微控制器类型和应用程序
关键的外卖
系统布局嵌入式和外部微控制器之间的差异。
微控制器编程的重要性,为什么不总是好的。
微体系结构和指令集对性能的相互作用。
不同的单片机提供的专门化类型和应用程序是现代自动化不可或缺的电子产品
微处理器是20世纪的胜利之一。五十年以来首次亮相,它大大减少了尺寸,成本,和电脑设计的复杂性,提供小包装内数量惊人的计算能力。然而,许多设备只是不需要执行必要的鲁棒性,可以用单片机实现更经济的设计。
微控制器类型和应用程序跨度范围广泛的产品,提供基本的自动化,使数字控制。特别是笔记本电脑,许多微控制器的占用空间小和低功率消耗令它们大大可靠,持久的性能。
流行的单片机架构
制造商 |
最初版本 |
最初版本 |
|
68000年 |
摩托罗拉 |
1979年 |
计算器、pda、桌面/视频游戏控制台/商场板加工、服务器、打印机、汽车、音频、外围输入、系统控制、视频编辑 |
8051年 |
英特尔 |
1980年 |
作为一个IP块在嵌入式系统中(其专有微体系结构从来没有被正式发布);闪存、洗衣机、无线通信soc / p > |
弧 |
许可由阿尔戈英雄(以前 |
1996年 |
最初作为一种超级任天堂co-GPU使早期开发3 d多边形和先进的2 d图形效果,现在经营作为SoC的IP核函数像存储、智能家居、移动、汽车、和物联网 |
手臂 |
许可由手臂有限公司 |
1985年 |
智能手机、平板电脑、笔记本电脑、其他嵌入式系统、桌面、服务器、超级计算机 |
AVR的 |
爱特梅尔公司 |
1996年 |
Arduino、教育/电子爱好者、开发板,信号处理、功能安全、汽车、外围设备 |
MIPS |
MIPS计算机系统 |
1985年 |
教育课程、住宅网关、路由器、个人/工作站/服务器计算,视频游戏机和掌机,早期的超级计算机,汽车、LTE调制解调器 |
图片 |
微芯片技术 |
1976年 |
嵌入式系统,爱好者设计,工业发展 |
内存大小和风格的微控制器
一个主要区别微控制器内部总线的大小:8、16、32位。更高的比特数意味着更大的数据量可以转移在每个时钟周期,并允许更大的精度。并不是每一个微控制器应用程序需要更好的数据精度和节省成本可以用一个不那么复杂的单片机来实现。此外,小巴士规模意味着更小的包,这可能是首选在密集组件板尺寸和重量限制。
微控制器也可以定义为内存的位置相对于包中。而单片机不同于微处理器作为综合计算函数集(CPU、可编程I / O等),也有一些情况下,内存是不包含在包,需要提供其他地方。这些外部内存微控制器不同于更常见嵌入的微控制器通过内存以外的包。以这种方式分离记忆抑制小型化和信号的速度,但是外部内存允许更大比可用是什么片上存储机制。目前的趋势在电子设计支持嵌入式模型,但异常仍比比皆是。
非易失性内存的风格(即使断电保存信息)也可以微控制器之间的不同。根据单片机的预期作用,非易失性内存(NVM)能力可以带来极大的不同:
可编程只读存储器(舞会)舞会是一种一次性编程(OTP)方法通常用于最终产品组件。不像标准的ROM,它的编程之前设置制造芯片,舞会允许更大的灵活性。单发的可编程性使其成为可怜的选择为原型,但它充满一个适合某些少量总成,罗可能更少的经济或当一个设备的参数设置和测试需要确认之前罗OTP NVM的性质使它高度可靠和可重复的,可爱的它更可编程NVMs设备在低功率和正常运行时间是非常重要的。
可擦可编程只读存储器(EPROM)EPROM比舞会更加昂贵和不可靠的选择,而是强调通过它能够消除其存储编程通过紫外线。EPROM完全原型上的透明窗口包含硅死了,但生产EPROM需要覆盖这个窗口来防止意外擦除环境照明。EPROM受到编程速度慢,擦除的相对不便,在应用程序中缺乏特异性。
电可擦可编程只读存储器(eepm / E2舞会)E2舞会迅速取代EPROM由于其更易于可擦性:可以抹去记忆软件通过应用独特的信号。
快闪记忆体,的一个子集E2舞会,flash使得一些关键的权衡:体积粒度rewritability和更少的写周期的能力。Flash施工允许更多的内存密度,为块设备的建设只允许(≥512字节)擦除/重写由于这些细胞内存共享读/写/擦除功能。
微体系结构如何影响单片机类型和应用程序
形式服从功能,各种微处理器微体系结构允许专门化。微体系结构设计指令集架构,它定义了结构的单片机汇编程序、编译器。类似于系统设计水平的电子系统示意图,微体系结构提供了一个路线图数据如何移动整个单片机和不同的芯片上的函数之间的关系。今天,大多数微控制器使用管线式数据格式截然不同的子系统时钟周期效率最大化。方法来获得更好的执行速度像预测分支统计优化并行预取的更常见的利用数据通路。
从历史上看,微体系结构设计是建立在两个不同的流派:复杂指令集计算机(CISC)和减少指令集计算机(RISC)。今天没什么区别;当时,两种模式创造了“简单”CISC模型和“复杂”的RISC设计,但结构不同的指令集可以解决底层操作符。CISC体系结构可以用单个指令执行多步操作。同时,RISC几乎统一的指令长度和隔离加载和存储指令,它加速指令处理时间增加个人的速度指令。RISC凡事都得为这个原因并行化。
设计目标总是决定微体系结构之间的偏好,但RISC常常有更有利的属性。尽管CISC可以说高数据吞吐量,这更多的是一种倾向于比微控制器的微处理器。速度是这个游戏的名字,但随着微处理器功能quasi-OS,中断延迟,是最有价值的基本仿真实时控制的设计。在一个中断标志,当前状态的过程需要保存到相应的寄存器,这样他们就可以恢复一次中断异常处理和标准流程的简历;需要一个过程完成的时间越长,更大比例的时间存储/检索数据,而不是整流中断。
经历更大的设计与节奏控制的解决方案
单片机类型和应用程序很大程度上基于不同的需求设计,但敏锐的发展将能够选择最好的特性,支持设备。可编程性使广泛的在线测试和原型不需要连续布局衍生版本。之前这一阶段的设计,仿真是快速建模的关键不同电路参数与信心在实际精度高。节奏的套件PCB设计和分析软件借电子系统开发人员提供了全面的工具集的优化设计物理和逻辑水平。结合的能力和效率OrCAD PCB设计者,团队可以在不牺牲上市时间提高可靠性和性能。
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