8.5. Основные критерии выбора микроконтроллера

1. Пригодность для прикладной системы:

• наличие требуемого числа контактов, портов ввода – вывода;

• наличие периферийных устройства (последовательные порты ввода – вывода, постоянной и оперативной памяти, ЦАП, АЦП и т.д.);

• возможность ядра процессора обеспечить необходимую производительность, т.е. вычислительную мощность, позволяющую обрабатывать системные запросы в течение всей жизни системы на выбранном прикладном языке.

2. Доступность.

3. Поддержка разработчика:

• средства отладки;

• оценочный модуль;

• внутрисхемные эмуляторы;

• насадки для логических анализаторов;

• отладочные мониторы.

4. Информационная поддержка:

• примеры применения;

• утилиты, в том числе «бесплатные» ассемблеры;

• примеры исходных текстов.

5. Надежность.

При проектировании системы необходимо ответить на ряд вопросов и определить требования к микроконтроллеру:

• Какие требуются периферийные устройства?

• Сколько требуется манипуляций для обработки данных?

• Должна ли система управляться по прерываниям, по готовности или по командам?

• Какие устройства должны контролироваться и управляться: терминалы, выключатели, реле, клавиши, датчики (температура, свет, напряжение и т.д.), звуковые устройства, индикаторы, АЦП, ЦАП?

• Существуют ли специфические требования к условиям окружающей среды (температура, влажность, давление, взрывоопасные или искроопасные условия, воздействие агрессивных сред и т.д.)?

Тактовая частота определяет, сколько вычислений может быть выполнено за единицу времени. Вычислительная мощность, потребляемая мощность и стоимость системы увеличиваются с повышением тактовой частоты. Цена системы при повышении частоты увеличивается также за счет стоимости всех требующихся дополнительных микросхем.

Микроконтроллеры оснащены встроенными дополнительными устройствами. Эти устройства под управлением микропроцессорного ядра микроконтроллера выполняют определенные функции. Встроенные устройства обладают повышенной надежностью, поскольку они не требуют никаких внешних электрических цепей. К наиболее известным встроенным устройствам относятся устройства памяти и порты ввода – вывода, таймеры, системные часы.

Устройства памяти включают оперативную память, постоянные запоминающие устройства, перепрограммируемую память или электрически перепрограммируемую память. Таймеры включают часы реального времени и таймеры прерываний. Следует принимать во внимание не только диапазон и разрешение таймера, но и другие подфункции, такие как сравнение, захват входных линий при изменении длительности сигнала. Средства периферии включают последовательные порты связи, параллельные порты, АЦП, ЦАП, драйверы дисплея и т.д.

Другими, реже используемыми, встроенными ресурсами являются таймер слежения за нормальным функционированием системы, сторожевая схема, система обнаружения отказов тактового генератора, возможность выбора конфигурации памяти и системный интеграционный модуль (СИМ). СИМ обычно заменяет внешнюю логику, необходимую для организации взаимодействия микроконтроллера с внешними устройствами через заданные контакты микросхемы.

Необходимо внимательно изучить набор команд и регистров каждого микроконтроллера, т.к. они играют важнейшую роль в определении возможностей системы в целом.

Для этого необходимо определить:

• существуют ли специальные команды, которые будут использоваться в системе, такие как умножение, деление и табличное интерполирование;

• существуют ли режимы энергосбережения для экономии батарейного питания, такие как стоповый, стоповый с низким потреблением мощности или с ожиданием;

• существуют ли команды битовых манипуляций (установка бита, очистка бита, тест бита, изменение бита, команды перехода по установленному биту), облегчающие применение микроконтроллера, или команды манипуляции с битовыми полями.

Реальным критерием производительности является количество тактовых циклов, требуемое для выполнения задачи, а не количество исполненных команд.

Основные технические параметры, по которым сравниваются различные модели микроконтроллеров: разрядность, производительность, рабочая частота, наличие и размер ПЗУ, ОЗУ, наличие интегрированных устройств: последовательных портов, АЦП, устройств ввода – вывода, тип корпуса.

Кроме этого необходимо обращать внимание на архитектуру, т.к., например, некоторые их виды отличаются большим числом регистров общего назначения, которые могут использоваться для локальных переменных, параметров и промежуточных результатов. Это ведет к росту быстродействия системы.

Немаловажным для успешного проектирования системы является выбор датчика – первичного измерительного преобразователя.