마이크로 컨트롤러 기반 프로젝트에 가장 적합한 마이크로 컨트롤러를 선택하는 방법

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마이크로 컨트롤러 기반 프로젝트에 가장 적합한 마이크로 컨트롤러를 선택하는 방법을 알고 있습니까? 주어진 애플리케이션에 적합한 마이크로 컨트롤러를 선택하는 것은 작업의 성공 또는 실패를 제어하는 ​​가장 중요한 결정 중 하나입니다.

다르다 마이크로 컨트롤러 유형 사용할 수 있으며 사용할 시리즈를 결정한 경우 자체 임베디드 시스템 설계를 쉽게 시작할 수 있습니다. 엔지니어는 올바른 선택을하기 위해 자체 기준이 있어야합니다.




이 기사에서는 마이크로 컨트롤러를 선택할 때의 기본 고려 사항에 대해 설명합니다.

임베디드 시스템 설계를위한 마이크로 컨트롤러

임베디드 시스템 설계를위한 마이크로 컨트롤러



많은 경우, 프로젝트에 적합한 마이크로 컨트롤러에 대한 자세한 지식을 갖는 대신 사람들은 종종 마이크로 컨트롤러를 무작위로 선택합니다. 그러나 이것은 나쁜 생각입니다.

마이크로 컨트롤러를 선택하는 최우선 순위는 블록 다이어그램, 순서도 및 입출력 주변 장치와 같은 시스템 정보를 갖는 것입니다.

올바른 마이크로 컨트롤러를 선택하기 위해 따라야하는 7 가지 주요 방법은 다음과 같습니다.


마이크로 컨트롤러의 비트 선택

마이크로 컨트롤러는 8 비트, 16 비트 및 32 비트 전송률과 같은 다양한 비트 전송률로 제공됩니다. 비트 수는 데이터를 제한하는 데이터 라인의 크기를 나타냅니다. 비트 선택 측면에서 중요한 임베디드 시스템 설계를위한 최고의 마이크로 컨트롤러를 선택합니다. 마이크로 컨트롤러의 성능은 비트 크기에 따라 증가합니다.

8 비트 마이크로 컨트롤러 :

8 비트 마이크로 컨트롤러

8 비트 마이크로 컨트롤러

8 비트 마이크로 컨트롤러에는 한 번에 8 비트 데이터를 송수신 할 수있는 8 개 데이터 라인이 있습니다. 직렬 통신 읽기 / 쓰기 등과 같은 추가 기능이 없습니다. 이들은 더 적은 온칩 메모리로 구축되어 더 작은 애플리케이션에 사용됩니다. 저렴한 비용으로 구입할 수 있습니다. 그러나 프로젝트 복잡성이 증가하는 경우 다른 더 높은 비트 마이크로 컨트롤러로 이동하십시오.

16 비트 마이크로 컨트롤러 :

16 비트 마이크로 컨트롤러

16 비트 마이크로 컨트롤러

16 비트 컨트롤러에는 16 비트 데이터를 한 번에 보내고받을 수있는 16 개 데이터 라인이 있습니다. 32 비트 컨트롤러에 비해 추가 기능이 없습니다. 8 비트 마이크로 컨트롤러와 동일하지만 추가 기능이 거의 없습니다.

16 비트 마이크로 컨트롤러의 성능은 8 비트 컨트롤러보다 빠르며 비용 효율적입니다. 소규모 애플리케이션에 적용 할 수 있습니다. 8 비트 마이크로 컨트롤러의 고급 버전입니다.

32 비트 마이크로 컨트롤러 :

32 비트 마이크로 컨트롤러

32 비트 마이크로 컨트롤러

32 비트 마이크로 컨트롤러에는 32 비트 데이터를 한 번에 보내고받는 데 사용되는 32 데이터 라인이 있습니다. 32 개의 마이크로 컨트롤러에는 SPI, I2C, 부동 소수점 단위 및 프로세스 관련 기능과 같은 추가 미래가 있습니다.

32 비트 마이크로 컨트롤러는 최대 범위의 온칩 메모리로 구축되므로 더 큰 애플리케이션에 사용됩니다. 성능은 매우 빠르고 비용 효율적입니다. 16 비트 마이크로 컨트롤러의 고급 버전입니다.

마이크로 컨트롤러 제품군 선택

마이크로 컨트롤러의 서로 다른 아키텍처를 제조하는 여러 공급 업체가 있습니다. 따라서 각 마이크로 컨트롤러에는 고유 한 명령어와 레지스터 세트가 있으며 두 개의 마이크로 컨트롤러가 서로 유사하지 않습니다.

한 마이크로 컨트롤러 용으로 작성된 프로그램 또는 코드는 다른 마이크로 컨트롤러에서 실행되지 않습니다. 마이크로 컨트롤러 기반 프로젝트에 따라 서로 다른 마이크로 컨트롤러 제품군이 필요합니다.

다양한 마이크로 컨트롤러 제품군은 8051 제품군, AVR 제품군, ARM 제품군, PIC 제품군 등입니다.

AVR 마이크로 컨트롤러 제품군

AVR 마이크로 컨트롤러 제품군

AVR 마이크로 컨트롤러 제품군

AVR 마이크로 컨트롤러는 16 비트 또는 2 바이트의 명령어 크기를 허용합니다. 16 비트 주소를 포함하는 플래시 메모리로 구성됩니다. 여기에 지침이 직접 저장됩니다.

AVR 마이크로 컨트롤러 -ATMega8, ATMega32 널리 사용됩니다.

PIC 마이크로 컨트롤러 제품군

PIC 마이크로 컨트롤러 제품군

PIC 마이크로 컨트롤러 제품군

PIC 마이크로 컨트롤러는 각 명령어가 14 비트 명령어를받습니다. 플래시 메모리는 16 비트 주소를 저장할 수 있습니다. 처음 7 비트가 플래시 메모리로 전달되면 나머지 비트는 나중에 저장할 수 있습니다.

그러나 8 비트가 전달되면 나머지 6 비트는 낭비됩니다. 참고로 이것은 실제로 제조 공급 업체에 따라 다릅니다.

따라서 임베디드 시스템 설계에 적합한 마이크로 컨트롤러 제품군을 선택하는 것은 프로세스에서 매우 중요합니다.

마이크로 컨트롤러의 아키텍처 선택

'아키텍처'라는 용어는 작업을 수행하는 데 사용되는 주변 장치의 조합을 정의합니다. 마이크로 컨트롤러 기반 프로젝트를위한 두 가지 유형의 마이크로 컨트롤러 아키텍처가 있습니다.

Neumann Architecture에서

Von Neumann Architecture는 Princeton Architecture라고도합니다. 이 아키텍처에서 CPU는 단일 데이터 및 주소 버스, RAM 및 ROM과 통신합니다. CPU는 RAM과 ROM에서 동시에 명령을 가져옵니다.

Von-Neumann 아키텍처

Von-Neumann 아키텍처

이러한 명령어는 단일 버스를 통해 순차적으로 실행되므로 각 명령어를 실행하는 데 더 많은 시간이 걸립니다. 따라서 우리는 Von Newman 아키텍처의 프로세스가 매우 느리다고 말할 수 있습니다.

하버드 아키텍처

하버드 아키텍처에서 CPU에는 RAM 및 ROM과 통신하기위한 주소 버스 및 데이터 버스 인 두 개의 별도 버스가 있습니다. CPU는 별도의 데이터 버스 및 주소 버스를 통해 RAM 및 ROM 메모리에서 명령을 가져오고 실행하므로 각 명령을 실행하는 데 시간이 덜 걸리므로이 아키텍처가 매우 인기가 있습니다.

하버드 아키텍처

하버드 아키텍처

따라서 모든 임베디드 시스템 설계에서 최고의 마이크로 컨트롤러는 대부분 Harvard 아키텍처를 사용하는 것입니다.

마이크로 컨트롤러의 명령 세트 선택

명령 세트는 마이크로 컨트롤러에서 기본 작업을 수행하는 데 사용되는 산술, 조건부, 논리 등과 같은 기본 명령 세트입니다. 마이크로 컨트롤러 아키텍처는 명령어 세트를 기반으로 작동합니다.

모든 마이크로 컨트롤러 기반 프로젝트의 경우 RISC 또는 CISC 명령어 세트를 기반으로하는 마이크로 컨트롤러를 사용할 수 있습니다.

RISC 기반 아키텍처

RISC는 축소 된 명령 집합 컴퓨터를 나타냅니다. RISC 명령어 세트는 하나 또는 두 개의 명령어 사이클에서 모든 산술, 논리, 조건부, 부울 연산을 수행합니다. RISC 명령어 세트의 범위는 다음과 같습니다.<100.

RISC 기반 아키텍처

RISC 기반 아키텍처

RISC 기반 머신은 마이크로 코드 레이어가 없기 때문에 명령을 더 빠르게 실행합니다. RISC 아키텍처에는 내부 레지스터 및 메모리에서 데이터를 이동하는 데 사용되는 특수로드 저장소 작업이 포함되어 있습니다.

RISC 칩은 적은 수의 트랜지스터로 만들어지기 때문에 비용이 저렴합니다. 임베디드 시스템 설계의 경우 RISC 칩이 가장 선호됩니다.

CISC 기반 아키텍처

CISC는 복잡한 명령어 세트 컴퓨터를 나타냅니다. CISC 명령어 세트는 모든 산술, 논리, 조건부, 부울 명령어를 실행하는 데 4 개 이상의 명령어주기를 사용합니다. CISC 명령어 세트의 범위는> 150입니다.

CISC 기반 아키텍처

CISC 기반 아키텍처

CISC 기반 머신은 RISC 아키텍처에 비해 더 느린 속도로 명령어를 실행합니다. 여기서 명령어는 실행되기 전에 작은 코드 크기로 변환되기 때문입니다.

마이크로 컨트롤러의 메모리 선택

시스템 성능은 메모리에 따라 달라지기 때문에 메모리 선택은 최고의 마이크로 컨트롤러를 선택하는 데 매우 중요합니다.

각 마이크로 컨트롤러는 다음과 같은 한 가지 유형의 메모리를 포함 할 수 있습니다.
 온칩 메모리
 오프 칩 메모리

온칩 및 오프 칩 메모리

온칩 및 오프 칩 메모리

온칩 메모리

온칩 메모리는 마이크로 컨트롤러 칩 자체에 내장 된 RAM, ROM과 같은 메모리를 의미합니다. ROM은 데이터와 애플리케이션을 영구적으로 저장할 수있는 저장 장치 유형입니다.

RAM 메모리는 데이터와 프로그램을 임시로 저장하는 데 사용되는 메모리 유형입니다. 온칩 메모리가있는 마이크로 컨트롤러는 고속 데이터 처리를 제공하지만 저장 메모리가 제한됩니다. 따라서 높은 메모리 저장 기능을 달성하기 위해 칩 외부 마이크로 컨트롤러가 사용됩니다.

오프 칩 메모리

오프 칩 메모리는 외부 적으로 연결된 ROM, RAM, EEPROM과 같은 모든 메모리를 의미합니다. 외부 메모리는 많은 양의 데이터를 저장하는 데 사용되는 보조 메모리라고도합니다.

이 외부 메모리 컨트롤러로 인해 데이터를 검색하고 저장하는 동안 속도가 감소합니다. 이 외부 메모리는 외부 연결이 필요하므로 시스템 복잡성이 증가합니다.

마이크로 컨트롤러의 칩 선택

칩 선택은 개발에 매우 ​​중요합니다. 마이크로 컨트롤러 기반 프로젝트 . IC는 단순히 패키지라고합니다. 집적 회로는 쉽게 다루고 손상으로부터 장치를 보호하기 위해 차폐되어 있습니다. 집적 회로는 수천 개의 전자 제품의 기본 구성 요소 트랜지스터, 다이오드, 저항기, 커패시터와 같은.

마이크로 컨트롤러는 다양한 유형의 IC 패키지로 제공되며 각각 고유 한 장점과 단점이 있습니다. 가장 인기있는 IC는 듀얼 인라인 패키지 (DIP), 대부분의 임베디드 시스템 설계에 사용됩니다.

DIP (Dual in line) 마이크로 컨트롤러

DIP (Dual in line) 마이크로 컨트롤러

1. DIP (듀얼 인라인 패키지)
2. SIP (단일 인라인 패키지)
3. SOP (Small Outline 패키지)
4. QFP (쿼드 플랫 패키지)
5. PGA (핀 그리드 어레이)
6. BGA (볼 그리드 어레이)
7. TQFP (Tin Quad flat 패키지)

마이크로 컨트롤러의 IDE 선택

IDE는 통합 개발 환경을 나타내며 대부분의 마이크로 컨트롤러 기반 프로젝트에서 사용되는 소프트웨어 애플리케이션입니다. IDE는 일반적으로 소스 코드 편집기, 컴파일러, 인터프리터 및 디버거로 구성됩니다. 임베디드 애플리케이션을 개발하는 데 사용됩니다. IDE는 마이크로 컨트롤러를 프로그래밍하는 데 사용됩니다.

마이크로 컨트롤러의 IDE 선택

마이크로 컨트롤러의 IDE 선택

IDE는 다음 구성 요소로 구성됩니다.

소스 코드 편집기
컴파일러
디버거
연결
통역사
16 진수 파일 변환기

편집자

소스 코드 편집기는 프로그래머가 응용 프로그램의 소스 코드를 작성하도록 특별히 설계된 텍스트 편집기입니다.

컴파일러

컴파일러는 고급 언어 (C, Embedded C)를 기계 수준 언어 (0 '및 1의 형식)로 변환하는 프로그램입니다. 컴파일러는 먼저 전체 프로그램을 스캔 한 다음 프로그램을 컴퓨터에 의해 실행될 기계어 코드로 변환합니다.

컴파일러에는 두 가지 유형이 있습니다.

네이티브 컴파일러

응용 프로그램이 동일한 시스템에서 개발되고 컴파일 될 때이를 원시 컴파일러라고합니다. 예 : C, JAVA, Oracle.

크로스 컴파일러

응용 프로그램이 호스트 시스템에서 개발되고 대상 시스템에서 컴파일 될 때이를 크로스 컴파일러라고합니다. 모든 마이크로 컨트롤러 기반 프로젝트는 크로스 컴파일러에 의해 개발됩니다. Ex Embedded C, 조립, 마이크로 컨트롤러.

디버거

디버거는 대상 프로그램과 같은 다른 프로그램을 테스트하고 디버깅하는 데 사용되는 프로그램입니다. 디버깅은 프로그램의 버그 또는 결함을 찾아서 줄이는 프로세스입니다.

연결

링커는 컴파일러에서 하나 이상의 목표 파일을 가져 와서 단일 실행 프로그램으로 결합하는 프로그램입니다.

통역사

인터프리터는 고급 언어를 한 줄씩 기계가 읽을 수있는 언어로 변환하는 소프트웨어의 한 부분입니다. 코드의 각 명령어는 순차적으로 개별적으로 해석되고 실행됩니다. 명령어의 일부에서 오류가 발견되면 코드 해석이 중지됩니다.

애플리케이션이있는 다양한 마이크로 컨트롤러

다음은 다양한 마이크로 컨트롤러와이를 사용할 수있는 프로젝트에 대한 정보를 제공하는 표를 요약 한 것입니다.

다양한 애플리케이션을위한 다양한 마이크로 컨트롤러

다양한 애플리케이션을위한 다양한 마이크로 컨트롤러

프로젝트에 가장 적합한 마이크로 컨트롤러를 선택할 준비가 되었습니까? 지금 쯤이면 어떤 마이크로 컨트롤러가 임베디드 시스템에 가장 적합한 지에 대해 마음 속에 분명한 그림이 있어야합니다. 참고로 다양한 임베디드 프로젝트 edgefxkits의 웹 사이트에서 찾을 수 있습니다.

여기에 기본적인 질문이 있습니다. 대부분의 마이크로 컨트롤러 기반 프로젝트에서 위에서 언급 한 모든 최고의 기능을 결합한 경우, 어떤 마이크로 컨트롤러 제품군이 가장 선호되며 그 이유는 무엇입니까?

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