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专业分工的微控制器应用
元件应用开发专栏(1)

【作者: 編輯部】2009年08月10日 星期一

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选择适当的MCU类型


现在的MCU供应商针对不同领域都会提供不同类型的元件,以适应越来越多元复杂的设计应用,这样既能节省业者开发的时间,并且也能减少其它元件的使用数量,整体而言就是要能够达到品质精确、降低成本与快速上市的需求。



以MCU的应用精神而言,选择的标准就是要能以单晶片来完成系统的运作为原则。因此,在设计之初就要考虑清楚可能需要的介面功能,只要类型符合,即使刚开始用不到,那么预留着备用也无妨。例如有网路连线需要者,就可以选择网通型的MCU,但它们可能还有USB等其它连线的预设功能;而需要长期不用充电的控制装置,则主要考虑的应该是休眠时可以极低功耗运作的MCU了。



充分应用开发工具


大部份的MCU供应商都备有专属的开发工具,尤其是高度复杂的32位元MCU等,没有可模拟应用的开发板或工具套件,那几乎就不可能完成设计应用的任务。为了快速开发的需要,现成韧体(Firmware)资料库的提供与使用也是必要的措施,至于第三方的供应资源等,也都属于开发工具的一环。业者在选择MCU时,一定要注意相关的开发工具有那些?这会牵涉到实际的设计成本,同时也能把设计功能发挥到极至。



换个角度来看,拥有越多开发工具与资源的供应商,那么它的产品也会更具有业界标准或者是相容性的价值,相反的就可能是比较特殊性、封闭性的产品结构,这点应该也是业者另一种需要应用考量的地方。



后续服务与社群分享


后续服务分成两种,一种是在设计开发阶段,另一种是在制作生产阶段。在设计开发阶段,供应商除了提供开发工具外,还要有咨询的服务、FAE团队的支援,乃至于建立社群研讨的机制,以方便传承经验与知​​识分享。



在制作生产阶段,除了提供品质验证的服务外,也能够进一步做最佳化或经济化生产的建议,乃至于提供可转换为ASIC的服务那就更理想了。在社群分享上则是应提供应用实例,以及市场方面的反应等讯息。



结语


对于应用最为广泛,但也越来越复杂的MCU而言,开放性、标准化,以及提供各种开发资源与社群式共创共享服务,应该是MCU供应商必然要走的模式,很多厂商也都举办​​相关的竞赛活动,就是最好​​的证明。根据这样的需求,下面就以几家范例厂商来对照说明:



(表一) 市场新型MCU范例介绍<资料来源:各厂商相关资料>






































MCU供应商

STMicroelectronic

Microchip

产品名称

STM32网通型微控制器系列

nanoWatt XLP微控制器系列

产品介绍

基于ARM Cortex-M3的STM32系列共有70款产品已量产,可提供36MHz到72MHz的产品的软体和针脚相容性、八种封装、16KB到512KB的单晶片快闪记忆体密度,而为满足多元化的应用需求,并有多种共用周边可供选择。 STM32F105内建 64KB、128KB或256KB快闪记忆体,STM32F107内建128KB或256KB快闪记忆体,并可选择 LQFP64或LQFP100封装。

内建奈瓦极致节能技术(nanoWatt XLP eXtreme Low Power Technology)的新一代超低功耗PIC微控制器系列,仅需20nA的休眠电流。 nanoWatt XLP产品系列,为设计者提供功能丰富且相容的低功率升级路径,包括on-chip的USB周边和mTouch感测方案。

关键优势

可在同时需要乙太网路、USB、CAN和I2S音效介面的产品设计中发挥符合工业标准的32位元微处理器的优异性能。 STM32F105系列整合一个全速USB 2.0 Host/Device/OTG以及两个具有先进过滤功能的CAN2.0B控制器;STM32F107系列则在STM32F105的现有架构下,增加一个10/100乙太网路媒体存取控制器(MAC),以完整的硬体支援IEEE1588精确时脉同步技术的实现即时应用上乙太网路连接功能的开发。内建的专用缓冲器使USB OTG、两个CAN控制器和乙太网路介面可同时作业,以满足通讯闸道器应用的需求,灵活的工业标准连接功能的需求。


两款产品系列都支援结合USB HOST和SPI功能的I2S音效通讯,让微控制器可从USB大量储存装置、MP3播放器或SD记忆卡等外置储存装置读取音效档案,以及通过I2S进行音效解码和输出。这些都是音响底座系统、闹钟/音乐播放器以及家庭剧院等家庭音效设备的必备功能。 ARM Cortex-M3出色的处理性能让开发人员可以透过软体实现重要的功能,包括音效编解码器和如显示数据处理、播放和停止按钮的人机介面功能,进而节省外部元件。

nanoWatt XLP技术的三大关键优势包括:休眠电流减少至仅20 nA,即时时脉电流降至500 nA,而看门狗计时监视器电流则减至400 nA。绝大多数的低功耗应用都需要这些功能,而nanoWatt XLP技术则将这三种功能整合在同一个完备的产品系列中。无论是为了延长电池寿命、还是满足密封式电池应用(sealed batteries)或环境能源发电应用(energy harvesting),内建nanoWatt XLP技术的Microchip 8-bit和16-bit PIC微控制器都能为设计人员提供更大的自由,协助他们设计功耗更低、作业时间更长或充电需求更少的产品。


新发表的三款nanoWatt XLP微控制器系列包括拥有四款元件成员的16-b​​it PIC24F16KA系列,它仅需20 nA的休眠电流、整合式EEPROM记忆体以及小尺寸和低接脚数(20和28接脚)的封装选择。此外,这个系列支援能以单一电池供电20年以上的应用。拥有六款元件的PIC18F46J11和同样包含六款元件的PIC18F46J50 8-bit微控制器系列,都拥有低于20 nA的休眠电流。通用型的PIC18F46J11微控制器提供多达64 KB的快闪程式记忆体,并在仅28或44接脚的封装内提供相当于64或80接脚元件的周边功能组合。 PIC18F46J50元件增加整合式的全速USB 2.0,提供连接性以支援需要远端现场升级(remote field upgrade)或下载资料的嵌入式应用。

应用领域

STM32网通型系列产品由72MHz微控制器构成,能够满足网络连接、数据​​记录、USB连接以及外挂设备扩增或现场升级等需求,可用于以工业、医疗、家电、消费性电子以及建筑物维修等领域的应用,包括电力线通讯(PLC)、电机控制、病患监测、家庭音响、保全系统、电表和控制面板。

许多应用都能受惠于nanoWatt XLP微控制器的极低功耗和整合周边,例如可携式装置和采用电池供电的应用,包括消费性电子(密封抛弃式电子、可携式家电、游戏机、数位相框、咖啡机);工业(环境能源发电应用、水电表、保全系统、温控器、洒水定时器、可携式温控器、远端/可携式气体感测器和远端感测网路、资料登录与资产追踪、封闭/恶劣环境感测器);汽车(诊断设备、汽车警报器、遥控钥匙);以及医疗市场(家庭医疗设备、氧气/生物流量计、数位温度计、病患​​监测仪、生活/体能监测器、计步器)。

开发板与应用工具

点选连结

点选连结

社群服务

ST MCU论坛

开发工具论坛



 






































MCU供应商

Microchip

NXP

产品名称

PIC18F87J90显示应用微控制器

Cortex-M3微控制器LPC1700系列

产品介绍

设计人员都希望提升及充实显示应用的功能,例如导入电容式或电感式触控用户介面。 PIC18F87J90产品不仅扩增了记忆体,还配备包括CTMU在内的整合周边设备组合,正好切合设计人员的实际需要。该系列微控制器利用Microchip独特的奈瓦技术,维持系统的低功耗,还能将显示器带进休眠模式以节省耗电。

NXP LPC1700系列是业界最高性能的Cortex-M3微控制器。 EEMBC测试结果显示,以相同时脉速度运行时,LPC1700执行应用程式码的速度相较其他主要Cortex-M3竞争产品平均快35%。速度和效能的提高主要归功于该微控制器的智慧型架构,以及其灵活的直接记忆体存取(DMA)和市场最佳快闪记忆体的使用。


LPC1700系列目前最大快闪记忆体大小为512KB。

关键优势

新元件提供64至128 KB的快闪记忆体及4KB的RAM,是业界首款包含即时时脉和日历(RTCC)、也具备支援电容式触控感测或精确时间量测所需的充电时间量测单元(CTMU) 的8-bit微控制器。 PIC18F87J90与Microchip PIC18F85J80的接脚可相容,针对Microchip全系列LCD驱动式微控制器提供简易转换途径,同时简化应用升级程式。


除此之外,内建的LCD模组更具备一个具软体可程式控制能力的LCD对比控制器(contrast controller),该对比控制器能提升LCD电压、调整显示器亮度,或对于温度及灯光等环境因素作出补偿。内建的硬体RTCC在休眠模式下仍照常运作,进行即时追踪,同时减少功耗。


  • 最高频宽乙太网

  • USB On-The-Go/Host/Device,使其拥有业界最广泛的USB选项

  • 正交编码器介面和马达控制脉冲宽度调变器(PWM),可展现灵活的马达控制并节省功率

  • 两个CAN介面

  • 真12位元类比数位转换器(ADC)和10位元类比数位转化器(DAC)

  • Fast-Mode Plus (1 Mb/s) I²C汇流排,另有4个UART、3条SPI/SSP汇流排和一条I²SM汇流排

  • 即时时脉,工作电流低于1 μA

  • 记忆体保护单元(MPU)允许将记忆体分区定义为唯读,进而防止其遭到破坏

  • 采用第二版Cortex-M3内核,具有增强的断电功能,包括唤醒中断控制器

  • 与恩智浦LPC 2300 ARM7微控制器系列引脚相容

应用领域

PIC18F87J90微控制器适用于注重成本效益的嵌入式显示应用,应用领域广泛,包括有消费性(白色家电、游戏机控制器、运动器材、恒温器及厨房家电设备);工业(家用防盗警报/保全系统的输入键盘(security-system keypad)、电子式功率表、资料记录器及中央空调通讯控制器);医疗(流量计、病患监护仪、实验室仪器及家用诊疗设备);以及汽车市场(仪表板及控制面板) 。

LPC1700系列能主要能毫无障碍同时运作如乙太网、USB On-The-Go/Host/Device和CAN等高频宽通信的周边设备。此微控制器设计可广泛应用于电子计量、照明、工业网路、警报系统、家用电器和马达控制等各种应用。

开发板与应用工具

点选连结

LPC1700所嵌入元件供应商的相关工具都可使用。如 Keil (an ARM company), IAR Systems, Hitex Development Tools, Embedded Artists等。另外Code Red也有针对LPC1700系列的软体开发平台。

社群服务

8 bit MCU论坛


MCU论坛



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