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选择适合您应用的8位元微控制器
 

【作者: 陳至誠】2019年08月26日 星期一

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Microchip的8位元微控制器 (MCU)包括PIC®和AVR®微控制器,透过整合式开发环境MPLAB X®IDE和程式码产生器 Microchip Code Configurator(MCC),让设计人员可以快速的制作出产品原型机的硬体。MCU中各种内建核心独立周边(Code Independent Peripherals, CIP),使设计人员能够轻松的为其设计增加及增强功能,同时缩短设计周期。Microchip承诺对PIC和AVR MCU长供货期,确保客户可以持续使用现有器件,或轻松移转到其他完全相容的器件系列成员,以增加功能而无需进行大量的重新设计。


MCU经常使用在感测器节点、即时控制和连结等应用,如何从众多的器件中选出适合的MCU?


使用8位元PIC和AVR MCU设计感测器节点之应用


具有弹性的8位元PIC和AVR微控制器(MCU),是为达成客户创新的理念而设计,透过简单的设计轻松增强感测器节点处理能力。核心独立周边(CIP)和智慧型类比周边可改进系统响应,同时减少整体程式码。这些器件采用小型封装,可提高感测器节点性能,同时将功耗降至最低。这类应用的MCU所需的特点为:


  • 自动过滤和处理感测器节点数据,而无需唤醒MCU核心


  • 在很小的空间中设计出功耗低,响应快的感测器节点


  • 透过改善响应时间和判决性,提供使用者更高品质的数据


    感测器节点主要要求为低功耗、信号调节和即时响应。在低功耗要求上,可选极低功耗(XLP)MCU,其睡眠电流只有9 nA。从深度睡眠到休眠的复杂睡眠模式可达到多段的低功耗设计。在信号调节上,使用处理数据的周边可以使系统保持睡眠状态,而无需唤醒内核。核心独立和智慧型类比周边可提供更强的处理能力,同时减少程式码、功耗和设计工作量。具有计算功能的类比数位转换器(ADCC)可自动过滤数据,提供更精确的类比感测器读值,以提高数据的品质。在即时响应上,使用PIC和AVR MCU上的高阶周边提高决策速度性并缩短响应时间。可配置逻辑单元(CLC)和可配置自定义逻辑(CCL)周边支援在核心之外进行数据处理。这些定制逻辑周边甚至可以根据感测器响应设定唤醒条件。


    ATtiny817与PIC16F18446适用於需要使用信号调节的类比感测器设计。组合ATtiny817内建之CIP可以设计出许多功能,且无需使用到MCU内核,并带来全新水准的系统性能;允许周边进行通信,直接传输数据和信号,以便在不使用MCU内核的情况下做出智慧型决策。PIC16F18446 MCU产品系列具有高解析度,核心独立之智慧型类比周边,适用於感测器节点应用。该系列具有12位元并带有计算能力(ADCC)之ADC、PWM、多种通信介面和温度感测器等功能。在不需要使用信号调节的类比感测器设计,可选择PIC16(L)F15386和ATtiny1607。PIC16(L)F15386是新一代极低功耗(XLP)并具有智慧型类比周边、CIP及通讯之MCU。ATtiny1607内建高速类比及CIP周边,具有低功耗与高效率的特点,很适合即时控制和感测器节点应用,它占用空间小,有助於电路板布局之最隹化。


    使用8位元PIC®和AVR®MCU进行即时控制


    无论是对系统启动进行顺序控制还是构建闭环控制应用程式,找到支援设计性能需求的即时控制解决方案至关重要。Microchip的PIC和AVR微控制器(MCU)上的核心独立周边(CIP)是把很要紧的时序和核心密集型功能从中央处理器(CPU)移出的理想选择。透过在设计中采用具有CIP之8位元MCU,可以实现无与伦比的响应速度,提高系统可靠性并减少MCU中断服务程式(ISR)程式码数量。适合即时控制应用的MCU所需的特点为:


  • 核心独立周边可提高系统响应能力和决策速度。


  • 透过自定义逻辑周边来整合逻辑与在核心外自动执行的工作。透过可配置逻辑单元(CLC)和可配置自定义逻辑(CCL)周边,在不增加应用程式的情况下应用自定义逻辑。这些晶片上定制逻辑周边,无需复杂的逻辑设计工作。


  • 提高强固性和可靠性的功能,以改进安全关键应用程式。利用MCU的内建功能,例如窗型看门狗定时器(WWDT),循环冗馀校验(CRC)和使用事件系统进行故障检测,加强设计的强固性和可靠性。电压位准监控器(VLM),欠电压检测器(BOD)和上电重置(POR),可进一步提高系统安全性。


  • 高阶周边可减少需要撰写的中断服务程式(ISR)数量。核心独立周边可提高系统响应能力和决策速度。CIP让CPU执行更复杂的任务,例如人机界面(HMI)、控制演算法,CPU可保持在低功耗模式,直到需要处理为止,以减少耗能。


    PIC18F Q10系列MCU整合了智慧型类比与可配置周边,周边工作於5V,可增强杂讯抑制能力,并进行稳健的即时控制。ATmega4809 MCU具有低功耗AVR内核和智慧型硬体周边,专为即时控制而设计。具有弹性的PIC16F15386产品系列主要支援各种通用和低功耗应用,具有智慧型类比,内核独立周边(CIP)和超低功耗(XLP)技术,以上皆为适合即时控制应用的8位元PIC或AVR MCU。


    使用8位元PIC®和AVR®MCU建立连结设计


    轻松建立任何网路标准的连结设备,从单线晶片到晶片连接到完整的CAN,USB和无线介面。Microchip的8位元PIC和AVR MCU具有嵌入式SPI,EUSART和I2C周边,支援各种协定和实体介面,让设计创新更灵活并且更快速的将设计推到市场。使用於有线或无线解决方案的MCU所需的特点为:


  • 有弹性的连结选项使您可以开发有线和无线设计。


  • 软体程式库和模组支援,可减少编程和配置时间。


  • 嵌入式串列汇流排周边(如I2C和SPI)支援广泛的扩展和嵌入式网络协定。


    Microchip提供强大的无线解决方案组合,可满足Bluetooth®、Wi-Fi®、LoRa®和IEEE 802.15.4等应用需求。对於使用PIC和AVR MCU的开发,MPLAB X IDE中提供一套免费程式库支援无线模组。以Bluetooth为例,ATtiny3217系列微控制器整合了包括高精度类比,电容式触控控制器(PTC),事件系统和核心独立周边(CIP)等多项创新功能,可以建立高速响应的感测器节点。


    有线连结含嵌入式I2C,SPI和EUSART周边的器件,以及完整的CAN、LIN、USB、 DMX、DALI、TCP/IP、UDP等解决方案。透过MPLAB程式码配置器(MCC)与免费程式库,MPLAB XRIDE可以轻松的在MCU上配置有线网路连结。PIC18F85J90或ATmega128适用於功率、瓦斯、水表、温控、家庭安全监控等TCP/IP应用。ATmega128和PIC18FxxK42具有增强型CIP,例如ADCC、DMA及智慧型类比周边等。DMX和DALI的许多功能,可以使用CIP硬体来设计,以减少程式码和功耗并缩短验证时间。


    如有任何选择微控制器的相关问题,欢迎与我们经验丰富的设计团队联系。


    https://www.microchip.com/design-centers/8-bit


    作者 陈至诚 Microchip应用工程师


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