Uzual, factorul cheie în selectarea unui microcontroler pe 32 de biţi (MCU) era alegerea unităţii centrale de procesare (de exemplu miezul CPU). Până de curând, microcontrolerele pe 32 de biţi erau bazate pe o varietate de miezuri, incluzând în unele cazuri arhitecturi patentate; ca rezultat, proiectanţii embedded trebuiau să se descurce cu un miez sau să crească timpul de dezvoltare pentru a învăţa noi complicaţii hardware şi programe pentru porturile existente. În ultimii ani, apariţia miezurilor ARM Cortex în produsele MCU a schimbat peisajul embedded. Dezvoltatorii au migrat de la miezurile patentate pe 32 de biţi către MCU-urile bazate pe procesoare ARM Cortex, astfel încât nu mai sunt blocaţi în preajma unui singur furnizor de MCU.
de Shahram Tadayon, Microcontroller Marketing Manager, Silicon Labs
În jurul MCU-urilor bazate pe ARM s-a dezvoltat un ecosistem mare şi în continuă dezvoltare, inclusiv unelte third-party pentru compilatoare, sisteme de operare în timp real, pachete software, grafică LCD şi multe altele. Cea mai mare parte a furnizorilor de MCU au acum o ofertă bazată pe procesor ARM, făcând miezul ARM Cortex standard de facto în microcontrolerele pe 32 de biţi.
Selectarea unui microcontroler pe 32 de biţi bazat pe un miez standard deschide calea către mai multe opţiuni decât oricând înainte. De aceea, alegerea MCU-ului potrivit pentru o aplicaţie dată poate fi o sarcină dificilă cu multe variabile de luat în considerare. În primul rând, proiectanţii trebuie să îngusteze numărul potenţial de posibile alegeri de MCU pe baza unor elemente de bifat precum: dimensiune memorie, număr de pini de intrare şi ieşire şi interfeţe de comunicaţii. Este foarte posibil ca mai mulţi producători de MCU-uri pe bază de procesoare ARM să îndeplinească lista de cerinţe de bază. De aceea, dezvoltatorii vor trebui să rafineze selecţia prin concentrarea pe alţi factori importanţi, precum integrarea de semnal mixt, configurabilitate, consum energetic şi uşurinţă de dezvoltare.
Selectarea unui MCU pe 32 de biţi care integrează componentele cel mai des utilizate va ajuta pe dezvoltatori să reducă costul global al sistemului, complexitatea designului şi timpul de dezvoltare.
De exemplu, MCU-urile de semnal mixt Precision32™ de la Silicon Labs sunt realizate pentru a furniza un număr de caracteristici integrate ce nu se regăsesc tipic în alte MCU-uri, precum oscilator USB, stabilizator 5V, şase pini programabili ce pot oferi până la 300mA şi 16 canale de intrare de detecţie capacitivă pentru butoane tactile. Acest nivel ridicat de integrare ajută la eliminarea necesităţii mai multor componente discrete şi oferă o mai mare flexibilitate a domeniului energetic, reducând în acest fel costurile cu materialele (BOM) şi simplificând procesul de dezvoltare.
Pentru a ilustra avantajele utilizării de MCU-uri înalt integrate de semnal mixt vom examina o aplicaţie de scanner de coduri de bare. Pentru citirea unui cod de bare, scanerul iluminează un laser şi o oglindă oscilantă comandată de un motor (vedeţi figura 1). Această lumină iluminează codul de bare, iar imaginea este apoi captată de un senzor CCD. Nivelele de lumină analogice sunt transmise apoi către un convertor analog-digital (ADC). A avea un MCU ce poate furniza curent ridicat elimină necesitatea de tranzistori de putere pentru comanda laserului şi motorului. Alegerea unui MCU proiectat să furnizeze o interfaţă cu un senzor CCD pentru sincronizare de ceas poate simplifica mult munca proiectantului.
Pentru rezultate optime, convertorul ADC al microcontrolerului trebuie să fie capabil să ţină pasul cu viteza mare a camerei CCD (tipic >1 MSPS). Pentru senzorii CCD de 5V, este necesară de asemenea utilizarea unui CI pentru management energetic pentru a furniza tensiunea de intrare pentru senzor şi tensiunea de intrare de 3,3V pentru MCU şi alte componente.
În cazul exemplului cu coduri de bare, microcontrolerele Precision32 SiM3U1xx USB pot controla un ceas sincronizat cu senzorul, păstrând pasul cu viteza mare de eşantionare a CCD şi furnizând un controler ridicător de tensiune dc-dc de la 3,3 la 5V pentru alimentarea senzorului, reducând numărul de componente necesare în sistem. Mai mult, în scannerele alimentare prin USB, MCU Precision32 are integrat un stabilizator de tensiune pentru a alimenta MCU direct din USB şi un oscilator intern de 48MHz cu un circuit inovativ de revenire de ceas ce se axează pe semnalul USB, oferind o precizie de mai bine de 0,25%, permiţând operaţii USB fără cristal de cuarţ.
Printre alte elemente integrate în scanerele de cod de bare pot fi menţionate: comanda directă a unui buzer pentru a atenţiona sonor utilizatorul asupra realizării cu succes a unei scanări, butoane tactile capacitive pentru înlocuirea butoanelor mecanice şi criptare HW pentru scanere wireless ce trebuie să trimită date în siguranţă. O altă consideraţie de proiectare importantă este flexibilitatea de adaptare simplă şi rapidă la schimbări fără a necesita costuri suplimentare. Pentru a grăbi dezvoltarea de aplicaţii, adesea proiectanţii încep de la un proiect anterior şi modifică parametri pentru a se potrivi noilor cerinţe. Cu toate acestea, pentru reorientarea aplicaţiei, este important să se poată alege şi modifica perifericele MCU utilizate, precum şi plasarea lor. Majoritatea MCU oferă o locaţie prestabilită pentru periferice cu o alternativă de selecţie fixă.
– continuare în numărul viitor –