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选择单片机(MCU)考虑的九大因素

助工
2020-07-08 22:45:07    评分

单片机(MCU)是一个小型的计算机,它将各个部件集成在单个芯片上,具有CPU,内存(RAM和ROM)以及用于处理各种数据的接口(包括输入/输出接口)。与服务于更通用应用程序的微处理器不同,单片机针对更特定的应用程序。

  单片机具有许多用途:它普遍应用于玩具和家用电器等消费电子产品、手机和计算机等通信设备中,以及ECG机器和监视器等医疗仪器中。同样,在工业环境中,它可以用于控制温度或压力,计数时间,测量速度或激活制动系统。由于单片机适合于特定任务,因此必须选择适合该方案的单片机。所以,选择单片机有许多因素需要考虑。

  1.功率效率。在处理性能和功耗之间需要权衡:具有更高处理能力的设备将消耗更多能量。因此,如果你的单片机是无线的并且使用可充电电池运行,则需要权衡牺牲功率效率与获得更多处理能力,反之亦然。一些高能效的单片机包括英锐恩的EN系列,意法半导体的STM32系列,NXP的Kinetis L系列,瑞萨的H8超低功耗系列,赛普拉斯的PSoC 6系列,Microchip的eXtreme低功耗PIC系列以及德州仪器(TI)的MSP430系列。

  2.温度区间。根据单片机的运行环境,你可能希望设备能够承受非常高或非常低的温度。在温度容限和成本之间会有一个权衡。某些耐温单片机包括STMicroelectronics的STM32F103系列,NXP的KineTIs EA系列,瑞萨的RX24T和RX24U,英飞凌的XMC系列和AURIX系列,Microchip的PIC和AVR单片机以及德州仪器(TI)的MSP430F2619S-HT。

  3.安全。针对物联网设备的黑客攻击正在上升,这一威胁与汽车中使用的单片机尤其相关。作为响应,单片机制造商也在实施诸如加密和物理安全性之类的安全性层。现在,用户可以购买已通过最新安全标准认证的单片机,或将MCU与片上安全硬件一起使用。提供独立安全性MCU的公司包括意法半导体(ST33系列),瑞萨电子(AE-5和RS-4系列),英飞凌(OPTIGA Trust和OPTIGA TPM),赛普拉斯(PSoC 64),Microchip(32位和16-位 MCU(用于安全性)和德州仪器(MSP430系列)。提供片上安全硬件的公司包括NXP(Kinetis系列)和Infineon(AURIX)。

  3.硬件架构。单片机的封装直接影响其尺寸和性能,双列直插式包装是最常见的类型。小外形晶体管的占位面积小,四方扁平封装占据更多面积,但垂直空间更少。晶圆级芯片规模要小得多,并具有更大的处理能力,但制造成本却更高。扁平无铅封装的散热效果更好。球栅阵列(BGA)由于具有紧凑的封装而具有高性能,但制造成本更高。

  4.体积小的单片机。小体积单片机包括Microchip的ATtiny20-UUR,赛普拉斯的PSoC 4000,恩智浦的LPC1102UK,意法半导体的STM32F042T6Y6和德州仪器的MSP430G2252。

  5.处理能力。你需要多少处理能力才能完成此任务?单核处理器就足够了吗?还是需要双核?多核处理器将明显更快,但也会消耗更多能量。另外,是否需要图形处理单元(GPU)?

  6.内存容量。你需要的内存量(RAM和ROM)将取决于你要运行的程序。更多的程序需要更多的随机存取存储器(RAM)。此外,GPU将不仅需要更多的RAM,而且还需要更快的读写时间。

  7.硬件接口。任务的性质将决定是否需要硬件接口,例如USB、WiFi、蓝牙、音频、视频或摄像头。

  8.软件体系结构。一些单片机可在多个OS上运行,而其他则不能。如果需要扩展,最好使用相同的软件体系结构以提高互操作性。

  9.价格。单片机的价格范围很广,从几毛钱到几十元不等。如果要扩展应用,则需要考虑总体成本与单片机的单个性能。




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