- Mikrokontroler i mikroprocesor
- Čimbenici koje treba uzeti u obzir pri odabiru MPU ili MCU
- 1. Procesorska snaga
- 2. Sučelja
- 3. Sjećanje
- 4. Snaga
- Zaključak
Mozak ugrađenog uređaja, koji je procesorska jedinica, ključna je odrednica uspjeha ili neuspjeha uređaja u izvršavanju zadataka za koje je dizajniran. Procesorska jedinica odgovorna je za svaki proces koji uključuje od ulaza do sustava, pa sve do konačnog izlaza, pa odabir prave platforme za mozak postaje vrlo važan tijekom dizajna uređaja, jer će svaka druga stvar ovisiti o točnosti te odluke.
Mikrokontroler i mikroprocesor
Komponente za obradu koje se koriste za ugrađene uređaje mogu se podijeliti u dvije široke kategorije; Mikrokontroleri i mikroprocesori.
Mikrokontroleri su mali računalni uređaji na jednom čipu koji sadrže jednu ili više procesorskih jezgri, s memorijskim uređajima ugrađenim uz programibilne ulazne i izlazne (I / O) priključke posebne i opće namjene. Koriste se posebno u aplikacijama gdje treba izvoditi samo određene zadaće koji se ponavljaju. Već smo razgovarali o odabiru odgovarajućeg mikrokontrolera za vaše ugrađene projekte.
Mikroprocesori su s druge strane računalni uređaji opće namjene koji uključuju sve funkcije središnje procesorske jedinice na čipu, ali ne uključuju periferne uređaje poput memorije i ulazne i izlazne igle poput mikrokontrolera.
Iako proizvođači sada mijenjaju puno stvari koje brišu granicu između mikrokontrolera i mikroprocesora, poput upotrebe memorije na čipovima za mikroprocesore i mogućnosti mikrokontrolera da se povežu s vanjskom memorijom, ključne razlike i dalje postoje između ovih komponenata i dizajner će treba odabrati najbolje između njih za određeni projekt.
Saznajte više o razlici između mikrokontrolera i mikroprocesora.
Čimbenici koje treba uzeti u obzir pri odabiru MPU ili MCU
Prije donošenja bilo kakve odluke o smjeru u vezi s uređajem za obradu koji će se koristiti za dizajn ugrađenog proizvoda, važno je razviti projektne specifikacije. Razvoj projektnih specifikacija pruža put za preddizajn uređaja koji pomaže u detaljima identificiranja problema koji treba riješiti, kako ga treba riješiti, naglašava komponente koje će se koristiti i još mnogo toga. To pomaže dizajneru da donosi informirane opće odluke o projektu i pomaže u određivanju smjera za procesorsku jedinicu.
Neki od čimbenika u specifikaciji dizajna koje treba uzeti u obzir prije odabira između mikrokontrolera i mikroprocesora opisani su u nastavku.
1. Procesorska snaga
Procesorska snaga jedna je od glavnih (ako ne i glavnih) stvari koje treba uzeti u obzir prilikom odabira između mikrokontrolera i mikroprocesora. To je jedan od glavnih čimbenika koji se nagibom koriste za mikroprocesore. Mjeri se u DMIPS-u (Dhrystone Million of Instructions Per Seconds) i predstavlja broj uputa koje mikrokontroler ili mikroprocesor mogu obraditi u sekundi. To je u osnovi pokazatelj koliko brzo uređaj može izvršiti zadatak koji mu je dodijeljen.
Iako određivanje točne računske snage koja vam je potrebna za dizajn može biti vrlo težak zadatak, može se obrazovano nagađati, ispitivanjem zadataka, uređaja koji je stvoren za izvršavanje i koji bi računski zahtjevi tih zadataka mogli biti. Primjerice, za razvoj uređaja koji zahtijeva upotrebu cjelovitog operativnog sustava, bilo ugrađenog Linuxa, Windows CE-a ili bilo kojeg drugog OS-a, potrebna je procesorska snaga do 500 DMIPS, zvuči poput procesora? Da. Da biste ga dodali, za pokretanje operativnog sustava na uređaju potrebna je jedinica za upravljanje memorijom (MMU) koja će povećati potrebnu procesorsku snagu. Aplikacije uređaja koje uključuju puno aritmetike također zahtijevaju vrlo visoki DMIPSvrijednosti i što više matematičkih / numeričkih proračuna uređaj treba izvesti, to se zahtjevi za dizajnom sve više naginju prema upotrebi mikroprocesora zbog potrebne procesorske snage.
Još jedna glavna implikacija procesorske snage koja utječe na izbor između mikroprocesora i mikrokontrolera je složenost ili jednostavnost stvari poput korisničkih sučelja. Poželjno je danas imati živopisne i interaktivne GUI-je čak i za najosnovnije programe. Većina knjižnica korištenih u stvaranju korisničkih sučelja poput QT zahtijeva procesorsku snagu od čak 80 - 100 DMIPS i što više animacija, slika i ostalih multimedijskih sadržaja bude prikazano, to je veća potrebna procesorska snaga. Međutim, jednostavnija korisnička sučelja na zaslonima s niskom razlučivosti zahtijevaju malo procesorske snage i mogu se napajati pomoću mikrokontrolera, jer ih danas dosta ima ugrađenih sučelja za interakciju s različitim prikazima
Pored nekih gore spomenutih osnovnih funkcija, važno je rezervirati dio procesorske snage za komunikaciju i ostale periferne uređaje. Iako većina gore navedenih primjera podržava upotrebu mikroprocesora, oni su općenito skuplji u usporedbi s mikrokontrolerima i bit će pretjerani kad se koriste u određenim rješenjima, na primjer upotreba mikroprocesora od 500 DMIPS za automatizaciju žarulje učinit će ukupne troškove proizvoda viša od normalne i u konačnici bi mogla dovesti do neuspjeha na tržištu.
2. Sučelja
Sučelje koje će se koristiti za povezivanje različitih elemenata proizvoda jedan je od čimbenika koji treba uzeti u obzir prije odabira između mikrokontrolera i mikroprocesora. Važno je osigurati da procesorska jedinica koja se koristi ima sučelja koja su potrebna ostalim komponentama.
Na primjer, sa stajališta povezivanja i komunikacija, većina mikrokontrolera i mikroprocesora posjeduje sučelja potrebna za povezivanje s komunikacijskim uređajima, ali kada su potrebne brze komunikacijske periferne jedinice poput super brzih USB 3.0 sučelja, više Ethernet priključaka 10/100 ili Gigabit Ethernet priključaka, stvari su potrebne nagnite se u smjeru mikroprocesora jer se sučelje potrebno za njihovo podržavanje obično nalazi samo na njima jer su sposobniji za obradu i obradu velike količine podataka i brzine kojom se ti podaci prenose.
Treba potvrditi utjecaj protokola koji se koriste za ta sučelja na količinu memorije potrebne za firmware jer imaju tendenciju povećavanja zahtjeva za memorijom. Opće je pravilo da se dizajn zasnovan na mikroprocesoru usvoji za programe koji zahtijevaju brzu povezanost s velikom količinom podataka koji se razmjenjuju, posebno kada sustav uključuje upotrebu operativnog sustava.
3. Sjećanje
Ova dva uređaja za obradu podataka različito rukuju memorijom i pohranom podataka. Na primjer, mikrokontroleri imaju ugrađene, fiksne memorijske uređaje, dok mikroprocesori imaju sučelja na koja se memorijski uređaji mogu povezati. Dvije su glavne implikacije ovoga;
Trošak
Mikrokontroler postaje jeftinije rješenje, jer ne zahtijeva upotrebu dodatnog memorijskog uređaja, dok mikroprocesor postaje skupo rješenje koje se usvaja zbog ovih dodatnih zahtjeva.
Ograničena memorija
Fiksna memorija na mikrokontroleru ograničava količinu podataka koji se na njemu mogu pohraniti. To je situacija koja se ne odnosi na procesore jer su oni obično povezani s vanjskim memorijskim uređajima. Dobar primjer kada ovo ograničenje može predstavljati problem je razvoj softvera za uređaj. Dodavanje dodatnih kilobajta veličini koda može zahtijevati promjenu u mikrokontroleru, ali ako se dizajn temelji na procesoru, trebat ćemo samo promijeniti memorijski uređaj. Tako mikroprocesori nude veću fleksibilnost s memorijom.
Na temelju memorije treba uzeti u obzir nekoliko drugih čimbenika, jedan od njih je vrijeme pokretanja (pokretanja). Mikroprocesori, na primjer, pohranjuju firmware na vanjsku memoriju (obično vanjsku NAND ili serijsku flash memoriju) i prilikom pokretanja firmware se učitava u DRAM procesora. Iako se to događa u roku od nekoliko sekundi, to možda nije idealno za određene programe. Mikrokontrolera s druge strane potrebno manje vremena.
Iz općih razloga brzine, MCU obično pobjeđuje zbog svoje sposobnosti da se obrati vremenski najvažnijim aplikacijama zbog procesorske jezgre koja se koristi u njima, činjenice da je memorija ugrađena i firmware koji se koristi s njima uvijek RTOS ili goli metal C.
4. Snaga
Posljednja točka koju treba razmotriti je potrošnja energije. Iako mikroprocesori imaju načine rada male snage, ti načini nisu toliko dostupni kao na tipičnom MCU-u, a s vanjskim komponentama koje zahtijeva dizajn temeljen na mikroprocesoru, malo je složenije postići načine rada male snage. Osim načina rada s malom potrošnjom, stvarna količina energije koju MCU troši puno je niža od one koju mikroprocesor troši, jer što je veća mogućnost obrade, to je veća količina energije potrebna da procesor radi i radi.
Mikrokontroleri stoga nastoje pronaći primjene u kojima su potrebne jedinice za obradu ultra male snage, poput daljinskih upravljača, potrošačke elektronike i nekoliko pametnih uređaja gdje je naglasak u dizajnu na dugotrajnosti baterije. Također se koriste tamo gdje je potrebno izrazito determinističko ponašanje.
Mikroprocesori su s druge strane idealni za industrijske i potrošačke aplikacije koje zahtijevaju operativni sustav, intenzivne su u računanju i zahtijevaju brzu povezanost ili korisničko sučelje s puno medijskih informacija.
Zaključak
Postoji nekoliko drugih čimbenika koji služe kao odrednice za odabir između ove dvije platforme i svi potpadaju pod performanse, mogućnosti i proračun, ali sveukupni odabir postaje lakši kada se uspostavi odgovarajući preddizajn sustava i zahtjevi su jasno navedeni. Mikrokontroleri se uglavnom koriste u rješenjima s vrlo ograničenim proračunom specifikacija i sa strogim zahtjevima za snagom, dok se mikroprocesori koriste u aplikacijama s velikim zahtjevima za računanjem i performansama.