12 Especificaciones a considerar al elegir un microcontrolador para su producto

La gran mayoría de los productos electrónicos requieren un microcontrolador o microprocesador para servir como el cerebro. Para los productos avanzados que necesitan capacidades de procesamiento de alta velocidad (es decir, un teléfono inteligente o tableta) a continuación, un microprocesador es necesario, de lo contrario un microcontrolador suele ser la mejor solución. Como ejemplos, un Arduino se basa en un microcontrolador y una frambuesa Pi se basa en un microprocesador.

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Lo más probable es que su diseño de la electrónica se va a necesitar un microcontrolador. En general, un microcontrolador puede ser pensado como un ordenador construido en un solo circuito integrado que contiene un procesador, memoria y varios periféricos. Hay un montón de opciones para microcontroladores, tal vez un número abrumador de opciones.

A pesar de una búsqueda en Google que podría orientar en la dirección correcta, recomiendo la búsqueda de microcontroladores en los principales distribuidores de componentes electrónicos tales como Digikey , Flecha , y el Ratonero . Esto le permitirá optimizar su búsqueda sólo a los microcontroladores que están disponibles de forma activa. También le permite comparar rápidamente los precios.

Al inicio de un proyecto que es una buena idea para dibujar un diagrama de bloques del sistema que le ha ocurrido. ¿Qué tipo de cosas se va a conectar al microcontrolador?

Un diagrama de bloques del sistema es de gran valor para esta planificación temprana y puede decirle cómo se necesitan muchos (E / S) pines de entrada y salida y los puertos de comunicación en serie para el proyecto.

Microcontroladores pueden incluir una amplia variedad de periféricos. La siguiente lista son algunas de las características que se pueden encontrar en microcontroladores modernos.

Memoria: La mayoría de los microcontroladores disponibles en la actualidad incluyen una función de memoria flash y RAM. FLASH es una memoria no volátil que se utiliza para almacenamiento de programas, y la memoria RAM es una memoria volátil que se utiliza para el almacenamiento temporal. Algunos microcontroladores también incluyen una memoria EEPROM para almacenar datos de forma permanente.

General de Entrada Digital Propósito y salida (GPIO): Estos son pasadores nivel lógico utilizados para entrada y salida. En general se puede caer o hasta unas pocas decenas de millamps y pueden ser configuradas como dren abierto o de vaivén.

Entrada analógica: La mayoría de los microcontroladores tienen la capacidad de leer con precisión un voltaje analógico. Las señales analógicas se muestrean por el microcontrolador a través de un convertidor analógico a digital (ADC).

Salida analógica: Las señales analógicas pueden ser generadas por el microcontrolador a través de un convertidor de digital a analógico (DAC) o un generador de impulsos de modulación de ancho (PWM). No todos los microcontroladores incluyen un DAC pero ofrecen capacidades de PWM.

En la programación del circuito (ISP): ISP le permite programar un microcontrolador mientras se encuentra instalada en el circuito de aplicación, en lugar de tener que sacarlo de la programación. Los dos protocolos más comunes son ISP JTAG y SWD.

Wireless: Si su producto necesita capacidades inalámbricas luego están los microcontroladores especializados disponibles que ofrecen Bluetooth, WiFi , ZigBee, y otros estándares inalámbricos.

Comunicación serial

Todos los microcontroladores proporcionan algún tipo de comunicación en serie. Los diversos protocolos de comunicación serie comúnmente ofrecidos con microcontroladores se describen a continuación:

Transmisor Receptor Asíncrono Universal (UART) es un puerto serie que transmite las palabras digitales, típicamente de longitud 7 a 8 bits, entre un bit de inicio y un bit de paridad opcional y uno o dos bits de parada. Un UART se utiliza comúnmente junto con otras normas, tales como RS-232 o RS-485.

UART es el tipo más antiguo de la comunicación en serie. UART es un protocolo asíncrono que significa que no hay señal de reloj. Muchos microcontroladores también incluyen una versión sincrónica de un UART denomina USART.

Serial Peripheral Interface (SPI): SPI se utiliza para la comunicación en serie corta distancia entre el microcontrolador y los periféricos. SPI es un protocolo síncrono que significa que incluye una señal de reloj para medir el tiempo. SPI es un estándar de 4 hilos que incluye datos de los datos, fuera, el reloj y señales de selección de chip.

Inter circuito integrado (I2C): I2C también escrito como I2C es un bus serie de 2 hilos utilizados para las comunicaciones entre el microcontrolador y otras fichas en el tablero. Como SPI, I2C es también un protocolo síncrono. Sin embargo, a diferencia de SPI, I2C utiliza una sola línea para los datos en y salida de datos. También en lugar de una señal de selección de chip, I2C utiliza una dirección única para cada periférico. I2C tiene la ventaja de utilizar únicamente 2 hilos, pero es más lento que el SPI.

Universal Serial Bus (USB) es un estándar que es familiar para la mayoría de la gente. USB es uno de los protocolos de comunicación serie más rápidos. Se utiliza generalmente para la conexión de periféricos que requieren grandes cantidades de transferencia de datos.

Controller Area Network (CAN) es un estándar de comunicación serie desarrollado específicamente para su uso en aplicaciones de automoción.

Notables Núcleos de microcontroladores

Hay varios núcleos de microcontroladores que tienen una cierta notoriedad y vale la pena describir. A continuación se presentan cuatro de los más comunes:

ARM Cortex-M

La serie ARM Cortex M de 32 bits es uno de los núcleos de microcontroladores más comúnmente usados utilizados en la actualidad. ARM no se están fabricando y vendiendo los microcontroladores , sino que su arquitectura licencia a otros fabricantes de chips.

Muchas compañías ofrecen microcontroladores Cortex-M incluyendo ST Microelectronics, Freescale Semiconductor, Silicon Labs, Texas Instruments y Atmel.

microcontroladores de la serie M corteza son mi elección preferida para los productos que serán llevados al mercado. Son de bajo coste, potente y ampliamente utilizado.

8051

El 8051 microcontrolador de 8 bits fue desarrollado por Intel camino de vuelta en 1980. Es el núcleo más antiguo microcontrolador comúnmente utilizado en la actualidad todavía. El 8051 ya está disponible en las versiones modernas mejoradas vendidos por al menos 8 diferentes fabricantes de semiconductores. Por ejemplo, el popular chip Bluetooth de baja energía a partir de la RSE (CSR101x) utiliza un núcleo 8051.

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El PIC es una familia de microcontroladores de Microchip . Son muy populares y vienen en una amplia gama de opciones. El número de pines, tipo de encapsulado, y la selección de nuevos periféricos de chips se ofrecen en una variedad casi infinita de combinaciones.

Atmel AVR

La línea microcontrolador conocido como AVR de Atmel es mejor conocido por ser el cerebro de la mayoría de las versiones del Arduino. Así que para muchos fabricantes que es una fácil transición de un Arduino a un microcontrolador Atmel AVR. Sin embargo, me he dado cuenta que por lo general puede conseguir uno de los otros núcleos con similar o mejor, el rendimiento de varios dólares más barato.

Conclusión

Una vez que haya seleccionado el microcontrolador el siguiente paso es el diseño del circuito microcontrolador y la conexión de seguridad de todos los periféricos. Voy a discutir ese tema para mi próximo artículo de esta serie.