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为电子电路设计选择单片机
单片机,也就是微型控制器(MCU)。在嵌入式系统中,单片机是构成电路的核心组件。有关使用单片机的知识很多,电子电路设计人员必须要知道怎么选择单片机。
什么是单片机?
电子电路设计人员必须要知道什么是单片机。单片机是一种智能半导体IC,由处理器单元,存储器模块,通信接口和外围设备组成。单片机被普遍用于各种应用中,包括洗衣机,机器人,无人机,无线电和游戏控制器。
单片机的历史可以追溯到MOSFET技术的发明。在早期,单片机是带有处理器单元和存储模块的原始半导体IC。通常,单片机基于哈佛架构。
在过去的几十年中,英特尔,摩托罗拉,微芯和爱特梅尔等颇受欢迎的制造商进一步推动了创新。这些制造商开发的大多数单片机是具有专有体系结构的8位单片机。基于ARM的单片机是一个例外,其中ARM体系结构已授权给制造商。目前,ARM体系结构主导着32位单片机的市场。
单片机如何工作?
电子电路设计工程师需要了解单片机是如何工作的。单片机具有处理器单元,而不仅仅是对二进制值执行算术运算。单片机的真正价值在于其通过内置的通信和外围设备与物理世界进行交互的能力。
从技术上讲,单片机通过执行存储在其非易失性存储器模块中的程序指令来运行。单片机以前是基于ROM的,因此擦除程序数据非常困难,即使不是不可能。当闪存技术革新半导体技术时,单片机开始将程序指令存储在内置闪存中。
大多数现代单片机将RISC(精简指令集计算机)指令体系结构用于其基本指令处理。与之前的CISC相比,RISC的指令执行周期更短。为了开发用于单片机的程序,嵌入式系统开发人员使用汇编程序或C编程语言。然后,使用编程工具将完成的程序加载到单片机。
上电后,单片机将开始执行作为程序数据加载的指令。它充分利用RAM来存储程序指示的运行时变量。如前所述,单片机被设计为与物理世界连接。以最简单的形式,单片机将根据其编程的逻辑来感应输入并驱动输出。
例如,温度显示控制器将温度传感器和LCD显示器链接到单片机。单片机将采样温度值作为模拟输入并将其转换为数字值。然后通过向LCD发送正确的命令逻辑来显示数字值。
为电子电路设计选择单片机
请务必谨慎选择适合你的电子电路设计的单片机。选择错误的单片机可能会带来非常痛苦的设计体验。选择单片机时需要考虑很多因素。
你将要考虑应用程序的复杂性。如果电子电路设计涉及一个简单的定时器激活输出,那么一个具有1kB闪存和一个I / O端口的简单微控制器就足够了。但是,如果电子电路设计涉及复杂的逻辑(例如,基于WIFI的面部识别设备),则需要32位高端单片机。 32位单片机将更适合面部识别设备。
复杂的设备通常需要更大的程序存储器。除此之外,你还需要列出设备的外围设备和通信要求。在某些应用中,可能还需要ADC,电源管理模块和引导程序之类的内部功能。
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