2.2.2 Выбор микроконтроллера
В это разделе будет рассмотрен выбор управляющего микроконтроллера.
2.2.2.1 Требования
В плане набора команд, количества адресов в команде, программно-доступных особенностей (регистров и т.п.) мы не выдвигаем никаких прямых требований, т.к. связать подобные характеристики с особенностями нашей системы вряд ли представляется возможным на данной стадии разработки.
Для осуществления задач модуля требуется наличие подсистемы часов реального времени или возможности её беспроблемной организации.
Для осуществления общения по сети и уменьшения дополнительных компонентов в системе было бы желательным наличие встроенного контроллера Ethernet.
Для осуществления коммуникации со считывателем наличие аппаратного интерфейса(ов) SPI(I2C или UART) облегчило бы такое взаимодействие. Взаимодействие с контроллером более высокого уровня (при его наличие) происходит по RS-485. Практически все современные микроконтроллеры имеют аппаратную реализацию всех этих интерфейсов, поэтому данное требование является чисто формальным.
По поводу количества внешних выводов скажем, что у нашей системы нет нужды в микроконтроллере с большим числом пинов.
Наш модуль предполагает необходимость хранения достаточно больших объёмов данных. Поэтому объём flash-памяти для нашей системы будет иметь определяющее значение - чем больше объём памяти , тем более автономным может быть наш дверной контроллер. На данном этапе ещё не разработаны форматы хранения указанных данных, поэтому мы не сможем провести точный анализ. Тем не менее с учётом примерных оценок, возможности расширения функциональности системы и максимизации её возможностей, объём flash памяти в 512 Кб вполне можно считать неким ориентиром. Конечно, больший объём памяти позволит увеличить возможности нашей системы, но не стоит выходить за разумные пределы, ведь стоимость микроконтроллера в значительной части зависит от объёма встроенной flash-памяти, к тому же дверной контроллер с огромным количеством возможных записей вряд ли будет иметь оправданные места для применения.
Так как обычно энергонезависимая память часто бывает подключена к системной шине и прямо адресуется по ней, то размерность шины будет зависеть и от объёма flash-памяти.
2.2.2.2 Варианты
Микроконтроллерное ядро ARM было разработано одноименной английской компанией, организованной в 1990 году. Название ARM происходит от "Advanced RISC Machines". Следует заметить, что компания специализируется сугубо на разработке микропроцессорных ядер и периферийных блоков, при этом, не имеет производственных мощностей по выпуску микрокон-троллеров. Компания ARM поставляет свои разработки в электронной форме, на основе которой клиенты конструируют свои собственные микроконтроллеры. Клиентами компании являются свыше 60 компаний-производителей полупроводников, среди которых можно выделить таких популярных производителей на рынке полупроводниковых компонентов стран СНГ, как Altera, Analog Devices, Atmel, Cirrus Logic, Fujitsu, MagnaChip (Hynix), Intel, Motorola, National Semiconductor, Philips, ST Microelectronics и Texas Instruments.
В настоящее время архитектура ARM занимает лидирующие позиции и охватывает 75% рынка 32-разр. встраиваемых RISC-микропроцессоров. Распространенность данного ядра объясняется его стандартностью, что предоставляет возможность разработчику более гибко использовать, как свои, так и сторонние программные наработки, как при переходе на новое процессорное ARM-ядро, так и при миграциях между разными типами ARM-микроконтроллеров.
EFM32GG380F512
32-битный микроконтроллер на базе ядра ARM Cortex-M3
Основные параметрыЦПУ:
Ядро Cortex-M3
ЦПУ: F,МГц от 0 до 48
Память: Flash,КБайт 512
Память: RAM,КБайт 128
I/O (макс.),шт. 81
Таймеры: 16-бит,шт 4
Таймеры: Каналов ШИМ,шт 1
Таймеры: RTC Да
Интерфейсы: UART,шт 7
Интерфейсы: I2C,шт 2
Интерфейсы: USB,шт 1
Интерфейсы: DMA,шт 1
Аналоговые входы: Разрядов АЦП,бит 12
Аналоговые входы: Каналов АЦП,шт 12
Аналоговые входы: Быстродействие АЦП,kSPS 1000
Аналоговые входы: Аналоговый компаратор,шт 2
Аналоговые выходы: Разрядов ЦАП,бит 12
Аналоговые выходы: Каналов ЦАП,шт 3
VCC,В от 1.8 до 3.8
TA,°C от -40 до 85
Корпус LQFP-100
STM32F103ZET6
Core Processor: ARM® Cortex-M3™
Core Size: 32-Bit
Speed : 72MHz
Connectivity: CAN, I²C, IrDA, LIN, SPI, UART/USART, USB
Peripherals: DMA, Motor Control PWM, PDR, POR, PVD, PWM, Temp Sensor, WDT
Number Of I /o: 112
Program Memory Size: 512KB (512K x 8)
Program Memory Type: FLASH
Ram Size: 64K x 8
Voltage - Supply (vcc/vdd): 2 V ~ 3.6 V
Data Converters: A/D 21x12b; D/A 2x12b
Oscillator Type: Internal
Operating Temperature: -40°C ~ 85°C
Package / Case: 144-LQFP
Processor Series: STM32F103x
Core: ARM Cortex M3
Data Bus Width: 32 bit
Data Ram Size: 64 KB
Interface Type: CAN, I2C, SPI, USART
Maximum Clock Frequency: 72 MHz
Number Of Programmable I/os: 112
Number Of Timers: 8
Maximum Operating Temperature: + 85 C
Mounting Style: SMD/SMT
NXP
Малопотребляющие МК серии LPC17xx, выполненные на основе 32-битного ядра ARM Cortex-M3, отличаются мощным набором периферии, включающим контроллер графического дисплея, интерфейсы Ethernet, USB 2.0 с поддержкой Host/OTG/Device и CAN 2.0B
Новые микроконтроллеры поддерживают максимальную рабочую частоту 120 МГц и интегрируют FLASH память, объемом до 512 КБайт, и SRAM память, объемом до 96 КБайт. LPC177x/LPC178x также оснащены многоуровневой высокопроизводительной шиной (AHB), позволяющей одновременно использовать периферийные устройства с высокой пропускной способностью, такие как Ethernet и USB, без снижения производительности процессора.
Микроконтроллеры доступны в 144- и 208-выводных корпусах LQFP и 180- и 208-выводных TFBGA. Устройства серии LPC177x/LPC178x совместимы по выводам с популярными микроконтроллерами NXP серий LPC2400 и LPC237x/238x на базе ядра ARM7. Это позволяет разработчикам сравнить производительность ядер Cortex-M3 и ARM7 в одном и том же приложении и выбрать наиболее подходящий вариант. Архитектура LPC1700, отличающаяся широким набором периферии и высокой производительностью, является идеальным решением для систем отображения информации, сканеров, промышленного сетевого оборудования, охранно-пожарных сигнализаций, медицинского диагностического оборудования и систем управления электродвигателями.
Таблица 2.2.2.2.1 - Сравнительная характеристика микроконтроллеров серии LPC178x
Stellaris® LM3S9C97 Microcontroller
- ARM Cortex-M3 Processor Core
- High Performance: 80-MHz operation; 100 DMIPS performance
- 512 KB single-cycle Flash memory
- 64 KB single-cycle SRAM
- Internal ROM loaded with StellarisWare® software
- Advanced Communication Interfaces: UART, SSI, I2C, I2S, CAN, Ethernet MAC and PHY, USB
- System Integration: general-purpose timers, watchdog timers, DMA, general-purpose I/Os
- Advanced motion control using PWMs, fault inputs, and quadrature encoder inputs
- Analog support: analog and digital comparators, Analog-to-Digital Converters (ADC), on-chip
voltage regulator
- JTAG and ARM Serial Wire Debug (SWD)
- 100-pin LQFP package
- 108-ball BGA package
- Industrial (-40°C to 85°C) temperature range
Исходя из вышеперечисленных требований к микроконтроллеру, а также учитывая его стоимость ми остановим свой выбор на микроконтроллере LM3S9C97 производства Texas Instruments.