Cara Memilih Mikrokontroler Terbaik untuk Proyek berbasis Mikrokontroler

Coba Instrumen Kami Untuk Menghilangkan Masalah





Apakah Anda tahu cara memilih mikrokontroler terbaik untuk proyek berbasis mikrokontroler? Memilih mikrokontroler yang tepat untuk aplikasi tertentu adalah salah satu keputusan paling penting, yang mengontrol keberhasilan atau kegagalan tugas.

Ada yang berbeda jenis mikrokontroler tersedia dan jika Anda telah memutuskan seri mana yang akan digunakan, Anda dapat dengan mudah memulai desain sistem tertanam Anda sendiri. Insinyur harus memiliki kriteria sendiri untuk membuat pilihan yang tepat.




Di sini, di artikel ini, kita akan membahas pertimbangan dasar dalam memilih mikrokontroler.

Mikrokontroler untuk desain sistem tertanam

Mikrokontroler untuk desain sistem tertanam



Dalam banyak kasus, alih-alih memiliki pengetahuan terperinci tentang mikrokontroler yang cocok untuk proyek, orang sering memilih mikrokontroler secara acak. Namun ini adalah ide yang buruk.

Prioritas utama untuk memilih mikrokontroler adalah memiliki informasi sistem seperti diagram blok, diagram alir, dan periferal input / output.

Berikut adalah 7 cara teratas yang harus diikuti untuk memastikan mikrokontroler yang tepat dipilih.


Pilihan bit mikrokontroler

Mikrokontroler tersedia dalam kecepatan bit yang berbeda seperti kecepatan 8-bit, 16-bit dan 32-bit. Jumlah bit mengacu pada ukuran garis data yang membatasi data. Memilih mikrokontroler terbaik untuk desain sistem tertanam penting dalam hal pemilihan bit. Kinerja mikrokontroler meningkat dengan ukuran bit.

Mikrokontroler 8-Bit :

Mikrokontroler 8 bit

Mikrokontroler 8 bit

Mikrokontroler 8-bit memiliki 8 jalur data yang dapat mengirim dan menerima data 8-bit sekaligus. Itu tidak memiliki fungsi tambahan seperti membaca / menulis komunikasi serial dll. Ini dibangun dengan lebih sedikit memori on-chip dan karenanya digunakan untuk aplikasi yang lebih kecil. Mereka tersedia dengan biaya lebih murah. Namun jika kompleksitas proyek Anda meningkat, maka gunakan mikrokontroler bit lain yang lebih tinggi.

Mikrokontroler 16-Bit:

Mikrokontroler 16 bit

Mikrokontroler 16 bit

Pengontrol 16-bit memiliki jalur 16-data yang dapat mengirim dan menerima data 16-bit sekaligus. Itu tidak memiliki fungsi tambahan apa pun dibandingkan dengan pengontrol 32-bit. Ini sama seperti mikrokontroler 8-bit tetapi ditambahkan dengan beberapa fitur tambahan.

Kinerja mikrokontroler 16 bit lebih cepat daripada pengontrol 8-bit dan hemat biaya. Ini berlaku untuk aplikasi yang lebih kecil. Ini adalah versi lanjutan dari mikrokontroler 8-bit.

Mikrokontroler 32-Bit :

Mikrokontroler 32 bit

Mikrokontroler 32 bit

Mikrokontroler 32-bit memiliki jalur 32-data yang digunakan untuk mengirim dan menerima data 32-bit sekaligus. 32- mikrokontroler memiliki beberapa masa depan tambahan seperti SPI, I2C, unit floating point dan fungsi terkait proses.

Mikrokontroler 32-bit dibuat dengan jangkauan memori On-chip maksimum dan karenanya digunakan untuk aplikasi yang lebih besar. Performanya sangat cepat dan hemat biaya. Mereka adalah versi lanjutan dari mikrokontroler 16-bit.

Pemilihan Keluarga Mikrokontroler

Ada beberapa vendor yang membuat arsitektur mikrokontroler yang berbeda. Karenanya setiap mikrokontroler memiliki instruksi dan set register yang unik dan tidak ada dua mikrokontroler yang mirip satu sama lain.

Program atau kode yang ditulis untuk satu mikrokontroler tidak akan berjalan di mikrokontroler lainnya. Proyek berbasis mikrokontroler yang berbeda memerlukan keluarga mikrokontroler yang berbeda.

Keluarga mikrokontroler yang berbeda adalah keluarga 8051, keluarga AVR, keluarga ARM, keluarga PIC, dan banyak lagi.

Keluarga AVR dari mikrokontroler

Keluarga AVR mikrokontroler

Keluarga AVR mikrokontroler

Mikrokontroler AVR menerima ukuran instruksi 16 bit atau 2 byte. Ini terdiri dari memori flash yang berisi alamat 16 bit. Di sini instruksi disimpan secara langsung.

Mikrokontroler AVR-ATMega8, ATMega32 banyak digunakan.

Keluarga PIC dari mikrokontroler

Keluarga PIC dari mikrokontroler

Keluarga PIC dari mikrokontroler

Sebuah mikrokontroler PIC setiap instruksi menerima instruksi 14 bit. Memori flash dapat menyimpan alamat 16 bit. Jika 7 bit pertama dikirimkan ke memori flash, bit yang tersisa dapat disimpan nanti.

Namun jika 8 bit dilewatkan, 6 bit sisanya akan terbuang. Sebagai catatan ringan, ini sebenarnya tergantung pada vendor manufaktur.

Oleh karena itu memilih keluarga mikrokontroler yang tepat untuk desain sistem tertanam sangat penting dalam prosesnya.

Pemilihan Arsitektur Mikrokontroler

Istilah 'arsitektur' mendefinisikan kombinasi periferal yang digunakan untuk melakukan tugas. Ada dua jenis arsitektur mikrokontroler untuk proyek berbasis mikrokontroler.

Dari Arsitektur Neumann

Arsitektur Von Neumann juga dikenal sebagai Arsitektur Princeton. Dalam arsitektur ini CPU berkomunikasi dengan data tunggal dan bus alamat, ke RAM dan ROM. CPU mengambil instruksi dari RAM dan ROM secara bersamaan.

Arsitektur Von-Neumann

Arsitektur Von-Neumann

Instruksi ini dijalankan secara berurutan melalui bus tunggal dan karenanya membutuhkan lebih banyak waktu untuk mengeksekusi setiap instruksi. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa proses arsitektur Von Newman sangat lambat.

Arsitektur Harvard

Dalam arsitektur Harvard, CPU memiliki dua bus terpisah yaitu bus alamat dan bus data untuk berkomunikasi dengan RAM dan ROM. CPU mengambil dan mengeksekusi instruksi dari memori RAM dan ROM melalui bus data dan bus alamat yang terpisah. Oleh karena itu, dibutuhkan waktu yang lebih sedikit untuk mengeksekusi setiap instruksi, membuat arsitektur ini sangat populer.

Arsitektur Harvard

Arsitektur Harvard

Jadi, untuk setiap desain sistem tertanam, mikrokontroler terbaik sebagian besar adalah dengan arsitektur Harvard.

Instruksi Set pemilihan mikrokontroler

Set instruksi adalah sekumpulan instruksi dasar seperti aritmatika, kondisional, logika dll yang digunakan untuk melakukan operasi dasar di mikrokontroler. Arsitektur mikrokontroler bekerja atas dasar set instruksi.

Untuk semua proyek berbasis mikrokontroler, mikrokontroler berdasarkan set instruksi RISC atau CISC tersedia.

Arsitektur berbasis RISC

RISC adalah singkatan dari komputer set instruksi yang dikurangi. Set instruksi RISC melakukan semua operasi aritmatika, logis, bersyarat, Boolean dalam satu atau dua siklus instruksi. Rentang set instruksi RISC adalah<100.

Arsitektur berbasis RISC

Arsitektur berbasis RISC

Mesin berbasis RISC menjalankan instruksi lebih cepat karena tidak ada lapisan kode mikro. Arsitektur RISC berisi operasi penyimpanan beban khusus yang digunakan untuk memindahkan data dari register dan memori internal.

Chip RISC dibuat dengan jumlah transistor yang lebih sedikit, sehingga biayanya rendah. Untuk semua desain sistem tertanam, chip RISC lebih disukai.

Arsitektur berbasis CISC

CISC adalah singkatan dari komputer set instruksi kompleks. Set instruksi CISC membutuhkan empat atau lebih siklus instruksi untuk mengeksekusi semua aritmatika, logika, kondisional, instruksi Boolean. Kisaran set instruksi CISC adalah> 150.

Arsitektur berbasis CISC

Arsitektur berbasis CISC

Mesin berbasis CISC menjalankan instruksi pada kecepatan yang lebih lambat dibandingkan dengan arsitektur RISC, karena di sini instruksi diubah menjadi ukuran kode kecil sebelum dieksekusi.

Pemilihan memori mikrokontroler

Pemilihan memori sangat penting dalam memilih mikrokontroler terbaik, karena kinerja sistem bergantung pada memori.

Setiap mikrokontroler dapat berisi satu jenis memori, yaitu:
 Memori On-Chip
 Memori off-chip

Memori On-chip dan Off-chip

Memori On-chip dan Off-chip

Memori on-chip

Memori on-chip mengacu pada memori apa pun seperti RAM, ROM yang tertanam pada chip mikrokontroler itu sendiri. ROM adalah jenis perangkat penyimpanan yang dapat menyimpan data dan aplikasi secara permanen di dalamnya.

Memori RAM adalah jenis memori yang digunakan untuk menyimpan data dan program secara sementara. Mikrokontroler dengan memori on-chip menawarkan pemrosesan data berkecepatan tinggi tetapi memori penyimpanan terbatas. Jadi mikrokontroler off chip digunakan untuk mencapai kemampuan penyimpanan memori yang tinggi.

Memori off-chip

Memori off-chip mengacu pada memori apa pun seperti ROM, RAM, dan EEPROM yang terhubung secara eksternal. Memori eksternal kadang disebut memori sekunder yang digunakan untuk menyimpan data dalam jumlah besar.

Karena kecepatan pengontrol memori eksternal ini berkurang saat mengambil dan menyimpan data. Memori eksternal ini membutuhkan koneksi eksternal sehingga kompleksitas sistem meningkat.

Pemilihan chip mikrokontroler

Pemilihan chip sangat penting dalam mengembangkan a proyek berbasis mikrokontroler . IC secara sederhana disebut paket. Sirkuit terintegrasi dilindungi untuk memudahkan penanganan dan melindungi perangkat dari kerusakan. Sirkuit terpadu terdiri dari ribuan komponen dasar dalam elektronika seperti transistor, dioda, resistor, kapasitor.

Mikrokontroler tersedia dalam berbagai jenis paket IC dan masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan. IC paling populer adalah Paket Dual In-line (DIP), sebagian besar digunakan dalam desain sistem tertanam apa pun.

Mikrokontroler DIP (Dual in line)

Mikrokontroler DIP (Dual in line)

1. DIP (Paket Dual In-line)
2. SIP (Paket Single In-line)
3. SOP (paket Small Outline)
4. QFP (Paket quad flat)
5. PGA (Pin Grid Array)
6. BGA (Ball Grid Array)
7. TQFP (Paket datar Tin Quad)

Pemilihan IDE dari mikrokontroler

IDE adalah singkatan dari integrated development environment dan itu adalah aplikasi perangkat lunak yang digunakan di sebagian besar proyek berbasis mikrokontroler. IDE biasanya terdiri dari editor kode sumber, kompilator, juru bahasa, dan debugger. Ini digunakan untuk mengembangkan aplikasi yang disematkan. IDE digunakan untuk memprogram mikrokontroler.

Pemilihan IDE dari mikrokontroler

Pemilihan IDE dari mikrokontroler

IDE terdiri dari komponen berikut: -

Editor kode sumber
Penyusun
Debugger
Tautan
Penerjemah
Konverter file hex

Editor

Editor kode sumber adalah editor teks yang dirancang khusus bagi pemrogram untuk menulis kode sumber aplikasi.

Penyusun

Kompiler adalah program yang menerjemahkan bahasa tingkat tinggi (C, Embedded C) ke dalam bahasa tingkat mesin (0 'dan format 1). Kompilator pertama-tama memindai seluruh program dan kemudian menerjemahkan program tersebut ke dalam kode mesin yang akan dijalankan oleh komputer.

Ada dua jenis kompiler: -

Penyusun Asli

Ketika program aplikasi dikembangkan dan dikompilasi pada sistem yang sama, itu dikenal sebagai kompilator asli. EX: C, JAVA, Oracle.

Kompiler silang

Ketika program aplikasi dikembangkan pada sistem host dan dikompilasi pada sistem target, itu disebut kompilator silang. Semua proyek berbasis mikrokontroler dikembangkan oleh kompiler silang. Ex Embedded C, assemble, mikrokontroler.

Debugger

Debugger adalah program yang digunakan untuk menguji dan men-debug program lain seperti program target. Debugging adalah proses menemukan dan mengurangi jumlah bug atau cacat dalam program.

Tautan

Linker adalah program yang mengambil satu atau lebih file objektif dari compiler dan menggabungkannya ke dalam program tunggal yang dapat dieksekusi.

Penerjemah

Penerjemah adalah bagian dari perangkat lunak yang mengubah bahasa tingkat tinggi menjadi bahasa yang dapat dibaca mesin secara baris demi baris. Setiap instruksi kode diinterpretasikan dan dijalankan secara terpisah secara berurutan. Jika ada kesalahan yang ditemukan di bagian instruksi, itu akan menghentikan interpretasi kode.

Mikrokontroler berbeda dengan aplikasinya

Berikut adalah ringkasan tabel yang memberikan informasi tentang berbagai mikrokontroler dan proyek tempat mereka dapat digunakan.

Mikrokontroler yang berbeda untuk aplikasi yang berbeda

Mikrokontroler yang berbeda untuk aplikasi yang berbeda

Siap memilih mikrokontroler terbaik untuk proyek Anda? Kami berharap sekarang, Anda harus memiliki gambaran yang jelas di benak Anda, mengenai mikrokontroler mana yang paling cocok untuk sistem tertanam Anda. Untuk referensi Anda, beragam proyek tertanam dapat ditemukan di situs web edgefxkits.

Berikut adalah pertanyaan dasar untuk Anda - Untuk sebagian besar proyek berbasis mikrokontroler, menggabungkan semua fitur terbaik yang telah kami sebutkan di atas, keluarga mikrokontroler mana yang paling disukai dan mengapa?

Mohon berikan jawaban Anda bersama dengan umpan balik Anda di bagian komentar yang diberikan di bawah ini.

Kredit foto:

Mikrokontroler 8 bit oleh rapidonline
Mikrokontroler 16 Bit oleh industri langsung
Mikrokontroler 32 Bit oleh rapidonline
Keluarga AVR mikrokontroler oleh electroline
Keluarga PIC dari mikrokontroler oleh insinyur garasi
Arsitektur Harvard oleh eecatalog.com
Arsitektur berbasis RISC oleh Electronicsweekly.com
Arsitektur berbasis CISC oleh studydroid.com
Mikrokontroler DIP (Dual in line) oleh t2.gstatic.com