强大的微控制器

经过英里Budimir，高级编辑

随着价格下降和可用的功能数量增加，新的微控制器产品准备为您的最新设计添加智能。

微控制器是微处理器的强大堂兄。旨在处理特定的控制任务，它们通常更容易编程，成本较低，需要更少的工程支持。

在20世纪70年代初，第一个微控制器从德州仪器（TI）和英特尔都引入了市场。微控制器基本上是一个具有处理器，内存和外设的独立控制系统。它们最常用于所谓的嵌入式系统，这些系统是计算系统，其特定功能实际上嵌入在更大的电气或机械系统内。

随着微控制器价格继续下降，它们正在使用在更新的较新的应用程序中，其中成本将在早期的途中成为障碍。此外，微控制器的新系列的尺寸较小，使它们适用于物理空间是主要约束的应用。例如，一些消费者奖励卡现在具有嵌入在其中的微大微控制器，这使得能够实现全新的特征和功能，以便非常小的成本和设计工作。在微控制器人气中发挥作用的另一个因素是电动机中的能效。简单的微控制器系统可以帮助提高能源效率，这是他们对设计师更具吸引力的另一个原因。

混合信号微控制器
微控制器新的一些最佳示例是来自亚利桑那州的微控制器制造商的Microchip技术。超过二十年，该公司为工业和商业级应用提供了微控制器，其中成本和可靠性是主要因素。

今天可用的标准微控制器是芯片上的完整系统。案例分数：来自Microchip的最新产品。其PIC24F GC系列在单个芯片上包含全系列功能，包括16位和12位A-TO-D转换器，D-To-A转换器，双运件AMPS，比较器和电压参考端口通信（UART，SPI，PWM，定时器，USB）以及标准控制器功能，在这种情况下，16 MIPS 32 MHz核心和内存，包括闪光灯，RAM和6通道DMA。

这是一个包装中很多马力。因此，这使得设计具有微控制器的系统，这些系统更容易，更简单，更具成本效益。示例应用是丰富的，包括血压计等医疗应用，葡萄糖监测器和可穿戴传感器。

这个新系列的一个生动的例子说明了新的微控制器系列设计了如何简化设计。对于较旧的微控制器，PC板空间需要包括ADC，USB控制器芯片，DAC和其他外围组件的空间。新家族所做的是将所有这些功能集成到芯片上，保存PC板区域和成本，实现更小的设计和简化设计过程。通过这种方式，设计工作的大部分设计将远离软件侧（电路板布局，互连等）到软件侧。

Microchip的PIC 24F GC系列演示了微控制器的新一代是如何将设计（所谓的混合信号设计）的模拟和数字面集成到一个芯片中，从而使整个设计过程从初始设计中的整个设计过程中的到硬件布局。

Microchip最新的MCU系列，PIC 24F GC的框图显示了设计人员可用的内部功能，包括两种不同类型的内存和一系列模拟功能，如ADC，DAC和运算放大器。

大小事项
德州仪器（TI）还使设计人员能够节省宝贵的董事会空间，最近宣布扩展微小的包装尺寸，为公司超低功耗MSP430微控制器的几个新家庭。Developers can now design smaller products with TI’s ultra-low power FRAM-based MSP430FR5738 and Flash-based MSP430F51x2 MCUs in wafer-level chip scale packages (WLCSP) as small as 2.0 x 2.2 x 0.3 mm, in addition to the five existing MSP430 MCU families with tiny package options. Devices with embedded FRAM memory provide longer battery lifetime because of the decreased power consumption.

微小的封装尺寸使MCU适用于各种超低功耗应用，如传感器集线器，数字信用卡，可摄取传感器，健康和健身产品，如智能手表，以及平板电脑和笔记本等消费电子产品。

工作的正确工具
任何成功设计的大部分都可以访问工作的正确工具。在为特定应用程序设计微控制器时，可能最重要的工具是良好的设计软件。

一个例子是Ti为其MSP430微控制器的免费且易于使用的数学库的扩展生态系统。MSPMATHLIB和IQMathlib软件库都非常适合于性能和功率至关重要的应用程序，例如方向跟踪。例如，现在可以使用逆正相函数来测量音高和滚动角度，在使用MSP430 MCU，加速度计和IQMathlib的时间内测量音高和滚动角。其他应用包括无线传感器节点，智能计量，心率监视器和具有电容式触摸或图形功能的任何产品。

一家新的Ti的MSP430微控制器可在晶圆级芯片刻度套件中提供，小于2.0 x 2.2 x 0.3mm。小尺寸和低功耗使用使其成为一系列应用的理想选择，包括可摄取传感器等医疗产品，以及商业用途，如数字信用卡。

MSPMATHLIB是一个加速浮点库，SCALAR MATH函数快速完成数学密集型操作。高级数学库可帮助16位MCU执行代码，从而提高了任何数学密集型应用中的电池寿命。

IQMathlib有助于开发人员优化16-和32位定点数学。此Math库提供与MSPMathlib相同的好处，但可以实现最多100倍性能，同时仅限于数据范围的灵活性。IQMathlib提供在不牺牲功耗的情况下提高性能所需的所有后端功能。

为设计人员提供更多资源，例如现有设计的大型库，使参考设计更容易使用参考设计并调整一些东西来定制特定应用程序的设计。这节省了大量的工程设计时间和资源，并使微控制器添加了一个有吸引力的选择。

例如，对于更传统的工业运动控制应用，TI的Instaspin运动软件与公司的C2000微控制器系列配合使用。该软件嵌入了设计控制器所需的运动控制算法，允许设计人员专注于应用程序的细节。

事情互联网
企业也在对日益增长的物联网(IoT)现象做出回应。为了让微控制器更好地与物联网应用一起工作，它们必须有更多更好的通信选择。微控制器制造商Atmel已经推出了新的系列微控制器来满足这些需求。例如，它们提供多达6个可配置模块，可以配置为UART/USART、SPI和I2C，以及一个带有嵌入式主机和设备的12mbps USB 2.0设备。

微控制器101.

第一个微控制器在20世纪70年代初期袭击了市场。它们与随后的新出现的微处理器以及所需的单独组件，用于存储器和通信等功能。

微控制器架构有一些基本类型。例如，Microchip PIC系统基于RISC架构，其简化了指令处理并加速执行。然后，基于Intel的X86微处理器系列具有CISC架构的基于8051的系统，提供更广泛的编程选项，但也可以降低执行速度。然后，来自Atmel的微控制器，特别是它们的AVR系列，类似于PIC控制器，但使用CISC架构。

在评估微控制器时，您应该知道一些关键因素。可能是第一个也是最重要的是基本数据单元的大小。您将看到微控制器称为8位或16位或32位。这是指数据串的长度，因此8位MCU载有比16位MCU的信息较少，载有小于32位MCU，等等。考虑的其他因素是MCU具有多少内存以及特定应用程序所需的内容以及任何外围设备，以及MCU具有这些内置的。例如，如果您的MCU设计涉及电机控制，则是一个内置的可能需要PWM模块。其他特征可以包括支持特定通信协议，例如USB。

微控制器和微处理器之间的根本区别可能是成本因素。也就是说，微控制器通常比微处理器便宜。然而，微控制器是为有限的、特定的任务而设计的，而微处理器更多的是通用处理器，也需要外部内存和外设支持。当然，应用程序的性质将决定最适合的。

最后是设计工具，包括复杂数学和特定算法和参考设计的功能库。也许在这么多应用程序中广泛适应MCU的最重要因素是可以轻松地编程和设计到系统中。为此，所需的是良好的支持工具，如参考设计和库，以及评估板，允许设计人员“面包板”项目，然后在提交大型生产运行之前测试和调试它们。

微控制器缩略词的广阔世界

Techies爱他们的首字母缩略词，所以这个领域充满了首字母缩略词和术语并不奇怪。微控制器世界的份额是专业语言和首字母缩略词，这里是一些最常见的部分列表：

MCU.-微控制器(也是μ C)
MIPS.- 每秒百万条指令;衡量处理器速度和功率的尺寸
中央处理器- 中央处理器;微处理器/微控制器中的基本指令处理单元
DSP.- 数字信号处理器;另一种芯片专为数据密集的数学计算而设计，对控制应用较少
risc.- 减少指令集计算
CISC.- 复杂指令集计算
SOC.- 芯片上的系统;单个集成电路（IC），它在单个芯片上包含计算机的所有元素
ADC- 模数转换器
DAC.- - - - - -数模转换器
内存- 随机存取存储器
弗拉姆号- 铁电ram.
UART- 通用异步接收器/发射器;平行和串行数据之间转换
spi.- 串行外围界面;同步串行数据总线
PWM.- 脉冲宽度调制;一种用于控制电动机的调制技术