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選擇適合您應用的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,透過整合式開發環境MPLAB X®IDE和程式碼產生器 Microchip Code Configurator(MCC),讓設計人員可以快速的製作出產品原型機的硬體。MCU中各種內建核心獨立周邊(Code Independent Peripherals, CIP),使設計人員能夠輕鬆的為其設計增加及增強功能,同時縮短設計週期。Microchip承諾對PIC和AVR MCU長供貨期,確保客戶可以持續使用現有器件,或輕鬆移轉到其他完全相容的器件系列成員,以增加功能而無需進行大量的重新設計。


MCU經常使用在感測器節點、即時控制和連結等應用,如何從眾多的器件中選出適合的MCU?


使用8位元PIC和AVR MCU設計感測器節點之應用


具有彈性的8位元PIC和AVR微控制器(MCU),是為達成客戶創新的理念而設計,透過簡單的設計輕鬆增強感測器節點處理能力。核心獨立周邊(CIP)和智慧型類比周邊可改進系統響應,同時減少整體程式碼。這些器件採用小型封裝,可提高感測器節點性能,同時將功耗降至最低。這類應用的MCU所需的特點為:


  • 自動過濾和處理感測器節點數據,而無需喚醒MCU核心


  • 在很小的空間中設計出功耗低,響應快的感測器節點


  • 透過改善響應時間和判決性,提供使用者更高品質的數據


    感測器節點主要要求為低功耗、信號調節和即時響應。在低功耗要求上,可選極低功耗(XLP)MCU,其睡眠電流只有9 nA。從深度睡眠到休眠的複雜睡眠模式可達到多段的低功耗設計。在信號調節上,使用處理數據的周邊可以使系統保持睡眠狀態,而無需喚醒內核。核心獨立和智慧型類比周邊可提供更強的處理能力,同時減少程式碼、功耗和設計工作量。具有計算功能的類比數位轉換器(ADCC)可自動過濾數據,提供更精確的類比感測器讀值,以提高數據的品質。在即時響應上,使用PIC和AVR MCU上的高階周邊提高決策速度性並縮短響應時間。可配置邏輯單元(CLC)和可配置自定義邏輯(CCL)周邊支援在核心之外進行數據處理。這些定制邏輯周邊甚至可以根據感測器響應設定喚醒條件。


    ATtiny817與PIC16F18446適用於需要使用信號調節的類比感測器設計。組合ATtiny817內建之CIP可以設計出許多功能,且無需使用到MCU內核,並帶來全新水準的系統性能;允許周邊進行通信,直接傳輸數據和信號,以便在不使用MCU內核的情況下做出智慧型決策。PIC16F18446 MCU產品系列具有高解析度,核心獨立之智慧型類比周邊,適用於感測器節點應用。該系列具有12位元並帶有計算能力(ADCC)之ADC、PWM、多種通信介面和溫度感測器等功能。在不需要使用信號調節的類比感測器設計,可選擇PIC16(L)F15386和ATtiny1607。PIC16(L)F15386是新一代極低功耗(XLP)並具有智慧型類比周邊、CIP及通訊之MCU。ATtiny1607內建高速類比及CIP周邊,具有低功耗與高效率的特點,很適合即時控制和感測器節點應用,它佔用空間小,有助於電路板佈局之最佳化。


    使用8位元PIC®和AVR®MCU進行即時控制


    無論是對系統啟動進行順序控制還是構建閉環控制應用程式,找到支援設計性能需求的即時控制解決方案至關重要。Microchip的PIC和AVR微控制器(MCU)上的核心獨立周邊(CIP)是把很要緊的時序和核心密集型功能從中央處理器(CPU)移出的理想選擇。透過在設計中採用具有CIP之8位元MCU,可以實現無與倫比的響應速度,提高系統可靠性並減少MCU中斷服務程式(ISR)程式碼數量。適合即時控制應用的MCU所需的特點為:


  • 核心獨立周邊可提高系統響應能力和決策速度。


  • 透過自定義邏輯周邊來整合邏輯與在核心外自動執行的工作。透過可配置邏輯單元(CLC)和可配置自定義邏輯(CCL)周邊,在不增加應用程式的情況下應用自定義邏輯。這些晶片上定製邏輯周邊,無需複雜的邏輯設計工作。


  • 提高強固性和可靠性的功能,以改進安全關鍵應用程式。利用MCU的內建功能,例如窗型看門狗定時器(WWDT),循環冗餘校驗(CRC)和使用事件系統進行故障檢測,加強設計的強固性和可靠性。電壓位準監控器(VLM),欠電壓檢測器(BOD)和上電重置(POR),可進一步提高系統安全性。


  • 高階周邊可減少需要撰寫的中斷服務程式(ISR)數量。核心獨立周邊可提高系統響應能力和決策速度。CIP讓CPU執行更複雜的任務,例如人機界面(HMI)、控制演算法,CPU可保持在低功耗模式,直到需要處理為止,以減少耗能。


    PIC18F Q10系列MCU整合了智慧型類比與可配置周邊,周邊工作於5V,可增強雜訊抑制能力,並進行穩健的即時控制。ATmega4809 MCU具有低功耗AVR內核和智慧型硬體周邊,專為即時控制而設計。具有彈性的PIC16F15386產品系列主要支援各種通用和低功耗應用,具有智慧型類比,內核獨立周邊(CIP)和超低功耗(XLP)技術,以上皆為適合即時控制應用的8位元PIC或AVR MCU。


    使用8位元PIC®和AVR®MCU建立連結設計


    輕鬆建立任何網路標準的連結設備,從單線晶片到晶片連接到完整的CAN,USB和無線介面。Microchip的8位元PIC和AVR MCU具有嵌入式SPI,EUSART和I2C周邊,支援各種協定和實體介面,讓設計創新更靈活並且更快速的將設計推到市場。使用於有線或無線解決方案的MCU所需的特點為:


  • 有彈性的連結選項使您可以開發有線和無線設計。


  • 軟體程式庫和模組支援,可減少編程和配置時間。


  • 嵌入式串列匯流排周邊(如I2C和SPI)支援廣泛的擴展和嵌入式網絡協定。


    Microchip提供強大的無線解決方案組合,可滿足Bluetooth®、Wi-Fi®、LoRa®和IEEE 802.15.4等應用需求。對於使用PIC和AVR MCU的開發,MPLAB X IDE中提供一套免費程式庫支援無線模組。以Bluetooth為例,ATtiny3217系列微控制器整合了包括高精度類比,電容式觸控控制器(PTC),事件系統和核心獨立周邊(CIP)等多項創新功能,可以建立高速響應的感測器節點。


    有線連結含嵌入式I2C,SPI和EUSART周邊的器件,以及完整的CAN、LIN、USB、 DMX、DALI、TCP/IP、UDP等解決方案。透過MPLAB程式碼配置器(MCC)與免費程式庫,MPLAB X®IDE可以輕鬆的在MCU上配置有線網路連結。PIC18F85J90或ATmega128適用於功率、瓦斯、水表、溫控、家庭安全監控等TCP/IP應用。ATmega128和PIC18FxxK42具有增強型CIP,例如ADCC、DMA及智慧型類比周邊等。DMX和DALI的許多功能,可以使用CIP硬體來設計,以減少程式碼和功耗並縮短驗證時間。


    如有任何選擇微控制器的相關問題,歡迎與我們經驗豐富的設計團隊聯繫。


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


    作者 陳至誠 Microchip應用工程師


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