在设计带有MCU的嵌入式系统时,应该选择哪一个?本指南为您提供快速概述,以帮助您缩小选择范围。
微控制器(MCU)是最小,最基础的计算机。它运行在单个芯片上,具有CPU,内存(RAM和ROM)以及用于添加视频,音频,USB和相机等接口的接口(输入/输出端口)。与服务于更通用应用程序的微处理器不同,微控制器针对更特定的应用程序。
微控制器有许多用途:在玩具和家用电器等消费电子产品,手机和计算机等通信设备中,以及ECG机器和监视器等医疗仪器中。同样,在工业环境中,它可以用于控制温度或压力,计数时间,测量速度或激活制动系统。由于微控制器适合于特定任务,因此必须选择最适合项目的微控制器。有许多因素需要考虑。
电源效率。在处理性能和功耗之间需要权衡:具有更高处理能力的设备将消耗更多能量。因此,如果您的微控制器是无线的并且使用可充电电池运行,则需要权衡牺牲功率效率与获得更多处理能力,反之亦然。一些省电的微控制器包括意法半导体(STMicroelectronics)的 STM32系列, 恩智浦 ’s Kinetis L 系列,瑞萨 H8超低功耗 系列,赛普拉斯’ PSoC 6 系列,Microchip的 超低功耗PIC 系列和德州仪器的 MSP430系列.
温度公差。根据微控制器的运行环境,您可能希望设备承受极端温度。将在温度容限和成本之间进行权衡。某些耐温微控制器包括意法半导体(STMicroelectronics)的 STM32F103系列, 恩智浦 ’s Kinetis EA 系列,瑞萨 RX24T 和 RX24U,英飞凌的 XMC系列 和 澳力士™ 系列 ,Microchip的: PIC和AVR 微控制器和德州仪器(TI)的 MSP430F2619S-HT。
安全。 针对物联网设备的黑客攻击正在上升,这是一种与汽车中使用的微控制器特别相关的威胁。作为响应,微控制器制造商正在实施诸如加密和物理安全性之类的安全性层。现在,用户可以购买已通过最新安全标准认证的微控制器,或将MCU与片上安全硬件一起使用。提供独立安全性MCU的公司包括STMicroelectronics(ST33 系列),瑞萨(AE-5和RS-4系列),英飞凌(奥迪加 Trust 和 奥迪加 TPM),赛普拉斯( PSoC 64 ),Microchip(32-bit 和 16-bit 用于安全的MCU)和德州仪器(MSP430 系列)。提供片上安全硬件的公司包括NXP( Kinetis 系列) 和英飞凌(澳力士 )。
硬件架构。微控制器的封装直接影响其尺寸和性能。双列直插式包装是最常见的类型。小外形晶体管的占位面积小,方形扁平封装占据更多的面积,但垂直空间更少。晶圆级芯片规模要小得多,并具有更大的处理能力,但制造成本却更高。扁平无铅封装的散热效果更好。球栅阵列(BGA)由于具有紧凑的封装而具有高性能,但制造成本更高。
一些体积最小的微控制器包括Microchip的(以前是Atmel的) ATtiny20-UUR, 柏' PSoC 4000 ,恩智浦的 LPC1102UK,意法半导体 STM32F042T6Y6和德州仪器(TI)的 MSP430G2252.
处理能力。您需要多少处理能力才能完成任务,单核处理器就足够了,还是需要双核?多核处理器将明显更快,但也会消耗更多能量。此外,是否需要图形处理单元(GPU)?
记忆 。您需要的内存量(RAM和ROM)将取决于您将要运行的程序。更多的程序需要更多的随机存取存储器(RAM)。此外,GPU将不仅需要更多的RAM,而且还需要更快的读/写时间。
硬体介面。任务的性质将决定是否需要硬件接口,例如USB,Wi-Fi,蓝牙,音频,视频或摄像头。
软件架构。一些微控制器可在多个OS上运行,而其他则不能。如果需要扩展,最好使用相同的软件体系结构以提高互操作性。
成本 。微控制器的价格范围很广,从几百美元的几百美元到几美元的几美元不等。如果要扩展,则需要考虑总体成本与微控制器的单个性能。
以下是来自不同制造商的专用微控制器的示例:
公司 | 电源效率 | 温度公差 | 安全 | 小尺寸 |
意法半导体 | STM32系列 | STM32F103系列 | ST33 微控制器 | STM32F042T6Y6 |
恩智浦 | Kinetis L系列 | Kinetis EA系列 | Kinetis | LPC1102UK |
瑞萨 | H8超低功耗系列 | RX24T 和 RX24U | AE-5和RS-4 | |
英飞凌 | XMC系列 和 澳力士 系列 | 奥迪加™ Trust, 奥迪加™ TPM 和 澳力士™ | ||
柏 | PSoC6® 系列 | PSoC®64 | PSoC 4000 | |
微芯片 | 极限低功耗PIC®系列 | PIC®和AVR® | 32-bit 和 16-bit 微控制器 | ATTiny20-UUR |
德州仪器 | MSP430系列 | MSP430F2619S-HT | MSP430 微控制器 | MSP430G2252 |
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