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如何为您的应用选择合适的微控制器(MCU)?

作者: 浮思特科技2024-12-04 13:57:50

  在这文章中,我计划探讨与实现微控制器和开发固件相关的技术和过程,但在您设计基于MCU的产品之前,您需要知道将使用哪个设备。设计基于微控制器的系统所涉及的技能和技术并不特定于某一个零件编号或制造商,但如果您在这一领域没有广泛的专业知识,建议您先专注于一个设备(或一个设备系列),在获得一定的经验后再逐步扩展,那么,如何为您的应用选择合适的微控制器呢?

  选择制造商

  销售微控制器的半导体公司名单相当长。然而,我强烈建议您从一家对其微控制器类别给予高度重视的制造商开始。这将确保您能够获得大量有用的设计资源——应用说明、示例代码、高质量的集成开发环境(IDE)、便捷的编程工具等。

微控制器

  此外,拥有更广泛MCU产品线的制造商允许您更容易地根据每个应用的要求来微调您的组件选择,因为您可以选择一个新的零件编号,而不必承受从一个制造商切换到另一个制造商所带来的剧烈变化。当您不得不学习新的IDE、新的寄存器配置、新的编码技术、新的文档结构等时,这可能是压力和耗时的,我也尽量避免这些不便。

  如果您在微控制器开发方面的经验仍然相对有限,我建议您选择以下制造商之一:德州仪器(Texas Instruments)、意法半导体(STMicroelectronics)、韩国现代(ABOV)或微芯科技(Microchip)。

  关键参数

  下一步是识别您最重要和具体的需求。许多类型的处理和外设功能在几乎任何现代微控制器中都可以找到——例如,您无需寻找提供基本串行通信、时钟频率超过10 MHz、足够的Flash和RAM、内置振荡器、通用定时器或集成调试模块(这些通常使用JTAG接口)的MCU。

  以下子部分提供了一些“非标准”功能的示例,这将帮助您缩小可能适合特定项目的微控制器列表。

  数模转换器(DAC)

  您不会很难找到一个包括模数转换器(ADC)的微控制器,但数模转换器(DAC)则相对少见。然而,在某些应用中,DAC非常有用,集成DAC显然比外部DAC更方便。

数模转换器

  模数转换器(ADC)

  我刚刚告诉您ADC很常见,这确实是正确的,但我应该指出,许多微控制器的ADC性能在低到中等范围内。如果您需要一个具有异常高分辨率或异常高采样率的ADC,您需要在选择过程中将其作为优先考虑的因素。多年前,我曾处于这种情况,如果我没记错的话,硅实验室的C8051F060无可匹敌(它有两个集成ADC,可以以每秒一百万个样本的速度进行16位转换)。

  时钟频率

  如果您想要一个与计算密集型数字信号处理(DSP)功能更兼容的微控制器,您需要优先选择支持高处理器频率的设备。硅实验室有两个工作在100 MHz的8位系列,意法半导体和微芯科技也有工作在120 MHz的高性能32位MCU。

  USB接口

  USB接口是主要的串行通信形式。我发现它是嵌入式设备与PC之间传输数据的非常有效方式,在消费电子领域更是不可或缺。如果您正在寻找一种简单直接的方法将USB连接集成到系统中,我建议您关注那些集成USB模块的微控制器。我使用过硅实验室的EFM8 Universal Bee,微芯科技也提供8位、16位和32位的USB微控制器。

  电容式触摸感应

  电容式触摸感应是一种越来越受欢迎的用户界面形式。虽然电容式触摸感应概念上简单,但实际实现可能相当复杂,拥有专门支持这种接口的微控制器无疑是有帮助的。就我所知,微控制器拥有电容触摸感应外设仍然是相对不寻常的,因此在选择零件时您需要将此特性作为优先考虑的因素。

MCU

  成本和封装尺寸

  很难将这些参数放在零件选择过程的特定部分,因为其重要性因应用而异。在某些情况下,您有足够的电路板空间,可以完全忽略封装的大小,而对于开发原型或永远不会大规模生产的系统,成本往往无关紧要。

  另一方面,许多电子产品必须非常小、非常便宜,或同时满足这两个条件。在这些情况下,您需要在逐渐根据关键参数和首选制造商筛选零件时,始终关注价格和/或封装尺寸。

  评估硬件

  从业余爱好者到专业工程师,大家都可以从精心设计、价格合理的开发板中受益。这通常是评估微控制器并熟悉其编程接口和功能细节的最无痛且可靠的方式。一旦您将搜索范围缩小到几个有前景的零件编号,在做出最终决定之前,请检查是否有价格合理的评估板。

  结论

  我希望本指南能帮助您应对从成千上万种可商用微控制器中选择一个的复杂过程。在您选择了设备后,是时候阅读数据手册并设计系统了,我们将在未来的文章中探讨这些主题。

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