbond для защищенного хранения данных, в том числе криптографических ключей; аудиокодек с микрофонным входом и выходом для наушников; кнопка сброса и две кнопки, а также два светодиода, назначения которых задаются пользователем; модуль Wi-Fi для беспроводной связи. Иными словами, плата содержит множество возможностей для прототипирования схемотехники и отработки ПО устройств на основе микроконтроллеров M2351, что очень важно для сокращения времени разработки и вывода устройств на рынок.

В заключение расскажите, пожалуйста, какой потенциал вы видите для вашей компании на российском рынке.
Хотя наш бизнес в России пока небольшой, его динамика очень вдохновляющая: в 2018 году мы наблюдаем рост доходов от российского рынка порядка 64%. Так что, российский рынок обладает большим потенциалом для нас, и продолжать вкладываться в развитие бизнеса в России для нас разумно. В этом нам будут помогать наши партнеры, в том числе компания Макро Групп.
Среди областей, обладающих хорошими возможностями в вашей стране, – ​аэрокосмическая, оборонная отрасли, а также телекоммуникационная аппаратура, промышленная и автомобильная электроника. Эти области обладают своими специфическими требованиями к применяемым компонентам, и у нас есть решения, которые эти требования способны удовлетворить. Мы выпускаем изделия с расширенным диапазоном рабочих температур, напряжений, с развитыми функциями по обеспечению безопасности. Также у нас есть решения, сертифицированные в соответствии со стандартом AEC-Q100 для применения в автомобильной отрасли.
Спасибо за интересный рассказ.
C П. Ваном беседовал Ю. Ковалевский

gaz.wiki — gaz.wiki

Navigation

• Main page

Languages

• Deutsch
• Français
• Nederlands
• Русский
• Italiano
• Español
• Polski
• Português
• Norsk
• Suomen kieli
• Magyar
• Čeština
• Türkçe
• Dansk
• Română
• Svenska

Page not found — Лаборатория проектов школы 169

Unfortunately the page you’re looking doesn’t exist (anymore) or there was an error in the link you followed or typed. This way to the home page.

Blog

• 02/25/2021 — Новое пособие «Дизайн компьютерных игр»
• 01/22/2021 — Snap4Arduino и проекты «виртуальной» робототехники
• 01/21/2021 — Cеминар «Программирование микроконтроллеров в визуальных средах. От учебных проектов к профессиональным»
• 01/18/2021 — Дистанционная внеурочка, материалы занятий по темам Робототехника и Дизайн компьютерных игр
• 12/01/2020 — Лекция-демонстрация «Комплект на базе робота Makeblock mBot в школе и дома»
• 11/24/2020 — Профессиональный и личностный успех в проектах технической направленности как фактор формирования социальных установок обучающихся
• 11/23/2020 — Виртуальная робототехника на Scratch и Snap4arduino
• 11/16/2020 — Цифровая образовательная среда. Проблемы, решения и влияние на социальные установки. Начало.
• 11/11/2020 — Представляем 5 главу книги «Scratch и Arduino для юных программистов и конструкторов»
• 08/25/2020 — Программа физического моделирования Algodoo, первые шаги
• 08/19/2020 — Средства визуального программирования микроконтроллеров, краткий обзор обновлений
• 08/04/2020 — Готовим дидактические материалы для внеурочки в условиях продолжающейся пандемии
• 06/01/2020 — Шаг за шагом моделируем в Scratch гармонические колебания и упругое взаимодействие объектов
• 04/27/2020 — Шаг за шагом моделируем столкновения объектов в среде Snap4arduino
• 04/18/2020 — Шаг за шагом моделируем поведение робота в среде Snap4arduino
• 04/04/2020 — Создание домашних заданий в TRIK Studio
• 03/27/2020 — Дистанционное обучение робототехнике на платформе TRIK Studio
• 03/05/2020 — Открытая учебная робоплатформа нового поколения
• 02/25/2020 — Преемственность учебных материалов в робототехнике, альтернативы mBot
• 12/12/2019 — Методы распределённой разработки как учебный инструмент в робототехнике
• 12/10/2019 — Приглашаем на городской семинар «Современные микроконтроллеры и ранняя инженерная профориентация в школе»
• 12/02/2019 — Открытые зимние состязания Санкт-Петербурга по робототехнике 2019
• 11/22/2019 — Наш УМК по робототехнике — Победитель конкурса инновационных продуктов!
• 10/22/2019 — Сборка робота на основе конструктива из набора «Ресурсный набор Lego Mindstorms EV3 (45560)»
• 09/20/2019 — Наш УМК выставлен на участие в региональном конкурсе инновационных продуктов
• 09/12/2019 — Семинар «Техносфера современной школы: создание и перспективы использования»
• 09/01/2019 — Перевод регламента соревнований makeX 2019 года
• 05/29/2019 — Апробация плат от Elecfreaks
• 05/26/2019 — 2 место в категории «Следовании по линиии экстремал»
• 05/15/2019 — Образовательный робонабор под нашу книжку.
• 04/24/2019 — ME-Sensors 3D (модели для печати защитных пластин)
• 04/18/2019 — Региональный круглый стол в 169-ой
• 04/07/2019 — Поздравляем победителей открытых состязаний Санкт-Петербурга по робототехнике 6-7 апреля 2019
• 03/31/2019 — Открытые соревнованиях по робототехнике Центрального района
• 03/28/2019 — ИТНШ 2019. «Ноу-хау» на основной площадке конференции.
• 03/27/2019 — ИТНШ 2019. Выездной семинар в 169-ой
• 02/22/2019 — 3D-печать на занятиях. Из опыта работы.
• 02/18/2019 — Fischertechnik. BT Стартовый набор. Пробуем ROBO Pro Light
• 02/11/2019 — Образовательные продукты Makeblock — традиции, инновации и открытые стандарты
• 02/02/2019 — Курсы робототехники в 169-ой
• 01/30/2019 — Первый шаг в мир микроконтроллеров
• 01/27/2019 — Городские соревнования «Юный конструктор»
• 12/25/2018 — Обзор визуальных средств программирования микроконтроллеров (часть 2)
• 12/20/2018 — Городской семинар «Scratch-подобные визуальные среды программирования микроконтроллеров: обзор, сравнение, расширение возможностей, опыт использования»
• 12/19/2018 — Обзор визуальных средств программирования микроконтроллеров (часть 1)
• 12/14/2018 — Игрофикация в робототехнике, плюсы и минусы
• 12/14/2018 — Fischertechnik. BT Стартовый набор. Начинаем апробацию.
• 12/05/2018 — MakeBlock Ranger. 3D модели для сборки. Вариант 1.
• 11/22/2018 — Наш УМК — лауреат конкурса инновационных продуктов!
• 11/21/2018 — Поздравляем нашего выпускника!
• 10/23/2018 — В 169-ой переведен регламент MakeX Robotics Competition Blue Planet 2018
• 10/18/2018 — Новое поколение микроконтроллеров и программных средств, в чем отличие?
• 10/14/2018 — Зачем и как мы учим программировать микроконтроллеры. Как?
• 10/06/2018 — Робофинист 2018: ведем мастер-классы, представляем новые продукты.
• 10/05/2018 — Ура! В издательстве БХВ вышла наша новая книжка про роботов!
• 09/28/2018 — 3D печать в школе — несколько зарисовок из опыта работы.
• 09/22/2018 — Договор с MakeBlock Co.Ltd и ООО «ЦС Импэкс» о совместных исследованиях!
• 06/08/2018 — Advanced Arduino Extension — расширение для mBlock3 от А.Григорьева
• 04/24/2018 — Встреча: MakeBlock, DIGIS, БХВ и 169-ая))
• 03/28/2018 — ИТНШ 2018. Выездной семинар в 169-ой.
• 03/27/2018 — ПОФ 2018. Ярмарка «Успешных практик реализации ФГОС»
• 03/20/2018 — mBot. Собираем оптимальную конфигурацию учебного робота.
• 03/15/2018 — ПРОБЛЕМЫ ВНЕДРЕНИЯ УЧЕБНЫХ ПРОГРАММ ПО НАПРАВЛЕНИЮ «РОБОТОТЕХНИКА» В ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЕ
• 03/08/2018 — 7-8 марта. Выступление на Робофесте 2018 в Москве.
• 03/06/2018 — Новый видеоролик о mBot: «лягушка» и «жук»
• 02/14/2018 — ОПЫТ ПРЕПОДАВАНИЯ РОБОТОТЕХНИКИ В ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЕ
• 01/31/2018 — вебинар «Опыт школ по внедрению Инженерного инновационного класса»
• 01/30/2018 — Семинар по программированию микроконтроллеров и технологиям «Интернет-вещей»
• 01/18/2018 — Робототехника и экология. Выступление в Туле.
• 12/09/2017 — «Робоняша» в 169-ой
• 12/08/2017 — Новый ролик в видеоблоге: Робот mBot от компании Makeblock. ч.3-1. Расширение: шестиногий робот.
• 11/30/2017 — Межрайонный мастер-класс
• 11/25/2017 — 169-ой школе исполнилось 80 лет!
• 11/18/2017 — Практиканты «Петровского колледжа» в 169-ой
• 11/15/2017 — Новая книга!
• 11/07/2017 — Проект «Знакомимся, mBot!»
• 10/06/2017 — «Умные вещи», новый виток развития технологий
• 10/05/2017 — Как связать два микроконтроллера по Bluetooth. Настраиваем HC-05 для работы в режиме Master
• 10/04/2017 — СПО в школе. Давайте вместе заполним список! Часть 1. Поддержка робототехники и конструирования
• 10/03/2017 — Робототехника… без роботов. Scratch и имитационное программирование. Движение по линии
• 10/02/2017 — Стандарты для Arduino-роботов как возможность занять правильную нишу в образовательной робототехнике.
• 10/02/2017 — Использование распределенных ресурсов сетевых партнеров для формирования современной техносферы образовательной организации
• 10/02/2017 — Визуальное программирование микроконтроллеров в образовании

Courses – Microcontroller Systems, 2020/21 Academic year – School of Computer Engineering – HSE University

Последние микроконтроллеры, выпущенные за последние 12 месяцев

10 самых популярных микроконтроллеров среди производителей

В основе любого устройства со встроенной электроникой, будь то домашнее или профессиональное оборудование, является микроконтроллер . Они запускают коды / прошивки, которые помогают разработчикам получать данные от датчиков и связывать их с действиями, выполняемыми с помощью исполнительных механизмов. Хотя они обычно разрабатываются как компоненты общего назначения, MCU построены с определенными функциями и функциями, которые делают их подходящими и (или) предпочтительными для определенных разработчиков для определенных приложений, вариантов использования или сценариев. Эти функции и возможности были расширены в соответствии с текущими технологическими требованиями, что сделало микроконтроллеры не только более мощными, но и более разнообразными, создавая головную боль выбора для дизайнеров.В сегодняшней статье без определенного порядка будут выделены 10 самых популярных микроконтроллеров в зависимости от того, как часто они фигурируют в продуктах, и размера сообществ вокруг них.

Готовы? пошли

1. STM32F103C8T6

STM32F10C8T6 — популярный член семейства микроконтроллеров со средней производительностью STM32F103xx, которые оснащены высокопроизводительным 32-битным ядром RISC ARM® Cortex®-M3, работающим на частоте 72 МГц, и обладают широким диапазоном расширенных функций ввода / вывода. Ос и периферия подключены к двум шинам APB.Все члены семейства STM32F103x, включая CT86, предлагают два 12-битных АЦП, три 16-битных таймера общего назначения плюс один таймер PWM, а также стандартные и расширенные интерфейсы связи: до двух I2C и SPI, три USART, USB и CAN.

Характеристики:

• ARM® 32-битное ядро ​​процессора Cortex®-M3 — максимальная частота 72 МГц, производительность 1,25 DMIPS / МГц (Dhrystone 2.1) при нулевом доступе к памяти состояния ожидания — однократное умножение и аппаратное деление
• Воспоминания
  • 64 или 128 Кбайт флэш-памяти
  • 20 Кбайт SRAM
• Часы, сброс и управление питанием
  • 2.Прикладное питание от 0 до 3,6 В и входы / выходы
  • POR, PDR и программируемый детектор напряжения (PVD)
  • Кварцевый генератор от 4 до 16 МГц
  • Внутренний 8 МГц RC
  с заводской настройкой
  • Внутренний RC 40 кГц — PLL для тактовой частоты процессора
  • Генератор 32 кГц для RTC с калибровкой
• Режимы сна, остановки и ожидания с низким энергопотреблением
  • Питание VBAT для RTC и резервных регистров
  • 2 x 12-битных, 1 мкс аналого-цифровых преобразователя (до 16 каналов)
  • Диапазон преобразования: от 0 до 3.6 В
  • Возможность двойного отбора проб и удержания
  • Датчик температуры
• DMA
  • 7-канальный контроллер прямого доступа к памяти
  • Поддерживаемые периферийные устройства: таймеры, АЦП, SPI, I 2C и USART
• До 80 быстрых портов ввода / вывода
  • 26/37/51/80 входов / выходов, все отображаются на 16 внешних векторах прерываний и почти все 5 V-толерантные
• Режим отладки — последовательная отладка (SWD) и интерфейсы JTAG
• 7 таймеров
  • Три 16-битных таймера, каждый с до 4 IC / OC / PWM или счетчиком импульсов и входом квадратурного (инкрементального) энкодера
  • 16-битный ШИМ-таймер управления двигателем с генерацией мертвого времени и аварийной остановкой
  • 2 сторожевых таймера (независимый и оконный)
  • Таймер SysTick 24-битный обратный счетчик
• До 9 интерфейсов связи — До 2 интерфейсов I2C (SMBus / PMBus)
  • До 3 USART (интерфейс ISO 7816, LIN, поддержка IrDA, управление модемом)
  • До 2 SPI (18 Мбит / с)
  • Интерфейс CAN (2.0B Активный)
  • Полноскоростной интерфейс USB 2.0

Макетные платы на базе MCU:

2. ATmega328

Возможно, один из самых популярных микроконтроллеров в мире, Atmega328p был выбором многих дизайнеров, которые хотят избежать громоздкости плат Arduino, но сохранить простоту программирования, поддержку сообщества и другие удивительные функции. связанный с платформой разработки Arduino.Это 8-битный микроконтроллер AVR, основанный на усовершенствованной архитектуре RISC и сочетающий в себе флэш-память ISP объемом 32 КБ с возможностью чтения во время записи.

Характеристики:

1 КБ EEPROM, 2 КБ SRAM, 23 линии ввода / вывода общего назначения, 32 рабочих регистра общего назначения, три гибких таймера / счетчика с режимами сравнения, внутренние и внешние прерывания, последовательный программируемый USART, байтовый двухпроводной последовательный интерфейс, SPI последовательный порт, 6-канальный 10-битный аналого-цифровой преобразователь (8 каналов в корпусах TQFP и QFN / MLF) и

• Программная память — 32 КБ (Flash)
• Скорость процессора (MIPS / DMIPS) — 20
• 1 КБ EEPROM
• Периферийные устройства цифровой связи — 1-UART, 2-SPI, 1-I2C
• 2 КБ SRAM
• 23 GPIO
• 6-канальный 10-разрядный аналого-цифровой преобразователь (8 каналов в корпусах TQFP и QFN / MLF)
• 5 программно выбираемых режимов энергосбережения
• 3 встроенных таймера с режимами сравнения — 2 8 бит и 1 16 бит
• Выводы ШИМ — 6
• программируемый сторожевой таймер с внутренним генератором
• 32 регистра рабочих общего назначения,

Макетные платы на базе MCU:

• Arduino Nano
• Arduino UNO
• Arduino Pro Mini
• Sparkfun Redboard
• Множество других клонов Arduino

Отличительные особенности:

• Express Совместимость с платформой разработки Arduino
• Большая поддержка сообщества из-за связи с Arduino

3.PIC16F877A

PIC16F877A, пожалуй, самый популярный 8-битный микроконтроллер в семействе микроконтроллеров PIC. Хотя некоторые считают PIC16F877A устаревшим и устаревшим, без сомнения, он по-прежнему остается одним из самых популярных микроконтроллеров в мире. Фактически он рассматривается как микроконтроллер для новичков, желающих заняться разработкой встраиваемых систем с помощью PIC, и становится для них предпочтительным микроконтроллером, когда они становятся экспертами.

Характеристики:

Некоторые функции PIC16F877A представлены ниже:

• Общее количество выводов — 40
• Общее количество портов — 5 (порт A, порт B, порт C, порт D, порт E)
• Рабочее напряжение — от 2 до 5.5В
• Количество выводов ввода / вывода — 33
• Количество выводов АЦП — 14
• Разрешение АЦП — 10 бит
• Количество компараторов — 2
• Количество таймеров — 3
• Коммуникационные протоколы — UART, SPI, I2C
• Внешний осциллятор — до 20 МГц
• Программная память — 14 КБ
• RAM — 368 байт
• EEPROM — 256 байт
• Максимальное разрешение ШИМ — 10
• Поддержка прерываний аппаратного вывода и таймера

Макетные платы на базе MCU:

• Плата для разработки PIC

Платы разработчика — одна из причин, по которой микроконтроллеры PIC становятся все более непопулярными.В то время как платы разработки PIC обычно очень хороши для новичков, потому что они поставляются с различными компонентами, которые помогают обучению, для среднего дизайнера они считаются громоздкими и довольно неинтересными для работы, поскольку большинство включенных компонентов обычно не нужны опытным. дизайнеров.

4. Attiny85

Известные за свой крошечный форм-фактор, серия микроконтроллеров ATtiny считается идеальным выбором для проектов, где желателен малый форм-фактор и количество требуемых GPIO невелико.Из всех микроконтроллеров этой серии aTtiny85 считается самым популярным, предположительно потому, что у него больше контактов ввода-вывода по сравнению с другими. Хотя Microchip анонсировала новую линейку чипов ATtiny со значительным повышением производительности, ATtiny85 по-прежнему пользуется уважением, в основном из-за того, что большинство дизайнеров привыкли к нему с течением времени.

Характеристики:

Некоторые особенности ATtiny85 включают:

• Всего выводов — 8
• Тип процессора — RISC 8-битный AVR
• Рабочее напряжение — 1.8 — 5,5 В
• Программная память — 8K
• Оперативная память — 512 байт
• Память EEPROM — 512 байт
• Разрешение АЦП — 10 бит
• Количество выводов АЦП — 4
• Количество компараторов — 1
• GPIO — 6
• Количество таймеров — 2 8-битных таймера
• Коммуникационные протоколы — SPI, I2C и USART.
• Количество выводов ШИМ — 4
• Максимальная скорость генератора — до 20 МГц

Макетные платы на базе MCU:

• Mini ATtiny85 USB
• Digispark ATtiny85

Отличительные особенности:

Особенностью ATtiny85 будет их небольшой форм-фактор и относительно низкое энергопотребление.

5. MSP430G2452

Семейство микроконтроллеров MSP430 от TI считается одними из самых современных микроконтроллеров, и до сих пор самым популярным членом этого семейства был MSP430G2452. MSP430G2452 — мощный и относительно дешевый микроконтроллер на базе 16-битного RISC-процессора производства Texas Instruments.

Характеристики:

Некоторые особенности MCU включают:

• Количество каналов компаратора — 8
• каналов АЦП — 8
• Количество выводов GPIO — 16
• Разрешение АЦП — 10-битный SAR
• Количество таймеров — 1 (16 бит)
• Энергонезависимая память — 8 КБ
• Протоколы связи — 1 I2C, 1 SPI
• Диапазон низкого напряжения питания — 1.8–3,6 В
• Низкочастотный генератор — кристалл 32 кГц, а также внешний источник цифровых часов
• SRAM — 256B
• Потребляемая мощность в активном режиме — 220 мкА при 1 МГц

Макетные платы на базе MCU:

• MSP-EXP430G2 Плата для разработки LaunchPad TI

Отличительные особенности:

Микроконтроллеры серии MSP430 известны своим низким энергопотреблением.

6. ESP8266

Популярность ESP8266 неоспорима.Это, бесспорно, один из самых эффективных микроконтроллеров последнего десятилетия, и он определенно был одним из лидеров современной тенденции микроконтроллеров с объединенными коммуникационными возможностями. ESP8266 — это недорогая микросхема Wi-Fi, разработанная Espressif Systems, с полным стеком TCP / IP и возможностями микроконтроллера. Множественные версии MCU были созданы в быстрой последовательности, и то, что изначально начиналось как модуль Wi-Fi для микроконтроллеров, быстро превратилось в такой модуль, как ESP-12e, который стал сердцем нескольких проектов и продуктов.

Особенности:

• Процессор: L106 32-битное микропроцессорное ядро ​​RISC на основе Tensilica Xtensa Diamond Standard 106Micro, работающее на частоте 80 МГц
• Память:
  • 32 KiB RAM инструкции
  • 32 КиБ кэш-память команд
  • 80 КБ ОЗУ данных пользователя
  • 16 КиБ ОЗУ системных данных ETS
• Внешняя флэш-память QSPI: поддерживается до 16 МБ (обычно от 512 КБ до 4 МБ)
• IEEE 802.11 b / g / n Wi-Fi
  • Встроенный переключатель TR, балун, малошумящий усилитель, усилитель мощности и согласующая сеть
  • Аутентификация WEP или WPA / WPA2, или открытые сети
• 16 контактов GPIO
• SPI
• I²C (программная реализация)
• Интерфейсы I²S с DMA (общие контакты с GPIO)
• UART на выделенных контактах, плюс UART только для передачи может быть включен на GPIO2
• 10-разрядный АЦП (АЦП последовательного приближения)

Макетные платы на базе MCU:

Существует более 100 плат для разработки, основанных на различных вариантах ESP8266.Чтобы упомянуть несколько, некоторые из этих плат включают в себя;

• NodeMCU DevkIT
• Wemos D1
• Wemos D1 Mini
• Adafruit Feather HUZZAH ESP8266
• SparkFun ESP8266 Вещь

Отличительные особенности:

Некоторые выдающиеся особенности ESP8266 включают:

• Интегрированный WiFI и микроконтроллер сокращают головную боль, связанную с спецификацией материалов и поставщиками
• Низкая стоимость
• предварительно сертифицирован (FCC и CE)
• large Поддержка сообщества
• Совместимость с популярными платформами, такими как Arduino IDE

7.ESP32

Обновленный до ESP8266, esp32 пользуется большой поддержкой и широким распространением с момента его выпуска несколько лет назад. это недорогая система с низким энергопотреблением на микроконтроллере микросхемы со встроенным Wi-Fi и двухрежимным Bluetooth. в нем используется микропроцессор Tensilica Xtensa LX6 как в двухъядерном, так и в одноядерном вариантах и ​​включает встроенные антенные переключатели, ВЧ балун, усилитель мощности, малошумящий усилитель приема, фильтры и модули управления питанием. Разработанный для современных приложений, ESP32 также включает в себя несколько функций безопасности, таких как криптографическое аппаратное ускорение, флеш-шифрование и безопасная загрузка.

Особенности:

Некоторые особенности MCU включают:

• Процессоры:
  • ЦП: двухъядерный (или одноядерный) 32-разрядный микропроцессор LX6 Xtensa, работающий на частоте 160 или 240 МГц и производительность до 600 DMIPS
  • Сопроцессор со сверхнизким энергопотреблением (ULP)
• Память: 520 КБ SRAM
• Беспроводное соединение:
  • Wi-Fi: 802.11 b / g / n
  • Bluetooth: v4.2 BR / EDR и BLE (разделяет радио с Wi-Fi)
• Периферийные интерфейсы:
  • 12-битный АЦП последовательного приближения, до 18 каналов
  • 2 × 8-битных ЦАП
  • 10 сенсорных датчиков (GPIO с емкостным зондированием)
  • 4 × SPI
  • 2 интерфейса I²S
  • 2 интерфейса I²C
  • 3 × UART
  • Хост-контроллер SD / SDIO / CE-ATA / MMC / eMMC
  • Подчиненный контроллер SDIO / SPI
  • Интерфейс Ethernet MAC с выделенным DMA и поддержкой протокола точного времени IEEE 1588
  • Шина CAN 2.0
  • Инфракрасный пульт дистанционного управления (TX / RX, до 8 каналов)
  • ШИМ двигателя
  • LED PWM (до 16 каналов)
  • Датчик Холла
  • Аналоговый предусилитель со сверхнизким энергопотреблением
• Безопасность:
  • Поддерживаются все стандартные функции безопасности IEEE 802.11, включая WFA, WPA / WPA2 и WAPI
  • Безопасная загрузка
  • Флэш-шифрование
  • 1024-битный OTP, до 768-бит для клиентов
  • Криптографическое аппаратное ускорение: AES, SHA-2, RSA, криптография на эллиптических кривых (ECC), генератор случайных чисел (RNG)
• Управление питанием:
  • Внутренний регулятор с малым падением напряжения
  • Отдельная область мощности для RTC
  • Ток в режиме глубокого сна 5 мкА
  • Пробуждение от прерывания GPIO, таймера, измерений АЦП, прерывания емкостного сенсорного датчика

Макетные платы на базе MCU:

Как и ESP8266, существует множество плат для разработки на основе ESP32.Некоторые из этих досок включают в себя;

• ХУЗЗАх42
• ESP32-DevKitC
• УзелMCU-32S
• ESPduino32
• ESP32 Вещь

Отличительные особенности:

Помимо Wi-Fi, ESP32 поддерживает Bluetooth и реализует функции безопасности и низкого энергопотребления, которые недоступны в обычных устройствах.

8. ATMEGA32U4

Atmega32u4 — это маломощный 8-битный микроконтроллер на базе AVR® RISC на базе микрочипа с самопрограммируемой флеш-памятью объемом 32 КБ, 2.5 КБ SRAM, 1 КБ EEPROM, полноскоростное / низкоскоростное устройство USB 2.0, 12-канальный 10-разрядный аналого-цифровой преобразователь и интерфейс JTAG для отладки на кристалле. Устройство способно выполнять мощные инструкции за один такт, что позволяет достичь пропускной способности до 16 MIPS на частоте 16 МГц. Это дает разработчикам возможность оптимизировать энергопотребление в зависимости от скорости обработки.

Особенности:

• Полностью соответствует спецификации универсальной последовательной шины, ред. 2.0
• Поддерживает скорость передачи данных до 12 Мбит / с и 1.5 Мбит / с
• Конечная точка 0 для передачи управления: до 64 байтов
• Шесть программируемых конечных точек с входящими и исходящими направлениями, а также с групповыми передачами, прерываниями или изохронными передачами
• Настраиваемые конечные точки размером до 256 байт в режиме двойного банка
• Полностью независимая 832-байтовая USB DPRAM для распределения памяти конечной точки
• Прерывания для приостановки / возобновления
• Сброс ЦП возможен при обнаружении сброса шины USB
• 48 МГц от ФАПЧ для работы шины на полной скорости
• Подключение / отключение шины USB по запросу микроконтроллера
• Бескристаллический режим работы в низкоскоростном режиме

Макетные платы на базе MCU:

Atmega32u4 — популярный микроконтроллер, входящий в состав нескольких плат разработки, некоторые из которых включают:

• Малышка 2.0
• Arduino Beetle
• Arduino Pro Micro
• Ардуино Леонардо
• Qwicc Pro
• Arduino Леонардо Клоны

9. STM8S103F3

Семейство микроконтроллеров STM8 предлагает высокопроизводительное 8-битное ядро ​​и ультрасовременный набор периферийных устройств в крошечном форм-факторе, аналогичном тому, что можно получить с серией микроконтроллеров ATtiny. Семейство состоит из 4 серий, в том числе; STM8S, STM8L, STM8AF и STM8AL.Из всего этого серия STM8S считается основным микроконтроллером, а STM8S103F3 считается одним из самых популярных микроконтроллеров этой серии.

8-битный микроконтроллер предлагает 8 Кбайт флэш-памяти программ, со встроенной EEPROM настоящих данных, усовершенствованным ядром и периферийными устройствами, тактовой частотой 16 МГц, надежными вводами / выводами, независимыми сторожевыми таймерами с отдельным источником тактовой частоты и системой защиты тактовой частоты — все это из которых обеспечивает его высокую производительность и общую надежность системы.

Особенности:

Основные характеристики микроконтроллера, в соответствии с таблицей данных, включают:

• Ядро
  • Усовершенствованное ядро ​​STM8 16 МГц с архитектурой Гарварда и трехступенчатым конвейером
  • Расширенный набор команд
• Воспоминания
  • Программная память: 8 Кбайт Flash; сохранение данных 20 лет при 55 ° C после 10 циклов
  • Память данных: 640 байт истинных данных EEPROM; выносливость 300 тыс. циклов
  • RAM: 1 Кбайт
• Часы, сброс и управление питанием
  • 2.От 95 до 5,5 В рабочее напряжение
  • Гибкое управление тактовой частотой, 4 основных источника тактовой частоты
    • Генератор с кварцевым резонатором малой мощности
    • Вход внешних часов
    • Внутренний, настраиваемый пользователем, 16 МГц RC
    • Внутренний маломощный 128 кГц RC
  • Часы охранные с монитором часов
  • Управление питанием:
    • Режимы с низким энергопотреблением (ожидание, активная остановка, остановка)
    • Индивидуальное отключение периферийных часов
  • Постоянно активный, малопотребляющий сброс при включении и выключении питания
• Управление прерываниями
  • Вложенный контроллер прерываний с 32 прерываниями
  • До 27 внешних прерываний на 6 векторах
• Таймеры
  • Таймер расширенного управления: 16 бит, 4 канала CAPCOM, 3 дополнительных выхода, вставка мертвого времени и гибкая синхронизация
  • 16-битный таймер общего назначения с 3 каналами CAPCOM (IC, OC или PWM)
  • 8-битный базовый таймер с 8-битным предварительным делителем
  • Таймер автоматического пробуждения
  • Оконный сторожевой таймер и независимый сторожевой таймер
• Коммуникационные интерфейсы
  • UART с выходом часов для синхронной работы, SmartCard, IrDA, режим ведущего устройства LIN
  • Интерфейс SPI до 8 Мбит / с
  • Интерфейс I2C до 400 кбит / с
• Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
  • 10-битный АЦП ± 1 LSB с 5 мультиплексированными каналами, режимом сканирования и аналоговым сторожевым таймером
• ввода / вывода
  • До 28 входов / выходов в 32-выводном корпусе, включая 21 выход с высоким потребителем
  • Высокопрочная конструкция ввода / вывода, устойчивая к подаче тока
• Уникальный идентификатор
  • 96-битный уникальный ключ для каждого устройства

Макетные платы на базе микроконтроллера:

Существует множество коммутационных плат на базе микроконтроллера STM8S103F3, которые недостаточно сложны, чтобы их можно было классифицировать как отладочные платы.Некоторые заслуживающие внимания платы на основе MCU включают:

1. Sduino / STM8Blue и аналогичные клоны
2. STM8S103F3 Совет по развитию P6

10. NXP LPC1768

LPC1768 — это микроконтроллер Cortex®-M3, разработанный для встраиваемых приложений с низким энергопотреблением. Он отличается высоким уровнем интеграции и низким энергопотреблением на частотах до 100 МГц. Это высокопроизводительный микроконтроллер, имеющий до 512 КБ флэш-памяти и 64 КБ памяти данных, а также периферийные устройства, такие как Ethernet MAC, интерфейс USB-устройства / хоста / OTG, 8-канальный контроллер DMA и 4 UART, среди прочего. другие.

Характеристики

Некоторые основные особенности NXP LPC1768 включают:

• Arm ^® Процессор Cortex-M3, работающий на частотах до 100 МГц
• Arm Cortex-M3 встроенный контроллер вложенных векторных прерываний (NVIC)
• Встроенная флэш-память для программирования до 512 КБ
• Встроенная SRAM до 64 КБ
• Внутрисистемное программирование (ISP) и программирование в приложении (IAP)
• Восьмиканальный контроллер DMA общего назначения (GPDMA)
• Ethernet MAC с интерфейсом RMII и выделенным контроллером DMA
• USB 2.0 полноскоростное устройство / хост / контроллер OTG
• Четыре UART с генерацией дробной скорости передачи данных, внутренним FIFO и поддержкой DMA
• Контроллер CAN 2.0B с двумя каналами
• Контроллер SPI с синхронной, последовательной и полнодуплексной связью
• Два контроллера SSP с FIFO и поддержкой нескольких протоколов
• Три расширенных интерфейса шины I2C
• Интерфейс I2S (Inter-IC Sound)
• 70 контактов ввода / вывода общего назначения (GPIO) с настраиваемыми подтягивающими / понижающими резисторами
• 12-битный / 8-канальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с частотой преобразования до 200 кГц
• 10-разрядный цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) со специальным таймером преобразования и DMA
• Четыре таймера / счетчика общего назначения
• ШИМ управления одним двигателем с поддержкой управления трехфазным двигателем
• Интерфейс квадратурного энкодера, который может контролировать один внешний квадратурный энкодер
• Один стандартный блок ШИМ / таймера с внешним счетным входом
• RTC с низким энергопотреблением с отдельной областью мощности и выделенным генератором
• Сторожевой таймер (WDT)
• Системный таймер Arm Cortex-M3, включая опцию входа внешних часов
• Таймер повторяющихся прерываний обеспечивает программируемые и повторяющиеся синхронизированные прерывания
• Каждое периферийное устройство имеет собственный делитель тактовой частоты для дополнительной экономии энергии
• Стандартный интерфейс тестирования / отладки JTAG для совместимости с существующими инструментами
• Интегрированный PMU (блок управления питанием)
• Четыре режима пониженного энергопотребления: спящий режим, глубокий сон, выключение питания и глубокое выключение питания
• Одноместный 3.Источник питания 3 В (от 2,4 В до 3,6 В)
• Четыре входа внешнего прерывания, конфигурируемые как чувствительные к фронту / уровню
• Вход немаскируемого прерывания (NMI)
• Контроллер прерываний при пробуждении (WIC)
• Пробуждение процессора из режима пониженного энергопотребления по любому прерыванию
• Обнаружение сбоев с отдельным порогом для прерывания и принудительного сброса
• Сброс при включении питания (POR)
• Кварцевый генератор с рабочим диапазоном от 1 МГц до 25 МГц
• Внутренний RC-генератор 4 МГц с точностью до 1%
• Защита от чтения кода (CRP) с разными уровнями безопасности
• Уникальный серийный номер устройства для идентификации

Платы разработчика:

Лучшие платы для разработки на базе NXP LPC1768 включают;

1. Arm Mbed LPC1768 Доска
2. Оценочная плата Keil LPC1769
3. Плата LPCXpresso для LPC1769 с датчиком CMSIS DAP

С тысячами существующих микроконтроллеров определенно есть несколько других микроконтроллеров, которые, вероятно, заслуживают места в этом списке, но вы согласитесь со мной, что сообщество, проекты и продукты, которые были созданы на основе микроконтроллеров, представленных в эти статьи трудно сопоставить.

Что вы думаете? Какие еще микроконтроллеры, по вашему мнению, должны были быть в этом списке? Не стесняйтесь делиться через раздел комментариев.

Что такое микроконтроллер? Программирование, определение, типы и примеры

похож на крошечный компьютер, который следует инструкциям, определенным в его программировании. Я постараюсь охватить каждый аспект, связанный с микроконтроллером. Итак, давайте сначала ответим на вопрос: что такое микроконтроллер?

Что такое микроконтроллер?

Микроконтроллер считается основой встраиваемых систем (пожалуйста, прочтите его один раз, прежде чем двигаться дальше), и его наиболее важная особенность: «Он может думать» .Микроконтроллер выглядит как простая электронная микросхема, но на самом деле он слишком мощный (также называемый встроенным компьютером), потому что он программируемый. Используя программный код, мы можем управлять всеми контактами ввода / вывода микроконтроллера и выполнять несколько функций (мы обсудим их позже).

До микроконтроллеров шлюзы DLD использовались для создания логики, то есть для добавления задержек, включения / выключения сигналов и т.д. трудно справиться.На рисунке ниже я добавил две схемы светофоров:

• Левая цепь: 555 Таймер используется для создания последовательностей светодиодов.
• Правая цепь: микроконтроллер используется для управления светодиодами.

Как видите, схема DLD довольно грязная по сравнению со схемой микроконтроллера. Более того, схема таймера 555 управляет только 3 светодиодами, если мы хотим добавить больше светодиодов, мы должны воспроизвести схему, а значит, и больше компонентов, так что это не будет экономически эффективным. С другой стороны, один микроконтроллер может легко управлять 4 наборами светофоров, как показано на изображении ниже, и при этом он может контролировать гораздо больше.Более того, схема микроконтроллера слишком проста, удобна в обращении / отладке.

Мы подробно обсудим преимущества микроконтроллера позже, а пока давайте рассмотрим пример: Предположим, вы хотите увеличить период включения зеленого светодиода в светофоре, если вы работаете со схемой DLD, вам необходимо заменить оборудование компоненты, т.е. изменение значений сопротивлений (может включать пайку). Но если вы работаете с микроконтроллером, вам просто нужно внести изменения в программное обеспечение и загрузить код в свой микроконтроллер.Итак, с изобретением микроконтроллера вам больше не нужно разрабатывать логику с использованием компонентов электронного оборудования, вместо этого вы можете разрабатывать логику в программировании (программном обеспечении). Теперь давайте посмотрим, что такое компиляторы микроконтроллеров? и какова процедура программирования микроконтроллера:

Компиляторы микроконтроллеров

• Микроконтроллеры Компиляторы (например, MPLAB, MikroC, Keil и т. д.) — это программное обеспечение на базе Windows, используемое для написания и компиляции программных кодов для микроконтроллеров.

Теперь вы, должно быть, думаете, как микроконтроллер управляет всеми этими светодиодами и как он узнает, какой светодиод включить / выключить. Как я сказал ранее, микроконтроллеры обладают способностью думать , и этот интеллект вводится в них с помощью программирования. Программирование микроконтроллера не так просто, но не так сложно, как кажется. Производители микроконтроллеров разработали свои собственные компиляторы (также доступны компиляторы сторонних производителей), которые используются для написания и компиляции кодов.Эти компиляторы генерируют файл .HEX (машинный код), который затем загружается в ПЗУ микроконтроллеров другим оборудованием, именуемым Программатором / записывающим устройством микроконтроллеров (то есть PICKit3). Вот блок-схема программирования микроконтроллера:

Теперь давайте посмотрим на собственное определение микроконтроллера:

Определение микроконтроллера

• Микроконтроллер (также называемый встроенным компьютером) — это мини-(но мощный) компьютер, встроена в компактную микросхему IC (интегральная схема), содержит встроенный процессор (один или несколько), память (т.е.е. RAM, ROM, EEPROM и т. Д.) И программируемые порты ввода / вывода (используются для нескольких функций).
Микроконтроллер
• используется во встраиваемых проектах, например, в системах безопасности, лазерных принтерах, системах автоматизации, робототехнике и многом другом.
Микроконтроллер
• был впервые разработан Майклом Кокраном и Гэри Буном . (Обожаю этих парней 😀)
• C и языки ассемблера используются для программирования микроконтроллера, но файл HEX находится на машинном языке, который фактически загружается в микроконтроллеры.
• Существуют также другие языки для программирования микроконтроллера, но если вы новичок, вам следует начать с языка ассемблера, поскольку он дает четкое представление об архитектуре микроконтроллера.
• На изображении ниже показаны некоторые из наиболее часто используемых микроконтроллеров (мы обсудим их подробно позже):

Теперь давайте посмотрим на архитектуру микроконтроллеров, то есть что внутри микроконтроллера?

Архитектура микроконтроллеров

• Архитектура RISC на данный момент считается самой продвинутой архитектурой микроконтроллеров и поставляется с несколькими стандартными компонентами, которые мы обсудим здесь.
• Вот блок-схема архитектуры микроконтроллера:

• Как вы можете видеть на рисунке выше, архитектура микроконтроллера состоит из:
  • CPU (центрального процессора).
  • ROM (постоянная память).
  • RAM (оперативная память).
  • EEPROM (электрически стираемая программируемая постоянная память).
  • Порты ввода / вывода.
  • Таймеры.
  • Прерывания.

CPU (центральный процессор)

• CPU (центральный процессор) рассматривается как мозг микроконтроллера, принимает инструкции в форме программирования и выполняет их.
• Он действует как комендант и отдает приказы другим компонентам, и другие компоненты должны действовать соответственно.
ЦП
• имеет встроенные регистры, которые делятся на два типа:
  • Регистры данных.
  • Регистры адресации.
• Регистры данных (также известные как аккумуляторы) используются для хранения фактических данных.
• Регистры адресации используются для хранения адресов для доступа к данным памяти.
• ЦП микроконтроллера способен выполнять различные типы инструкций, то есть инструкции манипулирования данными, логические инструкции, инструкции сдвига и т. Д.

ПЗУ программ (постоянное запоминающее устройство)

• ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) не является -Энергозависимая память, в которой микроконтроллеры хранят свой программный код, также называется программным ПЗУ или кодовым ПЗУ.
• Когда мы загружаем наш код в микроконтроллер, программатор / записывающее устройство сначала стирает память ROM, а затем загружает новый код.
• После того, как код был загружен, теперь нет возможности стереть ПЗУ, если вы не хотите загрузить код снова.
• Итак, когда микроконтроллер находится в рабочем режиме, мы не можем стереть память ПЗУ с помощью программного кода.
ПЗУ программы
• доступно в различных типах, некоторые из них:
  Флэш-память
  • .
  • УФ-СППЗУ.
  • OTP Память.
  • Маскированная память.

ОЗУ данных (оперативное запоминающее устройство)

• ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) — это временная память, поэтому ее легко стирать и использовать для хранения данных во время операций.
• Если вы хотите стереть ОЗУ микроконтроллера, просто перезапустите его, вы также можете стереть его с помощью программирования.
ОЗУ
• делится на два типа: ОЗУ
  • общего назначения (GPR).
  • Регистры специальных функций (SFR).

EEPROM (электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство)

• EEPROM (электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство) является полу-энергозависимой памятью и обычно используется для сохранения постоянных данных. не нужно менять это часто i.е. Настройки администратора.
• Если вы загрузите код в свой микроконтроллер, он сотрет память EEPROM так же, как память ROM.
• Если вы перезапустите микроконтроллер, это не повлияет на память EEPROM, данные EEPROM останутся нетронутыми. (то же, что и ПЗУ)
• Но данные EEPROM могут быть обновлены / удалены с помощью программирования (в отличие от памяти ROM).
• Приведу пример: люди меняют обои рабочего стола раз в месяц, такие настройки должны сохраняться в памяти EEPROM.

Порты ввода / вывода микроконтроллера

• В микроконтроллерах несколько контактов предназначены для ввода / вывода (I / O) и управляются с помощью программирования.
• Порт состоит из нескольких контактов ввода-вывода, и в микроконтроллерах имеется несколько портов.
• Они используются для подключения внешних устройств (например, принтеров, ЖК-дисплеев, светодиодов, датчиков и т. Д.) К микроконтроллеру.

Таймеры микроконтроллера

• Микроконтроллер имеет несколько встроенных таймеров, используемых для подсчета.
• Таймеры очень удобны для решения различных задач, таких как генерация импульсов, генерация частоты, функция синхронизации, модуляция, прерывания и т. Д.
Таймеры
• синхронизируются с часами микроконтроллера, используются для измерения временных интервалов между двумя событиями и могут считать до 255 для 8-битного микроконтроллера и 65535 для 16-битного микроконтроллера.

Прерывания микроконтроллера

• Прерывания микроконтроллера используются для срочных сценариев, и всякий раз, когда микроконтроллер получает прерывание, он останавливает все и сначала обрабатывает вызов прерывания.
• Итак, как следует из их названия, они фактически прерывают выполнение микроконтроллером его обычной задачи и заставляют его сначала разобраться с ними.

Типы микроконтроллеров

• Существуют различные типы микроконтроллеров, которые классифицируются по ширине шины, памяти, контрольному набору, архитектуре и производителю.
• Вот блок-схема типов микроконтроллеров:

Типы микроконтроллеров в зависимости от ширины шины

• Микроконтроллеры бывают 8-битные, 16-битные, 32-битные и 64-битные.Некоторые наиболее продвинутые микроконтроллеры имеют биты более 64, которые способны выполнять определенные функции во встроенных системах.
8-битный микроконтроллер
• способен выполнять более мелкие арифметические и логические инструкции. Наиболее распространенными 8-битными микроконтроллерами являются atmel 8031 ​​и 8051.
• В отличие от 8-битного микроконтроллера, 16-битный микроконтроллер выполняет программу с более высокой точностью и точностью. Самый распространенный 16-битный микроконтроллер — 8096.
Микроконтроллер
• 32 бит применяется в системах автоматического управления и робототехнике, где требуется высокая прочность и надежность.Офисные машины и некоторые системы питания и связи используют 32-битный контроллер для выполнения различных инструкций.

Типы микроконтроллеров на основе памяти

• На основе памяти микроконтроллеры делятся на два типа: микроконтроллеры с внешней памятью и микроконтроллеры со встроенной памятью.
• Когда встроенной системе требуется как микроконтроллер, так и внешний функциональный блок, который не встроен в микроконтроллер, микроконтроллер называется микроконтроллером с внешней памятью.8031 — это пример микроконтроллера с внешней памятью.
• Когда все функциональные блоки объединены в один чип, связанный со встроенной системой, микроконтроллер называется микроконтроллером встроенной памяти. 8051 — это пример микроконтроллеров со встроенной памятью.

Типы микроконтроллеров на основе набора команд

• На основе набора команд микроконтроллеры подразделяются на два типа: CISC-CISC и RISC-RISC.
• CISC упоминается как компьютер со сложным набором команд.Одной действующей инструкции достаточно, чтобы заменить количество инструкций.
• RISC упоминается как компьютер с сокращенным набором команд. RISC помогает сократить время выполнения программы. Это достигается за счет уменьшения тактового цикла на инструкцию.

Типы микроконтроллеров в зависимости от производителя

Существует множество типов микроконтроллеров, и я собираюсь подробно обсудить некоторые из них здесь:

1. Микроконтроллер 8051

• Микроконтроллер 8051 представляет собой 40-контактный 8-битный микроконтроллер изобретен Intel в 1981 году.
• 8051 поставляется со 128 байтами ОЗУ и 4 КБ встроенного ПЗУ.
• Исходя из приоритетов, в микроконтроллер может быть встроена внешняя память объемом 64 КБ.
• В этот микроконтроллер встроен кристаллический осциллятор с частотой 12 МГц.
• В этот микроконтроллер интегрированы два 16-битных таймера, которые можно использовать как таймер, а также как счетчик.
• 8051 состоит из 5 прерываний, включая внешнее прерывание 0, внешнее прерывание 1, прерывание таймера 0, прерывание таймера 1 и прерывание последовательного порта.
• Он также состоит из четырех 8-битных программируемых портов.

2. Микроконтроллер PIC

• Microchip изобрел микроконтроллер PIC (контроллер периферийного интерфейса), который поддерживает архитектуру Гарварда.
• Microchip Technology очень заботится о потребностях и требованиях клиентов, поэтому они постоянно обновляют свои продукты, чтобы обеспечить первоклассный сервис.
• Низкая стоимость, возможность последовательного программирования и широкая доступность выделяют этот микроконтроллер среди остальных.
• Он состоит из ПЗУ, ЦП, последовательной связи, таймеров, прерываний, портов ввода / вывода и набора регистров, которые также работают как ОЗУ.
• Регистры специального назначения также встроены в аппаратное обеспечение микросхемы.
• Низкое энергопотребление делает этот контроллер идеальным выбором для промышленных целей.

3. Микроконтроллер AVR

• AVR называется Advances Virtual RISC, который был произведен компанией Atmel в 1966 году.
• Он поддерживает Гарвардскую архитектуру, в которой программа и данные хранятся в разных пространствах микроконтроллера и могут быть легко доступны.
• Считается более ранним типом контроллеров, в которых для хранения программы используется встроенная флэш-память.
Архитектура AVR
• была представлена ​​Вегардом Волланом и Альф-Эгилем Богеном.
• AT90S8515 был первым контроллером, основанным на архитектуре AVR.
• Однако AT90S1200 был первым микроконтроллером AVR, который был коммерчески доступен в 1997 году.
• Флэш-память, EEPROM и SRAM интегрированы в один чип, что исключает возможность объединения любой внешней памяти с контроллером.
• Этот контроллер имеет сторожевой таймер и множество энергосберегающих спящих режимов, которые делают этот контроллер надежным и удобным для пользователя.

Теперь давайте посмотрим на разницу между микроконтроллером и микропроцессором:

Микроконтроллер против микропроцессора

• Микропроцессор использует внешнюю цепь для установления связи с периферийной средой, но микроконтроллер не использует никаких внешних схем, чтобы поместить его в в рабочем состоянии, так как он поставляется со специальной встроенной схемой, которая экономит место и затраты на разработку устройства с аналогичными характеристиками.
• По сравнению с микропроцессорами, которые широко используются в ПК, ноутбуках и блокнотах, микроконтроллеры специально созданы для встроенных систем.
• Когда мы говорим о встроенной системе, мы фактически имеем в виду устройства, которые имеют встроенную схему и нуждаются в загрузке соответствующих инструкций для управления устройствами.
• Самое замечательное во встроенной системе то, что она включает в себя индивидуальное программирование, которое напрямую связано с внутренней схемой, которую можно изменять снова и снова, пока вы не достигнете желаемого результата.
• Тактовая частота микропроцессора намного больше, чем у микроконтроллера, и они способны выполнять сложные задачи. Они могут работать на частоте 1 ГГц.

• Я указал на ключевые различия между микроконтроллером и микропроцессором в таблице ниже:

Сравнение с настольными компьютерами

• В отличие от нашего настольного компьютера, микроконтроллеры — это крошечные компьютеры, в которых памяти намного меньше, чем на настольном компьютере. компьютер.
• Также скорость настольного компьютера намного больше, чем скорость простого микроконтроллера.
• Однако микроконтроллеры обладают некоторыми функциями, аналогичными настольным компьютерам, например, они идут с центральным процессором, который является мозгом микроконтроллера.
• Эти ЦП в микроконтроллерах имеют разную длину слова, то есть от 4 до 64 бит.
• Они могут работать на более низких частотах при 4 кГц и могут сохранять функциональность до нажатия кнопки сброса или вызова некоторого прерывания.

Характеристики микроконтроллера

• В современных технологиях некоторые микроконтроллеры имеют сложную конструкцию и могут иметь длину слова более 64 бит.
Микроконтроллер
• состоит из встроенных компонентов, включая EPROM, EEPROM, RAM, ROM, таймеры, порты ввода / вывода и кнопку сброса. RAM используется для хранения данных, а ROM используется для хранения программ и других параметров.
• Современные микроконтроллеры спроектированы с использованием архитектуры CISC (компьютер со сложным набором команд), которая включает инструкции типа marco.
• Инструкция одиночного типа макроса используется для замены количества маленьких инструкций.
• Современные микроконтроллеры потребляют гораздо меньше энергии по сравнению со старыми.
• Они могут работать при более низком напряжении в диапазоне от 1,8 В до 5,5 В.
Флэш-память
• , такая как EPROM и EEPROM, являются очень надежными и продвинутыми функциями в последних микроконтроллерах, которые отличают их от старых микроконтроллеров.
• EPROM быстрее и быстрее, чем память EEPROM.Он позволяет стирать и записывать циклы столько раз, сколько вы хотите, что делает его удобным для пользователя.

Теперь давайте посмотрим на приложения микроконтроллеров:

Приложения микроконтроллеров

Микроконтроллер имеет множество приложений, здесь я упомянул лишь некоторые из них:

• Периферийный контроллер ПК
• Робототехника и встраиваемые системы
• Биомедицинское оборудование
• Системы связи и энергетики
• Автомобили и охранные системы
• Имплантированное медицинское оборудование
• Устройства обнаружения пожара
• Приборы для измерения температуры и света
• Устройства промышленной автоматизации
• Устройства управления технологическими процессами
• Измерение и управление вращающимися объектами

На сегодня все.Надеюсь, вам понравилась статья. Наша работа — шаг за шагом предоставлять вам полезную информацию, чтобы вы могли ее усвоить без особых усилий. Однако, если вы все еще настроены скептически или сомневаетесь, вы можете спросить меня в разделе комментариев ниже. Я хотел бы помочь вам в соответствии со своими знаниями. Оставайтесь в курсе.

Автор: Аднан Акил

Он блоггер и технический писатель, который любит исследовать новые вещи из любопытства. Он верит в упорный труд, честность и энтузиазм, которые являются важными составляющими достижения окончательного успеха.Он не хвастается своими писательскими способностями, но своим мастерством хвастается. [helloworld]

Будущее крошечное. Микроконтроллеры преобразят Интернет вещей… | Брайан Костанич

Микроконтроллеры изменят Интернет вещей и нашу жизнь.

Десять лет назад Стив Джобс стоял на сцене с iPhone, и мы заглянули в будущее. Суперкомпьютер в каждом кармане, в любой точке мира. Сейчас смартфонов почти столько же, сколько людей ».

И все же, судя по цифрам, смартфон бледнеет по сравнению с грядущей аппаратной революцией; к 2025 году в мире будет в десять раз больше устройств, не подключенных к мобильным телефонам, чем людей .

Технологический прогресс является повторяющимся, но прерывистым. Время от времени происходит что-то грандиозное и меняет наше отношение к миру. Огонь, металлургия, телеграф, Интернет и так далее. Все это оказало глубокое влияние на отношения человечества с миром и друг с другом. Смартфон изменил практически все аспекты нашего отношения к миру. От направлений GPS в реальном времени до Instagram, он изменил не только то, как мы взаимодействуем с окружающей средой, но и друг с другом.

И то, что будет дальше, окажет невообразимо большое влияние на наш вид.

Мобильная революция дала нам нечто большее, чем просто телефонную связь: крошечные, высококачественные, недорогие, энергосберегающие, подключаемые компоненты, а также новые процессы и промышленные возможности для их производства. Каждый смартфон представляет собой набор интересного оборудования, большая часть которого разработана специально для мобильного использования, но если вырвать его из этого контекста, его можно использовать для создания самых разных интересных возможностей помимо мобильных телефонов.

Скоро будет сложно купить новинку без каких-то подключенных смартов. Управление устройством с мобильного телефона станет стандартной функцией, а повсеместные датчики и средства управления преобразуют промышленную автоматизацию, здания и наше взаимодействие с окружающим миром. Эта повсеместная трансформация подключенного оборудования обещает стать самой большой частью компьютерной революции, поскольку к 2020 году на IoT будет тратиться 1 трлн долларов США в год. ряд встроенных преимуществ, включая цену, функциональность / производительность и стоимость.

В то время как мобильные устройства сокращали все и превращали оборудование в товар, происходило кое-что еще. Отчасти как побочный продукт этих инноваций, микроконтроллер, являвшийся опорой простых встраиваемых систем с 70-х годов, переживает серьезное возрождение.

Микроконтроллер (часто сокращается до MCU ), представляет собой автономный мини-вычислительный чип, в котором есть все необходимое для работы, и обычно включает флэш-память для хранения кода / приложений и небольшой объем оперативной памяти для выполнения.

В отличие от других микропроцессоров, микроконтроллеры имеют свои корни во встроенном оборудовании, поэтому у них также есть много универсальных вводов / выводов (GPIO), в которых можно связываться с периферийными аппаратными устройствами и управлять ими. Сюда входят как цифровой ввод-вывод, так и связанные с ним протоколы, такие как I2C, Serial, SPI, CAN и другие, а также аналоговый ввод-вывод для чтения данных с датчиков окружающей среды и других аналоговых источников.

Многие современные микроконтроллеры также имеют другие интересные функции, такие как аппаратный JPEG и криптографическое ускорение, которые расширяют их варианты использования на такие вещи, как управление камерой или продукты безопасности.Многие даже имеют контроллеры дисплея и ускорение 2D-графики, что позволяет им управлять дисплеями и принимать ввод с сенсорного экрана.

Также в отличие от других микропроцессоров, таких как ЦП, микроконтроллеры не предназначены для работы с тяжелыми ОС, такими как Linux или Windows, которые основаны на многопользовательской, многоприложенной, абстрагированной от оборудования парадигме, в которой ОС часто является самой тяжелой. пользователь ресурсов. Вместо этого микроконтроллеры, как правило, либо не имеют ОС, либо работают под управлением операционной системы Micro Real Time (µRTOS), в которой достаточно ОС для поддержки приложения, которое является основным пользователем времени обработки и имеет полный прямой доступ к аппаратному обеспечению микросхемы.Наличие прямого доступа к оборудованию также дает еще одно преимущество; аппаратные коммуникации в реальном времени. В отличие от ОС с аппаратной абстракцией, приложение, работающее на µRTOS, имеет меньше абстракций, замедляющих доступ, и обычно обеспечивает гораздо меньшую задержку доступа к подключенному оборудованию.

Возможно, вы этого не знаете, но если вы это читаете, вы, вероятно, окружены микроконтроллерами. В среднем в доме в развитой стране микроконтроллеров почти в 10 раз больше, чем процессоров, а если вы сидите в машине, то, вероятно, их около 30.⁴

Почти каждое современное устройство оснащено микроконтроллером, но они также настолько дешевы и просты в использовании, что используются в игрушках, пультах дистанционного управления, термостатах и ​​практически в любом другом электронном гаджете.

Фактически, микроконтроллеры также являются основой вездесущих плат Arduino, которые стали стандартом для мастеров и любителей по всему миру.

И хотя микроконтроллеры были встроены во все, от игрушек до автомобилей на протяжении большей части 40 лет, только в последние несколько лет микроконтроллеры стали действительно полезными для Интернета вещей; они не только достаточно мощные, чтобы запускать сложные приложения, но многие из них также получили встроенную поддержку шлюзовых подключений, таких как Ethernet, WiFi, BLE и другие.Многие из них также открыли свои шины памяти для работы с внешней флеш-памятью и RAM, что позволяет их расширять интересными способами.

Микроконтроллеры также выполняют функции многих других устаревших технологий. Например, программируемые логические контроллеры (ПЛК) массово заменяются в продуктах микроконтроллерами, поскольку они могут делать все, что может делать ПЛК, а также дешевле и гибче. Аппаратные пропорциональные, интегральные, производные (PID) контроллеры когда-то были основным продуктом таких устройств, как печи, холодильники, рисоварки и HVAC, для управления такими вещами, как температура, и теперь их почти заменили микроконтроллеры в новых конструкциях.

Микроконтроллеры часто путают с другим недавно популярным классом микросхем, известным как процессоры приложений . Прикладные процессоры вышли из мобильной революции как менее энергопотребляющая, но все же высокопроизводительная альтернатива процессорам, у которых было достаточно мощности, чтобы управлять всей мобильной ОС, но при этом работать от батареи.

Прикладные процессоры часто представляют собой систему на микросхеме (SoC), что означает, что вместо того, чтобы быть одноядерным одноцелевым чипом, они содержат несколько ядер с различными функциями.Фактически, многие прикладные процессоры фактически представляют собой почти всю материнскую плату младшего компьютера, уменьшенную в размере и помещенную на один массивный кусок кремния.

Многие из распространенных процессоров приложений основаны на спецификации ядра процессора ARM A7 и используются в одноплатных компьютерах (SBC), таких как Raspberry Pi, а также во многих телефонах Android.

Поскольку SoC — это крошечные компьютеры, они работают и фактически требуют полных операционных систем, таких как Linux или Windows, и обладают всеми преимуществами и недостатками обычного компьютера.

И поскольку аппаратные периферийные устройства требуют поддержки GPIO и протоколов, которые присутствуют в микроконтроллерах, большинство SoC встраивают один или несколько микроконтроллеров в свои микросхемы. Например, плата Microsoft Sphere — это одноплатный компьютер, на котором работает микросхема MT3620, в которой и два микроконтроллера !

Все эти микросхемы и вспомогательные компоненты требуют питания. Отсюда возникает еще одно: энергоэффективность.

Микроконтроллеры, для сравнения, спроектированы так, чтобы потреблять очень мало энергии в качестве основной конструктивной функции; он управляет проектными решениями как в кристалле, так и в программном обеспечении, которое они запускают.Почти все современные архитектуры микроконтроллеров и, следовательно, сами чипы имеют встроенные функции энергосбережения, такие как расширенные функции сна. И хотя периферийные устройства обычно потребляют больше всего энергии, микроконтроллер может потреблять милливатт или меньше во время работы⁵ по сравнению с половиной ватта микросхемы A53⁶, которую использует Raspberry Pi. Это означает, что можно ожидать, что Raspberry Pi будет потреблять в тысячу раз больше энергии, даже без периферийных устройств, чем микроконтроллер.

И хотя прикладные процессоры на SBC со временем имеют тенденцию к увеличению энергопотребления, микроконтроллеры фактически настраиваются для повышения энергоэффективности.Например, чип STM32F7 вдвое мощнее, но потребляет вдвое меньше энергии, чем его предшественник, STM32F4.

Эта энергоэффективность означает, что микроконтроллеры, даже с датчиками, могут работать годами от небольшой батареи или бесконечно долго, добавляя небольшой солнечный элемент.

И хотя не каждый вариант использования Интернета вещей требует работы от батареи, энергоэффективность микроконтроллера приносит свои плоды и другими способами.

Во-первых, за счет использования небольшой части мощности одноплатных компьютеров их совокупная стоимость владения значительно ниже; экономия, которая часто увеличивается за счет установки нескольких устройств.И вся эта экономия энергии означает, что микроконтроллеры работают намного холоднее, чем процессоры приложений, что не только снижает сложность охлаждения в конструкции, но и полезна в местах, где охлаждение затруднено, например в вакууме (например, в космосе).

Эта небольшая потребляемая мощность также означает, что они могут питаться от альтернативных источников, а не от сетевой розетки, например от технологий сбора энергии. Это означает, что их можно разместить практически в любом месте, что значительно расширяет возможности их использования и выполняет обещание разместить IoT практически везде, , .

Существует очень мало случаев использования IoT, когда процесс приложения или SBC действительно необходим для их поддержки, в основном потому, что некоторые задачи функционально ограничены вычислительной мощностью микроконтроллера.

Machine Vision, например, невероятно хорошо работает на микроконтроллерах. В фантастической статье Пита Уордена « Почему будущее машинного обучения — крошечное » он утверждает, что микроконтроллеры на самом деле лучше справляются с машинным обучением, чем внешние архитектуры, которые можно найти в SBC.И он должен знать; он возглавляет команду TensorFlow в Google, которая специализируется на мобильных и встроенных приложениях для машинного обучения.

Пользовательские интерфейсы (UI) — еще одна причина, по которой иногда упоминается использование прикладного процесса для IoT, но на самом деле в большинство современных микроконтроллеров встроено ускорение 2D-графики. И существует ряд графических библиотек, предназначенных для микроконтроллеров.

Одно из немногих мест, где одноплатный компьютер превосходит микроконтроллер, — это трехмерная графика и выход HDMI.Но почти по определению существует несколько вариантов использования Интернета вещей, для которых требуются такие функции киоска. Когда пытаешься провести границу вокруг того, что такое Интернет вещей, на ум не сразу приходят киоски. А благодаря ускорению 2D-графики, встроенной поддержке ввода с сенсорного экрана и широкой поддержке дисплеев, которые сами по себе не являются компьютерами (любой дисплей с входом HDMI, скорее всего, сам компьютер), а вместо этого являются стандартными компонентами, микроконтроллеры действительно сияют.

У микроконтроллеров много преимуществ, но есть одна выдающаяся особенность, которая делает их самой важной частью революции Интернета вещей: цена.32-разрядные микроконтроллеры начинаются с 1 доллара каждый при серийном производстве, и даже флагманский микроконтроллер, такой как STM32F7 (топовый ARM F7 от ST), стоит менее 10 долларов. И новое поколение микроконтроллеров от Espressif Systems, ESP32 со встроенным Wi-Fi и Blutetooth Low-Energy (BLE) и стоит около 2 долларов.

Напротив, чипы A7 обычно стоят более 25 долларов за штуку, а многие из них стоят дороже 35 долларов за штуку!

И цена прикладного процессора — это не только сам чип.Для их поддержки требуется гораздо больше внешних компонентов, чем для их аналогов на микроконтроллерах. Хотя перечень материалов (BOM) и стоимость Raspberry Pi являются собственностью, хорошо известно, что он продается почти с нулевой маржой, а основной чип субсидируется и также поставляется почти по цене, и все же вычислительный модуль Raspberry Pi ( их встраиваемая версия) стоит около 45 долларов США. Сравните это со встраиваемой платой на базе ESP32, в которую интегрированы Wi-Fi и BLE, стоит около 9 долларов, а фактическая стоимость этой платы, вероятно, ближе к 5 долларам.

Это означает, что вы можете купить или построить от 5 до 10 устройств IoT на базе микроконтроллеров по той же цене, что и одно устройство SoC! А в нижней части спектра микроконтроллеров разрыв в цене становится еще более очевидным.

Одним из основных недостатков микроконтроллеров является то, что платформы разработчика не догнали оборудование. Разработка микроконтроллеров не сильно изменилась с 80-х годов; большая часть разработки по-прежнему выполняется на языках низкого уровня, таких как C / C ++, или вариантах, таких как Wiring (язык IDE Arduino).И хотя такие игроки, как Particle, добавили поддержку обновлений по воздуху и возможность подключения LTE, их история разработчиков не сильно отличается от Arduino.

Платформы одноплатных компьютеров, напротив, сегодня не имеют этого ограничения; поскольку они используют многие полные варианты Linux или Windows IoT, разработчики могут использовать большинство своих любимых инструментов для разработки.

Эта история быстро меняется, поскольку на горизонте появляются новые платформы и инструменты для микроконтроллеров.

Революция подключенных к Интернету вещей идет полным ходом, и в ней будут использоваться миллиарды крошечных подключенных микроконтроллеров. Они охватывают практически все мыслимые сценарии использования Интернета вещей, многие из которых практически не поддерживаются какой-либо другой архитектурой микросхем, и они делают это за небольшую часть общей стоимости владения. И хотя инструменты микроконтроллеров могут в значительной степени оставаться примитивными, эта область быстро меняется в ответ на растущий спрос на решения для микроконтроллеров.

1. https: // techcrunch.com / 2015/06/02 / 6-1b-smartphone-users-global-by-2020-overtaking-basic-fixed-phone-subscriptions /
2. https://www.statista.com/statistics/471264/iot- количество подключенных устройств по всему миру /
3. https://www.idc.com/getdoc.jsp?containerId=prUS43295217
4. https://en.wikipedia.org/wiki/Microcontroller — см. «Объемы и стоимость
5. На полмиватта больше похоже. https://www.emcraft.com/som/stm32f7/stm32f7-som-power-consuming
6. A53 потребляет так много энергии, отчасти потому, что операционные системы, работающие на них, не рассчитаны на энергоэффективность.https://www.anandtech.com/show/8718/the-samsung-galaxy-note-4-exynos-review/4

Топ-10 производителей микроконтроллеров (MCU) на 2020 год

Микроконтроллер — это тип процессора на единая интегральная схема, содержащая память, процессор и периферийное устройство ввода / вывода. Он устанавливается в автоматически управляемые продукты и электронные устройства, такие как пульты дистанционного управления, офисная техника, бытовая техника, электроинструменты, игрушки и другие. Использование микроконтроллера в электронных устройствах делает их работу безошибочной и обеспечивает бесперебойную работу технологического процесса.Рост рынка микроконтроллеров во многом обусловлен увеличением количества автоматизированных машин. Кроме того, увеличение количества портативной электроники, такой как персональные компьютеры, планшеты и смартфоны; и рост количества автомобилей класса люкс, в которых используются передовые электронные системы, способствовали росту этого рынка. Однако неисправность микроконтроллера в экстремальных климатических условиях, таких как чрезвычайно низкие и высокие температуры, может ограничить рынок. Объем мирового рынка микроконтроллеров оценивается в 15 долларов.67 миллиардов к 2022 году с 8,60 миллиардов долларов в 2015 году, при этом среднегодовой темп роста в 8,4% с 2016 по 2022 год составит 8,4%.

Analog Devices использует развивающееся приложение обработки Интернета вещей с помощью своих предложений микроконтроллеров (MCU). Analog Devices поддерживает аналоговые и цифровые измерения. Благодаря низкому энергопотреблению, микроконтроллеры Analog Devices могут питаться даже от одной плоской батареи. Соответствуя потребностям различных приложений, Analog Devices MCUS подходит для промышленных, автомобильных и контрольно-измерительных приложений, а также приложений Интернета вещей (IoT).

Веб-сайт: https://www.analog.com/en/index.html

Расширенные микроконтроллеры Cypress (MCU), обеспечивающие панорамирование во многих доменах и приложениях. Благодаря широкому предложению микроконтроллеров, портфель Cypress включает микроконтроллеры от малой мощности до высокопроизводительных микроконтроллеров (микроконтроллеры) для различных рынков. Микроконтроллеры Cypress предназначены для потребительского, промышленного и автомобильного рынков. Cypress также имеет уникальные портфели микроконтроллеров PSoC®, гибких микроконтроллеров (FM) и автомобильных микроконтроллеров. Микроконтроллеры Cypress соответствуют требованиям рынка благодаря своим уникальным маломощным, гибким и высокопроизводительным микроконтроллерам.

Веб-сайт : https://www.cypress.com/

Гигантский немецкий производитель полупроводников Infineon является ведущим игроком в сегменте микроконтроллеров (MCU). Infineon может многое предложить в области микроконтроллеров. Инновации, оставшиеся первыми. Микроконтроллеры Infineon предназначены для решения различных задач. Среди них Infineon, 32-битный микроконтроллер (MCU). 32-битный микроконтроллер (MCU) от Infineon обладает особыми функциями, которые делают его идеальным выбором для приложений, предлагающих возможность подключения, безопасность и защищенность.Портфель микроконтроллеров Infineon включает семейство XMC ™: одну платформу микроконтроллеров и семейство AURIX ™.

Веб-сайт : www.infineon.com

Maxim Интегрированные 32-разрядные микроконтроллеры (MCU) позволяют создавать надежные устройства в сегменте Интернета вещей. Сосредоточившись на 32-битных микроконтроллерах, микроконтроллеры Maxim Integrated сочетают в себе самые большие встроенные запоминающие устройства среди всех микроконтроллеров в своем классе с ультраэффективным управлением питанием. MCU Maxim Integrated работают с низким энергопотреблением, занимают мало места и обеспечивают лучшую в своем классе безопасность.MCU Maxim с защищенными 32-битными микроконтроллерами интегрируют передовую криптографию, а физическая безопасность усиливает безопасность высокого уровня.

Веб-сайт: https://www.maximintegrated.com/

Microchip предлагает ведущее предложение в сегменте микроконтроллеров (MCU). Микроконтроллеры Microchip удовлетворяют потребности постоянно меняющейся электроники. Портфель микроконтроллеров Microchip включает масштабируемые 8-, 16- и 32-разрядные микроконтроллеры. Microchip поставляется с интуитивно понятной средой проектирования и инструментами визуальной настройки.Microchip с широким ассортиментом микроконтроллеров обслуживает самые разные приложения. Благодаря обширной поддержке в виде эталонных проектов и программных библиотек микроконтроллеры Microchip становятся лучшим выбором для клиентов.

Веб-сайт: https://www.microchip.com/

Предложение NXP в микроконтроллерах не отстает, поскольку оно предлагает инновационные и передовые предложения, отвечающие различным требованиям IoT. NXP имеет обширный портфель микроконтроллеров с обширным программным обеспечением и средой разработки. MCU NXP предлагает широкий спектр микроконтроллеров на наших 8-, 16- и 32-битных платформах.Микроконтроллеры NXP оснащены передовыми маломощными, аналоговыми, управляющими и коммуникационными IP. Микроконтроллеры NXP сочетают в себе лучшие технологии Kinetis и LPC с лучшими в отрасли продуктами за последние два десятилетия.

Веб-сайт: https://www.nxp.com/

ON Semiconductor предлагает широкий ассортимент микроконтроллеров в своей собственной категории. Предложение ON Semiconductor расширяется от 8-битных и 16-битных микроконтроллеров общего назначения и специализированных устройств. От микроконтроллера со сверхнизким энергопотреблением для радиочастотных приложений до 8-битного микроконтроллера с полноскоростным USB, встроенной флэш-памятью объемом 32 Кбайт и ОЗУ объемом 2048 байт — вот несколько примеров из диапазона предложений микроконтроллеров ON Semiconductor.Микроконтроллеры общего назначения являются одним из ключевых предложений микроконтроллеров ON Semiconductors.

Веб-сайт : https://www.onsemi.com/

Panasonic без раздумий делает ведущие предложения микроконтроллеров, поскольку компания может многое предложить на растущем рынке микроконтроллеров. С точки зрения программного обеспечения встраиваемых устройств и требований системы, серии Panasonic AM1 (MN101C / MN101E / MN101L) и AM3 (MN103H / MN103S / MN103L) означают новую концепцию в дизайне микрокомпьютеров. Микроконтроллеры Panasonic выпускаются в 8-битных и 32-битных моделях. Микрокомпьютеры Panasonic сочетают высокую производительность с низким энергопотреблением.Микроконтроллеры Panasonic предназначены для широкого спектра приложений, включая высокопроизводительные встроенные контроллеры и ключевые устройства в мультимедийном оборудовании.

Веб-сайт: https://na.industrial.panasonic.com/

Renesas Electronics предлагает микроконтроллеры (MCU) с безупречной расширяемостью и масштабируемостью, что позволяет клиентам в полной мере использовать существующие ресурсы. Микроконтроллеры Renesas поставляются с широким спектром памяти и вариантов комплектации. Микроконтроллеры Renesas быстрые, высоконадежные, недорогие и экологически безопасные.Renesas Electronics рекламирует лучшие в своем классе и самые мощные решения, основанные на широком выборе микроконтроллеров (MCU). В микроконтроллерах Renesas Electronics используются самые передовые технологии, и можно вводить новшества в соответствии с потребностями и рыночным спросом.

Веб-сайт : https://www.renesas.com/

ROHM — это компания, которую выбирают, когда думают о микроконтроллерах. ROHM предлагает обширное пространство для микроконтроллеров. ROHM удовлетворяет передовые потребности электроники с помощью своих микроконтроллеров.ROHM имеет микроконтроллеры с высокой производительностью и сверхнизким энергопотреблением, микроконтроллеры со сверхнизким рабочим напряжением и сверхнизким энергопотреблением, микроконтроллеры с концентратором датчиков и микроконтроллеры на базе ARM. Микроконтроллеры ROHM также обслуживают растущий рынок Интернета вещей, улучшая подключенный мир.

Веб-сайт : https://www.rohm.co.jp/

Обслуживая домен встроенных приложений, STMicroelectronics является доминирующим именем в сегменте микроконтроллеров. ST предлагает обширный портфель микроконтроллеров. Микроконтроллеры ST — это надежные, недорогие 8-битные микроконтроллеры Cortex®-M на базе Arm®, которые поставляются с широким выбором периферийных устройств.Микроконтроллеры ST помогают инженерам-разработчикам сочетать энергоэффективность, безопасность, высокую производительность и масштабируемость. Портфель микроконтроллеров (MCU) STM32 также включает решения для беспроводной связи.

Веб-сайт : https://www.st.com/

Микроконтроллеры TI помогают развивать автономное будущее. TI предлагает обширные 16-битные и 32-битные микроконтроллеры. Микроконтроллеры TI — это высокопроизводительные решения с низким энергопотреблением, создающие новый мир Интернета вещей. Ассортимент маломощных высокопроизводительных микроконтроллеров (MCU) от TI представлен как в проводных, так и в беспроводных вариантах.TI предоставляет доступ к надежной экосистеме разработки, в которую входят комплекты разработчика LaunchPad ™. Микроконтроллеры TI предлагают микросхемы, программное обеспечение и инструменты разработки, чтобы помочь дизайнерам быстро вывести свои проекты на рынок.

Веб-сайт: http://www.ti.com/

Актуальны ли 8-разрядные микроконтроллеры?

8-битные микроконтроллеры существуют с начала 80-х годов и сыграли центральную роль в модернизации электроники. Что такое 8-битные микроконтроллеры, чем они отличаются от производимых современных микроконтроллеров, и актуальны ли они до сих пор?

Что такое 8-битные микроконтроллеры — объяснение 8-битной архитектуры.

похожи на системы на кристалле (SoC), которые обычно включают в себя ЦП, память и периферийные устройства, не требующие внешнего оборудования для помощи в вычислениях. Однако микропроцессор — это только ЦП, и для его использования требуется внешняя память, контроллеры и интерфейсы. Термин «8-битный» обычно относится к разрядности процессора. Таким образом, 8-битный микроконтроллер — это тот, который содержит 8-битный ЦП. Это означает, что внутренние операции выполняются с 8-битными числами, что сохраненные переменные находятся в 8-битных блоках, а доступ к внешнему вводу / выводу (входы / выходы) осуществляется через 8-битные шины.Однако некоторые микроконтроллеры, такие как серия PIC18, являются 8-битными микроконтроллерами, но их память инструкций использует 14-битные (однако секция RAM по-прежнему имеет 8-битную ширину).

Чем стандартные 8-битные микроконтроллеры по сравнению с современными микроконтроллерами — 8-битные микроконтроллеры против 32-битных

По мере развития технологий возможности новейших процессоров расширяются, и увеличение размера битов всегда было востребовано. Таким образом, производительность 8-битных микроконтроллеров и 32-битных версий будет отличаться.Первый процессор, Intel 4004, был 4-битным процессором, а с появлением Intel 8008 большинство дизайнеров перешло на 8-битную сферу. Когда Intel представила 8086, разработчики компьютеров (такие как IBM) снова перешли на большее количество битов из-за его способности работать с большими числами, получать доступ к большему объему памяти и выполнять более сложные операции. Однако, несмотря на то, что в обычных компьютерах постоянно используются новейшие технологии, с конца 70-х до начала 90-х годов на большом рынке использовалась 8-битная технология: домашние компьютеры.Увеличение разрядности ЦП действительно улучшает производительность компьютера, но для базовых задач часто бывает достаточно 8-разрядных, включая обработку текста, игры, разработку музыки, электронные таблицы и управление задачами. Возможности 8-битной технологии в сочетании со снижением стоимости электроники показали, что 8-битные микроконтроллеры остаются актуальными в современной жизни. Итак, как типичные 8-битные микроконтроллеры сравниваются с современными микроконтроллерами?

Современные микроконтроллеры бывают всех форм и размеров, с некоторыми из них интегрируются невероятно сложные функции, включая многоядерность, расширенную аппаратную безопасность и возможности Интернета.Однако эти же устройства могут быть дорогостоящими, поэтому важно сравнивать подобное. Типичным примером современного микроконтроллера может быть серия STM32, использующая 32-битные ядра ARM, включающая широкий спектр функций, включая контроллеры I2C, SPI и DMA, при этом они дешевле, чем многие другие 8-битные микроконтроллеры. Для сравнения, линейка PIC18 — это 8-разрядные микроконтроллеры, которые включают богатый набор периферийных устройств, содержат аналогичные объемы памяти (обычно 16 КБ ПЗУ и 8 КБ ОЗУ) и размещены в столь же небольших корпусах.Линейка 8-битных микроконтроллеров AVR также имеет возможности, аналогичные линейке PIC18, и именно ATmega328 работает на знаменитой Arduino Uno.

Итак, за исключением ЦП с большей разрядностью, 32-разрядные микроконтроллеры младшего класса предлагают очень мало дополнительных возможностей по сравнению с 8-разрядными микроконтроллерами, способными выполнять ту же задачу; фактически, они могут привести к чрезмерному усложнению проекта.

Пример чрезмерного усложнения в 32-битных проектах

Хотя технически возможно программировать 32-битные микроконтроллеры на сборке, это невероятно сложная задача (если не почти невозможная).Почти все проекты для 32-битных проектов выполняются исключительно в IDE, которые используют инструменты настройки периферийных устройств, конфигураторы контактов и кодируют микроконтроллер на языках высокого уровня, таких как C ++. Большинство проектов будут работать полностью на C ++, но некоторые проекты будут иметь строгие требования к срокам, которые часто недостижимы на C ++. 8-битные микроконтроллеры часто разрабатываются для кодирования на ассемблере, и поэтому их среда программирования ориентирована на ассемблер. Это упрощает подсчет тактовых циклов и, таким образом, создает критичные ко времени процедуры.Хотя ассемблерные подпрограммы могут быть вставлены в C ++, часто бывает нелегко смешать их, и здесь возникает вторая проблема с современными 32-разрядными микроконтроллерами; сложные периферийные устройства.

, такие как линейка PIC18 и ATmega, имеют четко определенную документацию, которая объясняет все детали конкретного микроконтроллера, включая его набор команд, в одном документе. Это упрощает использование периферийных устройств на языке C или сборке, и часто нет необходимости в дополнительных инструментах для настройки периферийных устройств.Однако 32-битные микроконтроллеры часто очень непонятны в работе, и попытка использовать простейшее периферийное устройство может быть монументальной задачей. Это еще больше усложняется, когда документация разбросана по множеству различных документов, и трудно найти четкие рабочие примеры. Упрощенный характер 8-битных устройств создал пул онлайн-ресурсов, к которым любой может получить доступ и которые легко понять, но 32-битные устройства не часто используются в повседневных проектах.

Однако устройства IoT являются исключением из этого правила, но следует отметить, что их нелегко сравнить с 8-битными микроконтроллерами.Одним из примеров такого устройства является ESP32; он объединяет 32-разрядный микроконтроллер с возможностями Wi-Fi, несколькими периферийными устройствами и тактовой частотой до 240 МГц. Однако ESP32 сложно использовать в прототипировании без использования готового модуля, который включает в себя вспомогательное оборудование, порт программирования и контакты ввода / вывода. Напротив, большинство 8-битных микросхем доступны в DIP-корпусах. Такие устройства IoT также страдают от тех же проблем, что и другие 32-разрядные микроконтроллеры; они не идеальны для программирования на ассемблере, могут быть сложными для использования периферийных устройств, но в отличие от своих аналогов они намного дороже, чем большинство 8-битных микроконтроллеров.

Какие бывают приложения для 8-битных микроконтроллеров

Наибольшее значение имеет то, в каких приложениях можно использовать 8-битные микроконтроллеры. Вообще говоря, если устройству не нужно подключаться к Интернету или к нему не предъявляются строгие требования безопасности, то почти всегда можно использовать 8-битный микроконтроллер. . Хотя 8-битные числа ограничены по размеру, большие числа можно разбить на несколько этапов, и это то, что обрабатывают компиляторы C (конечно, это все еще можно сделать на ассемблере).Следовательно, любое приложение, которое требует использования чисел больше 255, может быть выполнено с 8-битным микроконтроллером.

Хотя сами 8-битные микроконтроллеры обычно не имеют возможности подключения к Интернету, их все же можно легко подключить к внешним периферийным устройствам, таким как контроллеры Ethernet и мосты Wi-Fi, чтобы обеспечить соединение. Однако современные методы обеспечения безопасности требуют, чтобы периферийные устройства, обеспечивающие доступ в Интернет, использовали надежный механизм безопасности, а при любой связи между 8-битным микроконтроллером и Интернет-службой использовалось надежное шифрование.Это может быть сложно для 8-битных микроконтроллеров из-за высоких требований к памяти для алгоритмов шифрования, поэтому идеально было бы использовать периферийное устройство, которое может справиться с этим.

Что ждет 8-битные микроконтроллеры в будущем?

По мере развития технологий 8-битные микроконтроллеры в конечном итоге будут выведены из употребления. Однако в отрасли нет никаких признаков сокращения использования 8-битных систем, и их низкая стоимость в сочетании с простотой по-прежнему делает их весьма актуальными. Независимо от приложения, 8-битные устройства всегда найдут цель, поэтому не спешите выбрасывать программатор PICKIT3, Arduino или AVR!

Подробнее

Классические и современные системы управления с микроконтроллерами — разработка, реализация и применение | Ин Бай

Доктор.Ин Бай — профессор факультета компьютерных наук и инженерии Университета Джонсона С. Смита в США. Его особые интересы включают: интеллектуальное управление, программные вычисления, программирование на разных языках, управление с нечеткой логикой, управление роботами, калибровку роботов и нечеткое принятие решений по нескольким критериям. Его опыт работы в отрасли включает должности программного обеспечения и старших инженеров по программному обеспечению в таких компаниях, как Motorola MMS, Schlumberger ATE Technology, Immix TeleCom и Lam Research.С 2003 г. д-р Бай опубликовал около 50 научных работ в журнале IEEE Trans. Журналы и международные конференции. Он также опубликовал четырнадцать (14) книг в таких издательствах, как Prentice Hall, CRC Press LLC, Springer, Cambridge University Press и Wiley IEEE Press за последние годы. Русский перевод его первой книги под названием «Программирование интерфейсов приложений с использованием нескольких языков» был опубликован Prentice Hall в 2005 году. Китайский перевод его 8-й книги «Практическое программирование баз данных с помощью Visual C #».NET было опубликовано издательством Tsinghua University Press в Китае в конце 2011 года.

Д-р Цви С. Рот получил степень бакалавра и магистра в области электротехники в Израильском технологическом институте Технион в 1974 и 1979 годах, соответственно, и докторскую степень в области системной инженерии в Университете Кейс Вестерн Резерв в 1983 году. Он присоединился к Атлантическому университету Флориды (FAU), где в настоящее время является профессором факультета вычислительной техники, электротехники и компьютерных наук.

Доктор.Рот опубликовал две книги, «Основы калибровки манипуляторов с доктором. Бенджамин Моринг и Моррис Дрилс (Джон Вили, 1991), Калибровка роботов с помощью камеры с доктором Ханьци Чжуан (CRC Press 1996).