Le choix d'un microcontrôleur

traduction
Société "Tornado Modular Systems"
Russie, Novosibirsk 1995

INTRODUCTION

Peut-être est le choix du microcontrôleur est l'une des décisions les plus importantes qui influent sur le succès ou l'échec du projet conçu. Lors de la sélection d'un microcontrôleur est nécessaire d'examiner et d'évaluer un grand nombre de facteurs. La base de la séquence d'actions délibérées menant à la décision finale peut être prise en considération dans ce plan d'article. En combinant leurs propres connaissances et exigences les informations fournies dans cet article, le lecteur doit évaluer tous dans son ensemble à prendre la bonne décision.

NOMINATION

Le but principal de choisir le microcontrôleur moins coûteux (pour réduire le coût global du système), mais en même temps satisfaisant les spécifications du système, à savoir, exigences pour conditions la performance, la fiabilité, l'application, etc. Le coût total du système comprend tous: la recherche en génie et le développement, la production (composants et main-d'œuvre), les réparations sous garantie, une nouvelle amélioration, l'entretien, la compatibilité, la facilité d'utilisation, etc.

PROCESSUS DE SÉLECTION

Arriver à la sélection, le développeur doit d'abord poser la question: "Que doit le microcontrôleur dans mon système?" La réponse à cette simple question définit nécessaire pour le système en cours d'élaboration caractéristiques du microcontrôleur et, par conséquent, est un facteur déterminant dans le processus de sélection.
La deuxième étape de la recherche, des microcontrôleurs qui répondent à toutes les exigences du système. Il implique généralement la sélection de la littérature, des fiches techniques et des revues techniques, ainsi que des conseils. À l'heure actuelle, il est devenu l'information tout à fait abordables proposés en tant que traditionnels, des microcontrôleurs standards non-industriels et les microcontrôleurs avancés. Eh bien, si les exigences du système rencontreront un microcontrôleur familier, sinon il y a lieu de recherche secondaire pour trouver un microcontrôleur qui répond le mieux aux exigences imposées, a un minimum de composants externes montés et est adapté pour le coût et la taille. De toute évidence, la seule puce est préférable à cause du prix et de la fiabilité.
La dernière étape de sélection se compose de plusieurs étapes visant à réduire la liste des microcontrôleurs acceptables pour un. Ces étapes comprennent l'analyse des prix, la disponibilité des outils de développement, le soutien du fabricant, la stabilité de la production et la disponibilité des microcontrôleurs spécifiques d'autres fabricants ou fournisseurs. Pour arriver à une solution optimale peut avoir à répéter l'opération plusieurs fois.

CRITÈRES DE SÉLECTION

Les principaux critères de sélection du microcontrôleur sont présentés ci-dessous par ordre d'importance. Chaque critère est expliqué en détail ci-après.

  • Convient pour le système d'application. Peut-il être fait sur une seule puce, ou il peut être mis en œuvre sur la base d'un ASIC?
    • si le microcontrôleur dispose d'un nombre requis de contacts / ports E / S comme I en cas d'absence de celui-ci ne peut pas effectuer le travail, et dans le cas du prix excédentaire sera trop élevé?
    • At-il tous les périphériques nécessaires tels que série I / O ports, RAM, ROM, A / D, D / A, etc.?
    • At-il d'autres périphériques qui ne sont pas nécessaires dans le système?
    • si le coeur de processeur fournit la performance, à savoir, puissance de calcul pour traiter les requêtes du système pour l'ensemble de la vie du système dans la langue de l'application sélectionnée? Trop de temps, trop peu ne fonctionnera pas.
    • Isolé dans le budget suffisant d'argent du projet pour permettre d'utiliser ce microcontrôleur. Pour répondre à cette question, nous sommes généralement tenus fournisseur de frais. Si le microcontrôleur est pas acceptable pour un projet, toutes les autres questions sont plus pertinentes, et vous devriez commencer à chercher un autre microcontrôleur.
  • Disponibilité.
    • Y at-il un dispositif en quantité suffisante?
    • si elle est produite maintenant?
    • Ce qui est attendu dans le futur?
  • Developer Support.
    • Monteuses.
    • Compilateurs.
    • Outils de débogage.
      • Module d'évaluation (EVM).
      • In-circuit émulateurs.
      • Buses pour analyseurs logiques.
      • Debug moniteur.
      • programmes débogueurs dans le code source.
  • Le soutien d'information
    • Exemples d'application.
    • Les messages d'erreur.
    • Utilitaires, y compris les assembleurs "libres".
    • Des exemples de sources.
  • applications de soutien du fournisseur.
    • Y at-il un groupe spécial, qui ne traite que de l'appui des demandes?
    • Est-ce que les ingénieurs, les techniciens ou les vendeurs?
    • Comment qualifié le personnel de soutien, s'il est vraiment intéressé à vous aider à résoudre votre problème?
    • Y at-il une connexion téléphonique et / ou FAXovaya?
  • Fiabilité du fabricant.
    • Compétence, confirmée par les développements.
    • La fiabilité de la production, à savoir des produits de qualité.
    • Les heures de travail sur le terrain.

EXIGENCES DU SYSTÈME

Mener une analyse systématique de votre projet et déterminera les conditions requises pour le microcontrôleur. Quels périphériques sont nécessaires? opérations binaires ou seulement numérique sont-ils? Que faut-il pour la manipulation de données? Si le système est contrôlé d'interruption, la préparation ou les équipes humaines? Combien de périphériques (bits I / O) doivent être gérés? Quels appareils sont parmi les nombreux types possibles de périphériques d'E / S doivent être surveillés contrôlés: terminaux, les commutateurs, les relais, les boutons, les capteurs (température, lumière, tension, etc.), dispositifs sonores, des indicateurs visuels (LCDdisplei, la LED) convertisseur analogique ( A / D) numérique à analogique (/ A), des convertisseurs D? Une ou plusieurs tensions d'alimentation nécessaires pour le système? Comment tolérant aux pannes d'alimentation? Est-ce que le dispositif à la tension de votre alimentation? Si la tension maintenue dans une fourchette étroite de changements fixes, ou le système peut fonctionner à une forte instabilité? Quel opérationnel courant? Le produit est alimenté par secteur ou piles? Si la batterie, si les piles rechargeables doivent être utilisées et si oui, quel est le temps d'une seule charge, et un temps nécessaire pour cela? Y a-t-il des restrictions sur la taille, le poids, les paramètres esthétiques, tels que la forme et / ou la couleur? Y at-il spécifique aux exigences environnementales, telles que les conditions militaires, la température, l'humidité, l'atmosphère (explosifs, corrosifs, etc.), / hauteur de pression? logiciel de l'utilisateur doit être basé sur le disque ou ROM? Le produit fonctionne en temps réel et, si oui, si vous voulez créer ou d'acquérir le programme en temps réel de base ou peut-être tout à fait la version largement utilisé d'habitude? Y at-il suffisamment de personnel et de temps pour développer vos propres programmes de base? Comme il sera chargé des droits d'auteur et des logiciels? Afin de résoudre en temps réel les tâches nécessitent beaucoup de travaux de recherche en fonction de leurs besoins spécifiques.

PRINCIPALES CARACTÉRISTIQUES DE MICROCONTRÔLEUR

Microcontrôleurs peuvent généralement être divisés en groupes de 8, 16 et 32razryadnyh taille de l'arithmétique et de l'index des registres, bien que certains développeurs pensent que 8/16 / architecture 32razryadnuyu définit la largeur du bus. le moins cher microcontrôleur peut répondre aux exigences du système ou d'exiger un coûteux 16 ou 32razryadny? Peut 8razryadnaya émulation logicielle dispose de 16 / 32razryadnogo microcontrôleur pour permettre l'utilisation de 8razryadnogo pas cher sacrifier la taille du code exécutable et de la vitesse? Par exemple, si le microcontrôleur 8razryadny peut être utilisé pour programmer une macro pour simuler des opérations de batterie 16razryadny et d'indexation? Sélection de la langue (au lieu d'un assembleur de haut niveau) application peut grandement affecter les performances du système, qui peut alors dicter le choix de 8/16 / architecture 32razryadnoy, mais le prix limite peut rejeter ce choix.
La vitesse d'horloge, ou plus précisément, la vitesse du bus détermine le nombre de calculs peuvent être effectués par unité de temps. Certains appareils, principalement des premiers modèles ont une gamme étroite de fréquence d'horloge admissible, tandis que d'autres peuvent fonctionner jusqu'à la fréquence nulle. Parfois, une fréquence d'horloge spécifique est choisie pour générer une fréquence d'horloge requise dans le système, par exemple, pour indiquer les vitesses de transmission en série. En général, la puissance de calcul de l'augmentation de la consommation d'énergie du système et le coût avec une augmentation de la fréquence d'horloge. Le prix du système augmente avec une fréquence croissante à cause des coûts, non seulement du microcontrôleur, mais aussi tous les jetons supplémentaires requis, tels que RAM, ROM, PLD et de bus contrôleurs.
Considérons la technologie, qui est faite en utilisant un microprocesseur: Nkanalnuyu metallokiselpoluprovodnik (NMOS), qui a été utilisé dans les microcontrôleurs développement précoce, comparable à la technologie CMOS moderne avec un haut niveau d'intégration (HCMOS). A la différence NMOSprotsessorov plus tôt dans HCMOS niveaux de signal changent dans une plage de 0 à la tension d'alimentation. Dans le cadre de cette circonstance est processeurs HCMOS préférés. En outre, HCMOS consomme moins d'énergie et donc moins de chaleur. dimensions géométriques des éléments de HCMOS moins, ce qui permet une plus denses circuits et donc fonctionnent à des vitesses plus élevées. La conception plus dense réduit également le coût d'un seul microcontrôleur, parce sur une plaquette de silicium de la même taille peut obtenir plus de jetons. Pour ces raisons, aujourd'hui, la grande majorité des microcontrôleurs fabriqués en utilisant HCMOStehnologii.

le micro-contrôleur

En atteignant un niveau plus élevé d'intégration et de fiabilité, tout en maintenant des prix bas, tous les microcontrôleurs ont intégré dans des dispositifs supplémentaires. Ces dispositifs sont sous le contrôle du microprocesseur central du microcontrôleur exécuter certaines fonctions. Les systèmes embarqués ont amélioré la fiabilité, car ils ne nécessitent pas de circuits électriques externes. Les dispositifs intégrés les plus connus comprennent des dispositifs de mémoire et d'entrée / ports de sortie (E / S), minuteries, horloge système / générateur. dispositifs de mémoire comprennent la mémoire à accès aléatoire (RAM), des mémoires mortes (ROM), ROM reprogrammable (EPROM), ROM reprogrammable électriquement (EEPROM). Timers et comprennent l'horloge temps réel et minuterie d'interruption. On appréciera le domaine de la minuterie et la résolution, ainsi que d'autres sous-fonctions telles qu'une fonction de la comparaison et / ou à capturer les lignes de signaux d'entrée à la durée de la mesure. Outils d'E / S comprend des ports de communication série, les ports parallèles (lignes E / S), analogique-convertisseur (A / D), convertisseurs numérique-analogique (D / A), le liquide conducteur d'affichage à cristaux (LCD) conducteurs ou affichage fluorescent sous vide (VFD).
Autre minuterie, moins fréquemment utilisé, les ressources sont intégrées interne / externe surveillance du bus pour le fonctionnement normal de l'organisme de surveillance du système, faute de système de détection d'horloge, la possibilité de choix de configurations de mémoire et le module d'intégration de systèmes (SIM). SIM est généralement remplace la logique externe "colle" nécessaire pour l'organisation du microcontrôleur de communiquer avec des périphériques externes via les contacts puce spécifiés.
La majorité des microcontrôleurs avec en circuit commuté ressources pour la gestion de ces registres de configuration de l'unité des ressources. Parfois, le bloc lui-même peut être reflété dans divers emplacements carte. Parfois, il y a un cas de test personnalisé et / ou de l'usine, ce qui indique l'importance accordée à la qualité du fabricant. registres de configuration de la disponibilité conduit au problème de modifier accidentellement la configuration désirée, "errant" code. Pour éviter la possibilité d'un tel mécanisme aléatoire est utilisé "blocage", à savoir avant que le registre de configuration peut être modifiée, d'autres bits dans le registre doivent être changés dans l'ordre. Bien que les premiers registres de configuration peuvent effrayer leur complexité, ils sont extrêmement précieux, car ils fournissent une grande flexibilité dans la configuration à faible coût, de sorte que l'on peut trouver le microcontrôleur diverses applications.

Jeu d'instructions MICROCONTRÔLEUR

Il est nécessaire d'étudier soigneusement le jeu d'instructions et enregistre chaque microcontrôleur, car ils jouent un rôle crucial dans la détermination des capacités du système dans son ensemble. Étudié si votre indice des programmeurs des modes d'adressage en rapport avec les besoins présumés de votre système? Est-ce que les commandes kakielibo spéciaux à utiliser sur votre système, telles que la multiplication, la division et table d'interpolation? Ne modes d'économie d'énergie de kakielibo pour économiser l'énergie de la batterie, telles que l'arrêt, arrêtez avec la faible consommation d'énergie et / ou à l'attente? Faites les manipulations de commande kakielibo bits (installation de bits, bit de nettoyage, test de bit, changement de bit, l'équipe de transition mis en place / chauve-souris purifiée) pour faciliter l'utilisation d'un microcontrôleur, ou une manipulation de commande des champs de bits?
Soyez prudent avec les équipes merveilleuses qui font beaucoup d'action sur la même équipe. La vraie mesure de la performance est le nombre de cycles d'horloge nécessaires pour achever la tâche, pas le nombre de commandes exécutées. Pour une comparaison équitable est préférable de coder le même programme, et de comparer le nombre total de cycles d'horloge exécutés et octets utilisés. Est-ce que les codes d'exploitation map instructions latentes et ce qui se passe quand ils accidentellement rencontré? Que cette situation va traiter correctement handler système d'événements "exceptionnel" ou cela conduira à un système corrompu?

INTERRUPTION DE MICROCONTRÔLEUR

Vérifiez la structure d'interruption est toujours nécessaire quand un système en temps réel. Combien de lignes ou d'interrompre les niveaux disponibles et combien est nécessaire pour votre système? Y at-il un niveau de masque d'interruption? Lorsque le niveau d'interruption est confirmée ou non les vecteurs individuels doivent programmyobrabotchika interruption, ou ont interrogé toutes les sources possibles d'interruption pour déterminer la source? Dans les applications critiques à la vitesse tels que le contrôle de l'imprimante, le critère de sélection d'un microcontrôleur approprié peut interrompre le temps de réaction, à savoir, le temps depuis le début de l'interruption (dans le pire des cas, un rapport par étapes au microcontrôleur oscillateur d'horloge) avant la première instruction de la routine d'interruption correspondante.

DESCRIPTION DE VOTRE ENTREPRISE

analyse critique du statut de propriété de votre entreprise. Votre entreprise at-fonds suffisants pour les subtilités de formation des systèmes de production basés sur des microcontrôleurs et l'utilisation des fonds pour leur développement? Votre entreprise at-outils de développement adéquats, ou allez-vous acheter ou louer eux? Si l'on considère un nouveau microcontrôleur, si les outils de développement disponibles existent, comme de haut niveau compilateurs de langue, assembleurs / linkers, débogueurs et modules prototypes / émulateurs? Est-ce suffisant pour étendre facilement vos outils de développement existants pour les nouveaux microcontrôleurs? Ai-je besoin d'embaucher et de former du personnel supplémentaire pour ce projet? Pouvez-vous apporter un expert pour former d'autres membres de votre équipe? Est-ce que votre budget pour l'embauche de personnel et / ou des travailleurs contractuels permanents supplémentaires? Que votre entreprise est satisfaite des microcontrôleurs, disponible maintenant vremyana marché, et le service?

CARACTERISTIQUES DU FOURNISSEUR

La troisième étape de la réduction de la liste des vérifications techniquement acceptable des fabricants de microcontrôleurs et fournisseurs de microcontrôleurs, à savoir entreprises avec lesquelles vous projetez d'entrer dans des relations à long terme pour un bénéfice mutuel. Fournisseur peut être le fabricant de microcontrôleurs, ou il peut être un courtier qui est un représentant autorisé de plusieurs fabricants. La meilleure façon de satisfaire votre fournisseur de demandes avec une plus large gamme de produits et la réputation de haute qualité, la fiabilité, le service et la livraison en temps opportun à un prix équitable. En outre, plus les produits que vous achetez d'un fournisseur, plus les avantages que vous obtenez en termes de prix, de service et de soutien. Toujours garder à l'esprit que même si le montant de votre achat peut sembler élevé pour vous, il est toujours une valeur par rapport au volume total des ventes du fournisseur. Les fournisseurs qui offrent non seulement des microcontrôleurs et de la mémoire (RAM, ROM), des dispositifs discrets (transistors, diodes, etc.), des dispositifs logiques numériques standard (7400, 74HC00, etc.), des puces spéciales, des appareils de mesure (CSIC), ASIC (ASIC) et des dispositifs logiques programmables (PLD), sont mieux en mesure de répondre à vos besoins croissants. Est-ce que le fabricant et / ou fournisseur kakielibo prix pour la qualité, la fiabilité, le service et / ou l'offre? Ne soyez pas trop confiant prix de samoprisuzhdaemym.

Spécifications du fabricant

Autres critères dans le choix du fabricant de microcontrôleur / fournisseur sont la stabilité, son statut de monopole, les données de la littérature et de soutien. La stabilité peut être fiable contrôlée par le réglage de la longueur des produits de services dans ce domaine et de ses réalisations. Division de l'approvisionnement et de service de crédit de votre entreprise peut vous aider à ces questions. La position de monopole du fournisseur, malheureusement, est généralement la norme, parce la plupart des fabricants de micro-contrôleurs se chevauchent rarement dans la production d'autres producteurs. Si le fabricant a une bonne performance dans la fourniture, la livraison et le prix, sa position de monopole ne doit pas être un obstacle.

SOUTENIR LE FABRICANT

Le marketing direct comprend le soutien aux producteurs / vente et le soutien technique de l'application. Lorsque vous appelez, demander de l'aide, si vous pouvez contacter directement ceux qui vous avez besoin, ou vous devez jouer le «téléphone sourd»? si les appels sont transférés immédiatement? Y at-il un numéro de fax? Combien de lignes téléphoniques disponibles? Les lignes téléphoniques sont toujours occupés? Ont-ils un système de commutation ou le secrétaire envoie vos messages sont responsables de soutien? Que le temps de travail du personnel de soutien? Est-ce qu'ils ont d'autres responsabilités en plus de soutenir? Quel est le nombre de membres du personnel? Aisément s'il aide personnel de l'usine, à savoir, des spécialistes dans le produit fini, la production, la qualité, les ingénieurs de l'électronique, les programmeurs? Friendships si les ingénieurs de l'usine pour aider le personnel? Savoir si le personnel de soutien, si les compétences nécessaires, et si elles fonctionnent en temps opportun ce qui a été promis, par exemple, pour résoudre votre problème ou vous envoyer quoi que ce soit devrait? Faites-le par la poste si vous payez pour une livraison plus rapide? Avez-vous un babillard système (BBS) ou la page du fabricant sur l'Internet, où vous pouvez obtenir des informations telles que les applications, le produit des nouvelles, des derniers codes source du logiciel, des messages d'erreur, des courriels, des conférences? Quels sont les taux de transmission pris en charge? Combien de lignes téléphoniques disponibles? Quelles sont les heures d'ouverture? Avez-vous besoin d'un ordinateur et / ou modem marque spéciale pour accéder? Est-ce que l'opérateur du système (sysop)?

SUPPORTERS LITTERAIRES

La littérature couvre un large éventail de documents imprimés, qui peuvent vous aider à faire le bon choix. Il comprend les questions du fabricant, telles que les spécifications techniques et les recommandations pour l'application, comme l'édition, disponible à votre librairie locale, et / ou à la bibliothèque. Publications de la boutique locale et / ou à la bibliothèque non seulement le point de la popularité du fabricant / microcontrôleur, mais offrent également des avis impartiaux, si elles sont faites par des auteurs indépendants du producteur.

se terminant au choix

Pour la dernière étape du processus de sélection, construire une table contenant des microcontrôleurs vus dans un graphique, et leurs autres caractéristiques importantes. Ensuite, fixez les formes de descriptions techniques des producteurs pour obtenir une comparaison équitable visuelle. Certains fabricants ont pré-faites description comparative de leurs microcontrôleurs, qui simplifiera votre tâche, mais il faut vérifier les descriptions techniques, si tous les derniers produits présentés. Parmi les caractéristiques possibles du prix (sur le volume attendu de la production, y compris la prévision du prix futur, à savoir si le prix, si vous rejoindrez diminution de la production?), RAM, ROM, EPROM, EEPROM, minuterie (s), A / D, D / A, ports série, ports parallèles, la vitesse du bus (minimum / maximum), des équipes spéciales (multiplication, division, etc.), le nombre de disponibles d'interruption, le temps de réponse d'interruption (temps écoulé entre le début de l'interruption de la première commande, l'interruption contrôlée) la taille du corps / Type (DIP céramique ou LCC, plastique "DIP ou 0,6" 0,3 DIP, DIP comprimé (distance entre les broches .071 "), PLCC, PQFP, EIAJQFP, SOIC, certains d'entre eux utilisent la surface technologie de montage), les exigences de puissance et d'autres détails qui sont importants pour les périphériques de votre système.

Si après tout cela, vous êtes toujours sur la liste de plus d'un microcontrôleur, envisager la possibilité d'étendre le système et le coût. Quelle extension, à votre avis, il peut être nécessaire dans les futures versions de ce produit? Enfin, considérer le prix, puisque si deux du microcontrôleur sont les mêmes, mais on offre un peu plus de fonctionnalités qui ne sont pas nécessaires aujourd'hui, mais rendrait les futures extensions disponibles sans frais supplémentaires, choisissez le microcontrôleur.

ÉQUIPE DE TRAVAIL

En tant que chef de projet, vous pouvez faire tout celui de travaux de recherche, ou vous pouvez commencer à attirer votre équipe, l'établissement de ses tâches de recherche de membres, tels que l'évaluation des programmeurs chaque ensemble du microcontrôleur à l'étude d'instruction. En impliquant votre équipe dans le processus de sélection dans les premières étapes, vous pourrez non seulement créer un esprit d'équipe, mais aussi obtenir l'engagement individuel au projet par une participation active. Cette approche conduit sans aucun doute à certains conflits, parce chacun a sa propre opinion, mais votre travail en tant que chef de projet pour être un médiateur. Après avoir écouté toutes les opinions, tout de même, vous choisissez. Comme dans les élections politiques, dès que le gagnant de l'élection primaire, tous les membres du parti sont prêts à soutenir pleinement le chef de l'équipe leader et projet devrait soutenir des solutions pour le succès dans la mise en œuvre du projet.

CONCLUSION

Le choix final d'un microcontrôleur adapté à votre projet de décision difficile. Micro-contrôleurs sont devenus des dispositifs plus complexes, à condition que les ressources en circuit ont été ajoutés. Et depuis lors, que le processus se déplace vers l'intégration de plus en plus la puce des ressources externes pour réduire le coût du système, la solution devient plus complexe. Cet article n'impose pas le choix développeur kakoylibo, il vise à préciser tous les critères possibles de sélection qui doivent être pris en compte dans le processus de prise de décision.