選擇MCU 10個(gè)步驟的詳細(xì)介紹

為產(chǎn)品選擇合適的微控制器可能是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。不僅有許多技術(shù)特性需要考慮，還有商業(yè)案例問題，如成本和交貨時(shí)間，可能會(huì)削弱項(xiàng)目。在項(xiàng)目開始時(shí)，很有可能會(huì)在系統(tǒng)細(xì)節(jié)尚未敲定之前跳入并開始選擇微控制器。這當(dāng)然是一個(gè)壞主意。在考慮微控制器之前，硬件和軟件工程師應(yīng)該制定系統(tǒng)的高層、框圖和流程圖，然后才有足夠的信息開始對(duì)微控制器的選擇做出合理的決定。當(dāng)達(dá)到這一點(diǎn)時(shí)，可以遵循 10 個(gè)簡(jiǎn)單的步驟來確保做出正確的選擇。

步驟 1：列出所需的硬件接口

使用通用硬件框圖，列出微控制器需要支持的所有外部接口。有兩種通用類型的接口需要列出。首先是通信接口。這些是外圍設(shè)備，例如 USB、I2C、SPI、UART 等。如果應(yīng)用程序需要 USB 或某種形式的以太網(wǎng)，請(qǐng)?zhí)貏e注意。這些接口極大地影響了微控制器需要支持多少程序空間。第二種接口是數(shù)字輸入和輸出、模擬到數(shù)字輸入、PWM 等。這兩種接口類型將決定微控制器所需的引腳數(shù)量。圖 1 顯示了一個(gè)框圖的通用示例，其中列出了 I/O 要求。

圖 1. 硬件功能列表

第 2 步：檢查軟件架構(gòu)

軟件架構(gòu)和要求會(huì)極大地影響微控制器的選擇。處理要求的高低將決定您是使用 80 MHz DSP 還是 8 MHz 8051。就像使用硬件一樣，記下任何重要的要求。例如，是否有任何算法需要浮點(diǎn)數(shù)學(xué)？是否有任何高頻控制回路或傳感器？估計(jì)每個(gè)任務(wù)需要運(yùn)行的時(shí)間和頻率。獲得一個(gè)數(shù)量級(jí)的感覺，了解需要多少處理能力。所需的計(jì)算能力將是對(duì)微控制器架構(gòu)和頻率的最大要求之一。

第 3 步：選擇架構(gòu)

使用步驟 1 和 2 中的信息，工程師應(yīng)該能夠開始了解所需的架構(gòu)。應(yīng)用程序可以使用八位架構(gòu)嗎？16位怎么樣？它是否需要 32 位 ARM 內(nèi)核？在應(yīng)用程序和所需的軟件算法之間，這些問題將開始匯聚成一個(gè)解決方案。不要忘記記住未來可能的需求和功能蔓延。僅僅因?yàn)槟壳翱梢允褂?8 位微控制器，并不意味著您不應(yīng)該考慮使用 16 位微控制器來實(shí)現(xiàn)未來的功能甚至是易用性。不要忘記微控制器的選擇可以是一個(gè)迭代過程。您可以在此步驟中選擇 16 位部件，但在稍后的步驟中會(huì)發(fā)現(xiàn) 32 位 ARM 部件效果更好。

第 4 步：確定內(nèi)存需求

閃存和 RAM 是任何微控制器的兩個(gè)非常關(guān)鍵的組件。確保您沒有用完程序空間或變量空間無疑是最高優(yōu)先級(jí)。選擇具有過多這些特征的零件要比選擇這些特征要容易得多。到達(dá)設(shè)計(jì)的最后并發(fā)現(xiàn)您需要 110% 或需要剪切的功能是不會(huì)成功的。畢竟，您總是可以從更多開始，然后轉(zhuǎn)向同一芯片系列中更受限制的部分。使用應(yīng)用程序中包含的軟件架構(gòu)和通信外設(shè)，工程師可以估算應(yīng)用程序需要多少閃存和 RAM。不要忘記為功能蠕變和下一個(gè)版本留出空間！將來會(huì)省去很多頭痛的問題。

第 5 步：開始搜索微控制器

既然對(duì)微控制器所需的功能有了更好的了解，就可以開始搜索了！一個(gè)可以作為起點(diǎn)的好地方是微控制器供應(yīng)商，例如 Arrow、Avnet、Future Electronics 或類似產(chǎn)品。與 FAE 討論您的應(yīng)用和要求，他們通?？梢詫⒛龑?dǎo)至最前沿并滿足要求的新零件。請(qǐng)記住，他們當(dāng)時(shí)可能會(huì)對(duì)他們施加壓力以推動(dòng)某個(gè)微控制器系列！

下一個(gè)最佳起點(diǎn)是您已經(jīng)熟悉的芯片供應(yīng)商。例如，如果您過去使用過 Microchip 部件并且對(duì)它們有很好的體驗(yàn)，那么請(qǐng)從他們的網(wǎng)站開始。大多數(shù)芯片供應(yīng)商都有一個(gè)搜索引擎，允許您輸入外設(shè)集、I/O 和電源要求，它會(huì)縮小符合條件的部件列表。然后，工程師可以從該列表中繼續(xù)選擇微控制器。

第 6 步：檢查成本和功率限制

此時(shí)，選擇過程已經(jīng)揭示了許多潛在的候選人。這是檢查部件的功率要求和成本的好時(shí)機(jī)。如果設(shè)備將由電池和移動(dòng)設(shè)備供電，那么確保部件是低功耗的絕對(duì)是不穩(wěn)定的。如果它不滿足電源要求，則繼續(xù)清除列表，直到您選擇幾個(gè)。也不要忘記檢查處理器的單價(jià)。雖然許多零件的批量?jī)r(jià)格穩(wěn)步接近 1 美元，但如果它是高度專業(yè)化的或高端加工機(jī)器，那么價(jià)格可能至關(guān)重要。不要忘記這個(gè)關(guān)鍵元素。

第 7 步：檢查零件可用性

有了潛在零件清單，現(xiàn)在是開始檢查零件可用性的好時(shí)機(jī)。要記住的一些事情是零件的交貨時(shí)間是多少？它們是否在多個(gè)分銷商處備有庫存，或者是否有 6 到 12 周的交貨期？您對(duì)可用性有什么要求？您不想被大訂單困住而不得不等待三個(gè)月才能完成。然后還有一個(gè)問題，即零件有多新以及它是否會(huì)在您的產(chǎn)品生命周期內(nèi)一直存在。如果您的產(chǎn)品將使用 10 年，那么您需要找到制造商保證仍將在 10 年內(nèi)制造的部件。

第 8 步：選擇開發(fā)套件

選擇新微控制器的最佳部分之一是找到一個(gè)可以使用的開發(fā)套件并了解控制器的內(nèi)部工作原理。一旦工程師確定了他們想要使用的部件，他們就應(yīng)該研究可用的開發(fā)套件。如果開發(fā)套件不可用，那么所選部件很可能不是一個(gè)好的選擇，他們應(yīng)該返回幾步并找到更好的部件。今天大多數(shù)開發(fā)套件的成本低于 100 美元。支付更多（除非它被設(shè)計(jì)為與多個(gè)處理器模塊一起使用）太多了。另一部分可能是更好的選擇。

第 9 步：研究編譯器和工具

開發(fā)套件的選擇幾乎鞏固了微控制器的選擇。最后一個(gè)考慮是檢查可用的編譯器和工具。大多數(shù)微控制器有多種編譯器、示例代碼和調(diào)試工具可供選擇。確保零件具備所有必要的工具非常重要。如果沒有合適的工具，開發(fā)過程可能會(huì)變得乏味和昂貴。

第 10 步：開始試驗(yàn)

即使選擇了微控制器，也沒有什么是一成不變的。通常，開發(fā)套件早在第一個(gè)原型硬件出現(xiàn)之前就到貨了。通過建立測(cè)試電路并將它們連接到微控制器來利用。選擇高風(fēng)險(xiǎn)部件并讓它們?cè)陂_發(fā)套件上工作。您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)您認(rèn)為效果很好的部分存在一些無法預(yù)料的問題，這會(huì)迫使您選擇不同的微控制器。無論如何，早期實(shí)驗(yàn)將確保您做出正確的選擇，并且如果需要進(jìn)行更改，影響將是最小的！
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