Компания silicon labs выпустила экономичные микроконтроллеры на ядре arm cortex-m0+

Silicon Labs выпускает самые малопотребляющие микроконтроллеры с ядром ARM Cortex-M0+

Silicon Labs EFM32 Zero Gecko EFM32ZG-STK3200

Недорогие микроконтроллеры EFM32 Zero Gecko отличаются лучшей в отрасли энергоэффективностью среди 32-разрядных устройств

Компания Silicon Labs представила самые малопотребляющие в отрасли 32-разрядные микроконтроллеры на базе процессора ARM Cortex-M0+. Благодаря сверхмалому энергопотреблению устройства семейства EFM32 Zero Gecko могут применяться в приложениях с батарейным питанием, таких как изделия для занятия спортом и фитнесом, умные часы, устройства мониторинга активности, интеллектуальные счетчики, охранные системы и беспроводные датчики, а также в безбатарейных системах с питанием от устройств сбора энергии. Семейство Zero Gecko является последним расширением серии микроконтроллеров EFM32 Gecko, созданных компанией Energy Micro, и содержит 16 недорогих микроконтроллеров, изначально разработанных для минимизации энергопотребления сетевых устройств, используемых для Интернета вещей.

В микроконтроллерах EFM32 Zero Gecko реализована наиболее сложная в отрасли система управления питанием с пятью режимами, позволяющими приложениям оставаться в оптимальном энергетическом состоянии при минимальном времени пребывания в активном режиме с большим потреблением мощности. В режиме глубокого сна устройствам Zero Gecko требуется всего 0.9 мкА, что является лучшим на сегодняшний день показателем для приборов подобного класса. В активном режиме микроконтроллеры потребляют 110 мкА/МГц на частоте 24 МГц. В режиме полного отключения (shut-off) потребление тока будет менее 20 нА.

Как и во всех продуктах EFM32 Gecko, в микроконтроллерах Zero Gecko реализована самая совершенная для такого класса приборов технология энергосбережения, названная Peripheral Reflex System (PRS), которая значительно повышает энергоэффективность на системном уровне. PRS контролирует сложные события системного уровня и предоставляет различным периферийным устройствам возможность непосредственно взаимодействовать друг с другом и работать автономно без участия центрального процессора. Благодаря PRS микроконтроллер может анализировать последовательности определенных событий, происходящих до пробуждения процессора, тем самым, оставляя ядро Cortex-M0+ в энергосберегающем режиме максимально возможное время и снижая общее энергопотребление системы.

В микроконтроллерах EFM32 Zero Gecko имеется множество малопотребляющих точных аналоговых периферийных устройств, типичных для популярных семейств Tiny Gecko, Giant Gecko и Wonder Gecko. В частности, это аналоговый компаратор, компаратор напряжения питания, встроенный датчик температуры и 12-битный АЦП, потребляющий ток 350 мкА при частоте дискретизации 1 МГц.

Устройства Zero Gecko являются единственными микроконтроллерами с ядром Cortex-M0+, которые содержат аппаратный блок шифрования AES128. Благодаря такой аппаратной поддержке ускорения шифрования Zero Gecko являются идеальными решениями для использования в радиочастотных передатчиках и трансиверах, применяемыми для организации Интернета вещей.

Чтобы ускорить время выхода на рынок и снизить стоимость разработки, устройства семейства EFM32 Zero Gecko поддерживаются средой Simplicity Studio, которая работает на платформах Microsoft Windows, Linux и Mac/OS X. Средства разработки сторонних фирм включают IAR Embedded Workbench, Keil MDK-ARM и CrossWorks компании Rowley Associates.

Цена и доступность

Образцы микроконтроллеров EFM32 Zero Gecko с объемом flash-памяти от 4 до 32 КБ доступны в корпусах QFN и QFP. Стартовая цена при заказе свыше 100,000 компонентов составляет $0.49 за штуку. Легкий в использовании и недорогой оценочный набор EFM32ZG-STK3200 можно приобрести по цене $69.

Перевод: Mikhail R по заказу РадиоЛоцман

Компания silicon labs выпустила экономичные микроконтроллеры на ядре arm cortex-m0+

STM32 – универсальное решение на ARM-ядре

так же микроконтроллеры

8051 Silicon Labs

AVR ATMEL

ARM ATMEL

MSP430 Texas Instruments

Отладочные комплекты от STMicroelectronics серии DISCOVERY
EASY-STM32 — Отладочный комплекс на базе контроллера серии STM32
Все контроллеры STM32 Cortex
STM32F042 / STM32F042 — Контроллеры STM32 на ядре Cortex-M0 с USB, CAN и HDMI CEC
STM32F4XX — лидер по производительности среди контроллеров Cortex-M4
Микроконтроллеры серии STM32F401 с ультранизким динамическим потреблением
STM32F427/STM32F437- Микроконтроллеры STM32 с 2Мб FLASH-памяти
STM32F0 – новый стандарт для недорогих решений
STM32F091 — микроконтроллер начального уровня на базе ядра ARM Cortex-M0 с тактовой частотой 48 МГц, объёмом FLASH-памяти 256 кбайт, CAN интерфейсом и функцией управления пользовательскими устройствами
STM32F446 — новая серия высокопроизводительных микроконтроллеров STM32 со встроенной памятью небольшого объёма

Микроконтроллеры STM32 появились осенью 2007 года и сразу получили самую высокую оценку во многих авторитетных изданиях, а также в среде разработчиков встраиваемых приложений. Построенные на базе современного ядра ARM CORTEX-M3, микроконтроллеры STM32 обеспечивают сочетание высокой производительности, низкой потребляемой мощности и невысокой цены.

Архитектура

STM32 использует 64-разрядную шину flash-памяти с двумя 64-разрядными буферами предвыборки, что в большинстве случаев избавляет от задержек, связанных с тем, что flash, в отличие от ядра CORTEX M3, не работает на столь высоких скоростях (72 МГц). Впрочем, эта схема предвыборки может быть отключена по желанию пользователя. Ограничения скорости flash-памяти можно также обойти, воспользовавшись тем, что STM32 позволяет выполнять код из SRAM на максимальной тактовой частоте. Можно использовать SRAM как некий аналог кэш-памяти, загружая туда критичные к быстродействию подпрограммы, такие как цикличные алгоритмы DSP и обработка прерываний.

В своей практике разработчики часто сталкиваются со случаями, когда производительность быстрого ядра сводится на нет медленной периферией, или случаями, при которых большие объемы данных переносятся в/из микроконтроллера и занимают шину или отбирают много ресурсов ядра на их перенос. STM32 свободен от этих ограничений, имея несколько внутренних шин (см. рисунок 1), а также мощный семиканальный (в новых STM32 -двенадцатиканальный) DMA-контроллер, разгружающий ядро от ненужной работы. Линии ввода/вывода STM32 совместимы с 5 В сигналами и индивидуально настраиваются как входы с опциями притяжки к земле/питанию или выходы с регулированием крутизны фронтов. Выводы, предназначенные для работы периферии, могут быть переназначены, позволяя производить гибкую настройку под конкретное приложение.

Традиционная load/store RISC-архитектура не всегда удобна для операций над отдельными битами из-за того, что между загрузкой и сохранением может произойти прерывание. Архитектура CORTEX-M3 устраняет эти затруднения посредством технологии «bit-banding», обеспечивающей атомарный доступ к отдельным битам. В дополнение к этому STM32 содержит теневые «set/reset»-регистры портов ввода-вывода для случаев, в которых требуется изменение нескольких битов за раз. Часто в критических с точки зрения безопасности приложениях, таких как транспортные средства, медицинская техника и промышленное оборудование, одна единственная линия порта ввода-вывода несет на себе ответственность за вероятные катастрофические последствия. STM32 имеет уникальную особенность защиты конфигурации линий ввода/вывода от непреднамеренных изменений; тем самым программные сбои изолируются от отказов всей системы. Каждый STM32 содержит SPI- и I2C-порты, а также два USART. При этом микросхемы с большим количеством памяти несут на себе и большее количество периферии:

Во все STM32 встроен температурный датчик и прецезионный источник опорного напряжения. Их сигналы заведены на два специальных канала АЦП. Для увеличения точности допускается подача внешнего опорного напряжения.

Приложения управления в реальном масштабе времени требуют большого количества таймеров. STM32 хорошо вписывается в эти требования, благодаря:

Таймеру часов реального времени с 1,4мкА потребления при батарейном питании и возможности подключения внешнего кварцевого резонатора 32768Гц;
Таймеру непрерывного счета «SysTick», который задает базу времени для операционных систем реального времени;
Двум отдельным сторожевым таймерам.
(Один таймер оконного типа позволяет детектировать отклонения в нормальной работе программы. Второй таймер управляется независимым RC-генератором и позволяет отслеживать изменения частоты основного тактового генератора. Оба таймера запускаются аппаратно в байте опций микроконтроллера).

Читайте также  Машинка для штробления стен под проводку

четырем 16-разрядным таймерам с функциями IC/OC и ШИМ.
двум расширенным 16-разрядным таймерам управления со специальными функциями, идеально подходящими для управления трехфазными электродвигателями.
Универсальность системы увеличивается благодаря имеющейся системе каскадирования и синхронизации таймеров. На рисунке 2 рассмотрен пример синхронной работы расширенного ШИМ-таймера с датчиком положения ротора электродвигателя. STM32 аппаратно отслеживает отношение фаз на входе и соответствующим образом корректирует накопленные отсчеты.

Ядро CORTEX-M3 имеет встроенный конфигурируемый контроллер вложенных прерываний и реализует технологию «tail-chaining», позволяющую минимизировать стековые операции и уменьшить время задержки между прерываниями до 6 циклов. В STM32 можно сконфигурировать до 19 входов источниками внешних событий или прерываний. Детекторы фронтов чувствительны к импульсам длительностью менее 1 цикла.

Гибкая, имеющая множество настроек система тактирования STM32 работает с несколькими генераторами, позволяя получать частоты вплоть до максимальной путем умножения:


Применение

В чем преимущество использования STM32 в системах с батарейным питанием?

Первый и немаловажный факт: потребление в полнофункциональном режиме составляет 0,5 мА/МГц (или 36 мА при 72 МГц и комнатной температуре). Выполнение программы из оперативной памяти не только позволяет достичь максимальной производительности, но и экономит более чем в два раза электроэнергию (14,4 мА при 72 МГц). Кроме этого каждый блок периферии имеет свой «выключатель», отключающий тактирование в моменты простоя.

Наряду с присущей ядру CORTEX-M3 высокой производительностью: порядка 1,25 DMIPS/МГц, достигающей 90 DMIPS на 72 МГц — ядро имеет встроенные механизмы экономии электроэнергии. Здесь можно упомянуть следующий факт: выход из режима останова с потреблением 14 мкА и сохранением содержимого SRAM занимает у STM32 всего 5,4 мкс. А выход из дежурного режима с потреблением около 2 мкА и функционирующими микропотребляющими таймерами занимает 50 мкс. Доступен режим, в котором ядро остановлено и работает только периферия. За счет комбинации высокой производительности и быстрых переходов между режимами работы STM32, усредненные величины потребления электроэнергии можно довести в приложении до значений, сравнимыми с показателями потребления лучших ультранизкопотребляющих микроконтроллеров.

Средства разработки
В системную память микрокроконтроллера на заводе записывается загрузчик, позволяющий перепрограммировать Flash-память через последовательный интерфейс USART. Средства проектирования просты, наглядны и доступны, ведь это ARM-микроконтроллер. Инженеры, ранее работавшие с ARM7 микроконтроллерами, смогут быстро перейти на STM32, достаточно только обновить программное обеспечение средств проектирования.

Поставляемые компоненты











Электронные компоненты для разработки и производства. Харьков, Украина

радиошоп, radioshop, радио, радиодетали, микросхемы, интернет, завод, комплектующие, компоненты, микросхемы жки индикаторы светодиоды семисегментные датчики влажности преобразователи источники питания тиристор симистор драйвер транзистор, диод, книга, приложение, аудио, видео, аппаратура, ремонт, антенны, почта, заказ, магазин, интернет — магазин, товары-почтой, почтовые услуги, товары, почтой, товары почтой, каталог, магазин, Internet shop, база данных, инструменты, компоненты, украина, харьков, фирма Космодром kosmodrom поставщики электронных компонентов дюралайт edison opto светодиодное освещение Интернет-магазин радиодеталей г.Харьков CREE ATMEL ANALOG DEVICES АЦП ЦАП

Наши филиалы

поиск по складу / сайту

  1. Главная
  2. Продукция
  3. Интегральные микросхемы
  4. Микропроцессоры и микроконтроллеры
  5. 32-разрядные микроконтроллеры
  6. 32-разрядные микроконтроллеры Microchip
  7. Микроконтроллеры на ядре ARM Cortex M0+
Задать вопрос специалисту

Микроконтроллеры на ядре ARM Cortex M0+

  • О продукции
  • Производители
Интегральные микросхемы
  • Микропроцессоры и микроконтроллеры
    • 32-разрядные микроконтроллеры
      • Microchip
        • Cortex M0+
        • Cortex M4/M4f
      • Nuvoton
        • Cortex -M23
        • Cortex -M4
        • Cortex -M0
    • 16-разрядные микроконтроллеры
    • 8-разрядные микроконтроллеры
      • Microchip
        • PIC18 Q10
        • PIC18 K42
      • Nuvoton
    • DSP-контроллеры
    • Средства отладки
      • Аппаратные
      • Программные
  • Программируемая логика
    • FPGA
    • CPLD / SPLD
    • Конфигураторы
    • Отладочные платы
  • Устройства памяти
    • EEPROM / Flash / EERAM
      • SPI NOR Flash
      • SLC NAND Flash
    • SRAM / NVSRAM
      • Aсинхронная SRAM
  • Интерфейсные ИС
    • CAN / LIN
    • Ethernet
      • Разъемы RJ45
      • Микроконтроллеры с аппаратно реализованным Ethernet
      • Микросхемы PoE от Microchip
      • Модули Serial-Ethernet серии WIZ752SR
      • Модули Serial-Ethernet серии WIZ750SR
      • Модули Serial-Ethernet W7500S2E
      • Ethernet-мосты Wiznet
    • USB
      • Мосты USB-UART
        • FTDI
        • Microchip
        • Silicon Labs
  • Аналоговые ИС
    • RUNIC
      • Операционные усилители и компараторы
      • Линейные регуляторы
      • Аналоговые мультиплексоры
      • Стандартные линейные компоненты
      • Трансляторы уровня
    • Microchip
      • Усилители и компараторы
      • Преобразователи данных
      • Микросхемы управления питанием
        • Модули питания
        • Импульсные повышающие/понижающие регуляторы
        • ШИМ контроллеры
        • Линейные регуляторы
        • ИОН
  • Специализированные ИС
    • Аудио микросхемы
    • Криптографические микросхемы
  • Микросхемы оптоэлектронной гальванической развязки
    • Оптроны для передачи данных
    • Изолированные драйверы IGBT
    • Изолированные инструментальные усилители
    • Оптроны для автомобильных применений
    • Короткие оптические линии
  • Микросхемы для гальванической развязки
    • Изолированные драйверы затворов транзисторов
    • Цифровые изоляторы
    • Усилители токового шунта с гальванической развязкой
    • Изолированные АЦП

Компания Microchip предлагает следующие семейства микроконтроллеров на ядре Cortex M0+:

  • ATSAMC20/C21
  • ATSAMD09/D10/D20/D21
  • ATSAML21/L22
  • ATSAMDA1

Семейство микроконтроллеров ATSAMC20/C21

SAMC20/C21 – серия микроконтроллеров, построенных на вычислительном ядре Cortex M0+. Микроконтроллеры SAMC20/C21 адаптированы для применения в системах домашней и промышленной автоматики, их отличительная особенность — это расширенный диапазон напряжений питания от 2,7 до 5,5 В.

Вычислительные ресурсы

Память

Аналоговые периферийные модули

  • до 2 АЦП 12-bit 1 Msps до 20 каналов
  • до 3 сигма-дельта АЦП 16-bit
  • ЦАП 10-bit 350 кsps
  • до 4 аналоговых компараторов

Интерфейсы

  • до 2 модулей CAN 2.1 / CAN-FD 1.0
  • до 8 универсальных последовательных интерфейсов SERCOM,
    поддерживающих I2C, SPI, RS485, LIN и PMBus

Периферийные модули

  • 4 модуля конфигурируемой логики
  • до 8 модулей таймера с функцией генерации PWM
  • 3 расширенных модуля таймера с функцией генерации PWM
  • часы реального времени с будильником
  • модуль измерения частоты сигнала
  • модуль обработки событий периферии (до 12 каналов)
  • контроллер сенсорной клавиатуры (до 256 кнопок)

Микроконтроллеры SAMC20/C21 выпускаются в корпусах четырёх размеров от 32 до 100 выводов, которые различаются по размеру памяти. Такая структура серии позволяет:

  • избежать изменений в аппаратной части устройства при увеличении размера программы — при необходимости достаточно поставить чип с бо́льшим размером памяти на то же посадочное место,
  • избежать глубокой переработки программы устройства при увеличении потребности в аппаратных ресурсах — при необходимости достаточно поставить аналогичный чип в бо́льшем корпусе.

Микроконтроллеры SAMC20/C21 совместимы с SAMD09/D10/D20/D21 и SAML21/L22 как аппаратно (pin-to-pin, кроме чипов в 100-выводном корпусе), так и программно.

Семейство микроконтроллеров ATSAMD09/D10/D20/D21

SAM D09/D10/D20/D21 – серия микроконтроллеров, построенных на вычислительном ядре Cortex M0+. Микроконтроллеры SAMD09/D10/D20/D21 адаптированы для применения в системах домашней и промышленной автоматики, их отличительная особенность — это расширенный диапазон напряжений питания от 2,7 до 5,5 В.

Вычислительные ресурсы

Память

Аналоговые периферийные модули

  • АЦП 12-bit 350 кsps до 20 каналов
  • ЦАП 10-bit 350 кsps
  • 2 аналоговых компаратора

Интерфейсы

  • до 6 универсальных последовательных интерфейсов SERCOM, поддерживающих USART, I2C, SPI, RS485, LIN и PMBus
  • USB 2.1 Host/Device (только для серии SAMD21)
  • I 2 S (только для серии SAMD21)

Периферийные модули

  • до 5 модулей таймера с функцией генерации ШИМ
  • 3 расширенных модуля таймера с функцией генерации ШИМ
  • часы реального времени с будильником
  • модуль обработки событий периферии (до 12 каналов)
  • контроллер сенсорной клавиатуры (до 256 кнопок)

Микроконтроллеры SAMD09/D10/D20/D21 выпускаются в корпусах от 14 до 64 выводов, которые различаются по размеру памяти. Такая структура серии позволяет:

  • избежать изменений в аппаратной части устройства при увеличении размера программы — при необходимости достаточно поставить чип с бо́льшим размером памяти на то же посадочное место,
  • избежать глубокой переработки программы устройства при увеличении потребности в аппаратных ресурсах — при необходимости достаточно поставить аналогичный чип в бо́льшем корпусе.

Микроконтроллеры SAMD09/D10/D20/D21 совместимы с SAMC20/C21 и SAML21/L22 как аппаратно (pin-to-pin, кроме чипов в 14- и 100-выводном корпусе), так и программно.

Микроконтроллеры Процессоры, проекты, программирование

Nav view search

Навигация

Искать

  • Микроконтроллеры
    • Микроконтроллеры
    • Отладочные платы
    • Языки программирования
    • Разное
  • Микроконтроллеры 8 бит
  • Микроконтроллеры 32 бит
  • Периферийные устройства
  • Проекты
Читайте также  Устройство измерения освещённости (люксметр)

Микроконтроллеры

Микроконтроллеры Cortex-M0/M3/M4

Микроконтроллеры Cortex-M стали сегодня одними из самых популярных процессоров, применяемых при разработке и изготовлении электронной техники. Высокая вычислительная мощность, широкий набор периферии и низкая стоимость делают эти устройства привлекательными для самого широкого круга разработчиков. При этом каждый желающий может выбрать наиболее подходящий вариант для решения конкретной задачи. Производители предлагают огромное количество разнообразных микросхем, общим для которых остается только процессорное ядро. На сегодняшний день распространение получили 3 варианта ядер: Cortex-M0, Cortex-M3, Cortex-M4. Отличия этих моделей не всегда явно прослеживаются, поэтому данная статья делает попытку разобраться в особенностях этих вариантов.

Микроконтроллеры Cortex-M представляют собой одно из направлений развития микропроцессорных ядер, предлагаемых фирмой ARM. Фактически, под общей торговой маркой Cortex можно увидеть три типа процессоров (профилей), обозначаемых буквами A, R, M. Задачей профиля A стало достижение большой вычислительной мощности. Изделия с этой маркировкой — Cortex-A, представляют собой классические микропроцессоры, являющиеся дальнейшей эволюцией разработок ARM. Профиль R нацелен на использование во встраиваемых системах, поэтому эти процессоры модернизированы для исполнения задач в реальном времени. Основной задачей профиля M заявлена простота и низкая стоимость. Технически Cortex-M представляют сильно упрощенные варианты старших моделей. Тем не менее, даже такие «урезанные» контроллеры обладают вычислительной мощностью, значительно превышающей многие аналоги. Также отличием от «больших» ARM стала поддержка битовых операций, необходимая в микроконтроллерах для работы с периферией.

Cortex-M0

Микроконтроллеры, использующие ядро Cortex-M0, позиционируются производителями в качестве замены 8-ми разрядных моделей. Их отличительной особенностью стала предельно низкая стоимость и малое энергопотребление, при сохранении многих возможностей архитектуры ARM.

По своей структуре ядро Cortex-M0 — это конфигурируемый мультистадийный 32-разрядный RISC процессор. В его основе лежит архитектура ARMv6-M. Основное отличие от классической «большой» ARMv6 заключается в использовании только набора 16-разрядных инструкций, под общим названием Thumb. Дополнительно поддерживаются некоторые команды более нового набора Thumb2. Такое решение, при незначительном падении вычислительной мощности, максимально упростило процессор относительно старших моделей и позволило использовать дешевую 16-ти разрядную память. Благодаря использованию современных технологий проектирования, количество транзисторов, из которых построено данное ядро, составляет примерно 12 тысяч. Такое количество обеспечило низкое энергопотребление и невысокую стоимость. Для сравнения процессор i8086 имел 32 тысячи транзисторов при намного меньших возможностях. Энергопотребление процессора M0, в зависимости от исполнения и решаемых задач, колеблется от 73 до 4мкВт/МГц.

Быстродействие ядра Cortex-M0 составляет 0.84 DMIPS / МГц. Это значит, что на максимальной частоте работы ядра в 50Мгц, достигается производительность 45 DMIPS. Данное значение превышает возможности 8-ми разрядных систем в несколько десятков раз, и на порядок выше, чем у 16-разрядных моделей.

Разработчики, в архитектуре Cortex, попытались получить законченное процессорное ядро. Поэтому в его состав включены: контроллер прерываний на 32 вектора, интерфейс для периферийных устройств в виде 32-разрядной шиной ASB-Lite, отладчик. При необходимости процессор может оснащаться контроллером «спящего» режима.

Процессорное ядро Cortex-M3

Процессорное ядро Cortex-M3 стало наиболее популярным вариантом архитектуры ARM у производителей и разработчиков микроконтроллеров. Структурно, это также мультистадийный RISC процессор. Но в отличие от M0, данное ядро основано на архитектуре ARMv7-M и полностью реализует наборы команд Thumb и Thumb2. Из особенностей следует упомянуть аппаратное умножение 32-разрядных чисел за 1 цикл, а также деление чисел подобной разрядности (от 2 до 12 циклов). Производительность процессора составляет 1.25DMIPS/МГц. Энергопотребление примерно в два раза выше, чем у варианта M0. Количество физических прерываний увеличено до 240. В ядре предусмотрен механизм защиты памяти.

Cortex-M3, в отличие от классической ARMv7, выполнен по Гарвардской архитектуре и поддерживает несколько периферийных шин. Следует отметить, что ARMv7 является основой только процессоров под обозначением Cortex и имеет мало общего с некогда сверхпопулярной ARM7 и ее вариантами. Хотя именно с ARM7 часто сравнивают возможности Cortex-M3.

Cortex-M4

Вариант микроконтроллерного ядра Cortex-M4, по сравнению с Cortex-M3, не характеризуется ростом общих показателей. Фактически M4 тот же самый M3, но дополнительно оснащенный DSP-инструкциями. Наличие последних существенно ускоряет обработку потоковых данных, что в свою очередь делает M4 весьма привлекательным для использования в системах управления и обработки информации.

Возможности DSP, входящего в состав M4, позволяют параллельно выполнять четыре операции сложения/вычитания для 8-ми разрядных чисел или две операции сложения/вычитания с16-ти разрядными операндами. Также реализовано умножение за один цикл, при этом для 16-ти разрядных чисел возможно параллельное исполнение двух операций.

В серии M4 есть еще один вариант, под обозначением Cortex-M4F. В нем, дополнительно к DSP, установлен блок операций для чисел с плавающей точкой – FPU.

Кроме вышеназванных, существуют и другие варианты процессоров. Большинство из них представляют модернизированные варианты основных ядер. Несколько особняком стоит малоизвестный Cortex-M1, предназначенный для использования в программируемых логических матрицах. Основные характеристики этого процессора практически совпадают с вариантом M0, но при этом он реализован только в виде программной модели.

В отличие от профиля А, Cortex-M развивается не столь бурно. Когда и какими будут будущие микроконтроллеры неизвестно. Можно только предположить, что развитие пойдет по пути «больших» систем и в скором времени привычными станут двух-, трех или четырехядерные контроллеры.

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

  • Вычислительная техника
    • Микроконтроллеры микропроцессоры
    • ПЛИС
    • Мини-ПК
  • Силовая электроника
  • Датчики
  • Интерфейсы
  • Теория
    • Программирование
    • ТАУ и ЦОС
  • Перспективные технологии
    • 3D печать
    • Робототехника
    • Искусственный интеллект
    • Криптовалюты

Чтение RSS

Микроконтроллеры 8051, PIC, AVR и ARM: отличия и особенности

Различие между микроконтроллерами AVR, ARM, 8051 и PIC

В настоящее время микроконтроллеры настолько дешевы и доступны, что их обычно используют вместо простых логических схем на основе дискретных компонентов, что позволяет достигнуть гибкости проектирования и сократить площадь, занимаемую на печатной плате. Некоторые машины и роботы сегодня полагаются на огромное количество микроконтроллеров, каждый из которых решает определенную задачу.

Но на рынке сегодня представлено большое количество микроконтроллеров. Что они из себя представляют? И в чем их отличие друг от друга? В этой статье мы рассмотрим разницу между основными семействами микроконтроллеров: AVR, ARM, 8051 и PIC.

Микроконтроллеры 8051

Микроконтроллер 8051 – это 8-битное семейство микроконтроллеров, разработанное Intel в 1981 году. Это одно из популярных семейств микроконтроллеров, которые используются во всем мире. Кроме того, этот микроконтроллер изначально назывался «системой на кристалле», поскольку он имеет 128 байт оперативной памяти, 4 Кбайт ПЗУ, 2 таймера, 1 последовательный порт и 4 порта на одном кристалле. Процессор может обрабатывать до 8 бит данных одновременно. Если данные больше 8 бит, то они должны быть разбиты на части, чтобы процессор мог легко их обрабатывать. Большинство микроконтроллеров серии 8051 различных производителей содержат 4 Кбайт ПЗУ, хотя объем ПЗУ может быть расширен до 64 Кбайт.

Микроконтроллеры 8051 используются в огромном количестве устройств, главным образом потому, что их легко интегрироватьв проект. Ниже перечислены основные направления их применения.

Во первых, это контроль электроэнергии: эффективные системы измерения облегчают контроль использования энергии в домах и производственных помещениях. Эти измерительные системы оптимальны для возможности интеграции микроконтроллеров.

Сенсорные экраны. Большое количество поставщиков микроконтроллеров включает сенсорные функции в свои устройства. Примерами сенсорных экранов на микроконтроллерах являются портативная электроника, такая как сотовые телефоны, медиаплееры и игровые устройства.

Автомобили: микроконтроллеры 8051 находят широкое применение в автомобильных решениях. Они широко используются в гибридных транспортных средствах для обработки данных с двигателей и управления ими. Кроме того, такие функции, как круиз-контроль и анти-тормозная система, более эффективны с использованием микроконтроллеров.

Читайте также  Инструмент для обнаружения скрытой проводки

Медицинские устройства: переносные медицинские устройства, такие как измерители артериального давления и мониторы глюкозы, используют микроконтроллеры для отображения данных, что обеспечивает более высокую надежность при предоставлении медицинских результатов.

Микроконтроллеры PIC

Контроллер периферийного интерфейса (PIC) – это серия микроконтроллеров, разработанная компанией Microchip. Микроконтроллер PIC быстрее и проще реализует программы, если сравнивать с другими микроконтроллерами, такими как 8051. Простота программирования и простота взаимодействия с другими периферийными устройствами делает PIC более успешным микроконтроллером.

PIC – это микроконтроллер, который также состоит из центрального процессора, ОЗУ, ПЗУ, таймеров, счетчиков, АЦП (аналого-цифровых преобразователей), ЦАП (цифроаналоговых преобразователей). Микроконтроллер PIC также поддерживает протоколы, такие как CAN, SPI, UART для взаимодействия с дополнительными периферийными устройствами. PIC в основном использует модифицированную гарвардскую архитектуру, а также поддерживает RISC (сокращенный набор команд). Благодаря этому PIC быстрее, чем контроллеры на основе ядра 8051, которые основаны на фон-неймановской архитектуре.

Микроконтроллеры AVR

Первые микроконтроллеры AVR были разработаны в 1996 году компанией Atmel (теперь часть Microchip). Проект AVR был разработан Альф-Эгилем Богеном и Вегаром Волланом, поэтому AVR аббревиатура получила две первые буквы от имен разработчиков: Alf-Egil Bogen Vegard Wollan RISC, после эта аббревиатура стала расшифровываться более официально как Advanced Virtual RISC. AT90S8515 был первым микроконтроллером в линейке AVR, хотя первым микроконтроллером, который попал на коммерческий рынок, был AT90S1200 (в 1997 году).

Микроконтроллеры AVR доступны в трех основных подсемействах:

TinyAVR: меньше памяти, небольшой размер, подходит только для более простых приложений.

MegaAVR: это популярные микроконтроллеры, в основном имеющие относительно большое количество памяти (до 256 КБ), большее количество встроенных периферийных устройств и подходят для довольно сложных приложений.

XmegaAVR: используются в коммерческих приложениях для решения сложных задач, которым требуется большая память программ и высокая скорость.

Микроконтроллеры ARM

Микроконтроллеры с ядром ARM также являются одним из семейств процессоров на базе архитектуры RISC, разработанным компанией Advanced RISC Machines (ARM).

Микроконтроллеры ARM основаны на 32-битных и 64-битных многоядерных процессорах RISC. Процессоры RISC предназначены для выполнения меньшего количества инструкций, чтобы они могли работать с большей скоростью, выполняя дополнительные миллионы инструкций в секунду (MIPS). Устраняя ненужные инструкции и оптимизируя обработку информации, RISC-процессоры обеспечивают большую производительность по сравнению с большинством рассмотренных выше микроконтроллеров.

Процессоры ARM широко используются в потребительских электронных устройствах, таких как смартфоны, планшеты, мультимедийные проигрыватели и другие мобильные устройства. Из-за сокращенного набора команд им требуется меньше транзисторов, что позволяет уменьшить размер матрицы интегральной схемы. Процессоры ARM с меньшими размерами уменьшают сложность проектирования и сокращают энергопотребление, что делает их пригодными для более миниатюрных устройств.

Микроконтроллеры ARM Cortex M4F от STMicroelectronics

В ассортименте компании «ЧИП и ДИП» представлена новая серия микроконтроллеров STM32F4 от STMicroelectronics. Расширение платформы STM32 основано на последней версии ядра ARM Cortex-M4, которая добавляет новые возможности в сфере обработки сигналов и более быстрые по времени выполнения операции к уже хорошо зарекомендовавшей себя линейке микроконтроллеров STM32.

Сфера применения семейства STM32, построенного на базе 32-х разрядного ядра, довольно широка: медицинские приборы, средства измерений, кассовое оборудование, автоматизация и безопасность зданий, домашние аудио системы и пр. И с новой серией STM32 F4 производитель надеется расширить список сферы применения своей продукции. DSP инструкции, выполняемые за один такт, открывают для нового продукта двери на рынок цифровых сигнальных контроллеров, который требует высокие показатели вычислительной способности и DSP-инструкции для особо требовательных в этом плане приложений, таких как медицинское оборудование, управление двигателями и охранное оборудование.

Обеспечивая аппаратную (полное совпадение выводов) и программную совместимость с серией STM32 F2, и в то же время, имея больший объем SRAM, повышенную производительность и лучшую помехоустойчивость периферии, серия F4 позволит разработчикам улучшить конечный продукт, если им необходимо больше объема памяти, производительности или особенностей периферии. Также, если разработчик использует в своем продукте два чипа – MCU и DSP, то теперь он может объединить возможности этих двух чипов в одном высокопроизводительном сигнальном контроллере.

Наряду с уже упомянутой аппаратной и программной совместимостью с серией F2, серия F4 имеет повышенную производительность (168 МГц / 210 DMIPS вместо 120 МГц / 150 DMIPS), DSP-инструкции, выполняемые за один такт, математический сопроцессор, увеличенную SRAM (192 Кб вместо 128 Кб), встроенную Flash-память от 512 Кб до 1 Мб и усовершенствованную периферию для задач отображения, реализации интерфейсов и криптографии. 90 нанометровая КМОП-технология и встроенный фирменный «ускоритель памяти» ART Accelerator позволяют получить современные показатели производительности с беспрерывным исполнением программы на частоте до 168 МГц и лучший в своем классе уровень энергопотребления.

Особенности серии STM32 F4:
• сверхбыстрая передача данных, с семиуровневой матрицей двойной высокоскоростной шины (AHB) и мульти-DMA контроллером, которые позволяют производить параллельно обработку и передачу данных;
• встроенный FPU одинарной точности повышает качество выполнения алгоритмов управления, добавляет больше возможностей приложениям, улучшает эффективность кода, устраняет разброс, позволяет использовать инструменты мета языка;
• высокая интеграция, до 1 Мб Flash-памяти, 192 Кб SRAM, схема перезагрузки (сброса), внутренние RC и PLL, часы реального времени с потреблением до 1 мкА;
• экстра гибкость в снижении энергопотребления в приложениях, требующих как высоких производительных мощностей так и пониженного энергопотребления при работе на малых величинах напряжения или от аккумуляторов. Для этого предусмотрены 4 Кб резервной SRAM, чтобы сохранить данные при разрядке батарей, потребление часов реального времени, не превышающее 1мкА и внутренний регулятор напряжения со способностью определения уровня напряжения, позволяющий выбирать высокопроизводительный режим работы или режим пониженного энергопотребления;
• широкий выбор средств разработки и программного обеспечения, включающий разнообразные IDE, инструментарий мета языков, библиотеки DSP и прочих полезных функций, недорогие стартовые наборы;
• богатая, инновационная периферия:
— интерфейсы: интерфейс камеры, процессор Crypto/Hash HW, Ethernet MAC10/100 с поддержкой IEEE 1588 v2, два USB OTG
— аудио: специализированный аудио PLL и два полнодуплексных I2C
— до 15 коммуникационных интерфейсов, включая 6 UART, работающих на скорости до 10 Мбит/с, три SPI, работающих на скорости до 42 Мбит/с, три I2C, два CAN, SDIO
— обработка аналоговых сигналов: два 12-битных ЦАП, три 12-битных АЦП достигающих 2.4 MSPS или 7.2 MSPS при поочередной их работе
— до 17-ти таймеров: 16- и 32-битных, работающих на частоте до 168 МГц

Продукция серии STM32 F4 представлена пока в следующих вариантах:

STM32F405RGT6: в дополнение к богатой периферии, включающей таймеры, три АЦП, два ЦАП, последовательные интерфейсы, интерфейс внешней памяти, часы реального времени, модуль для подсчета CRC, аналоговый генератор случайных чисел, микроконтроллер STM32F405RGT6 имеет USB-OTG интерфейс, а также 1 Мбайт Flash-памяти. Прибор выпускается в корпусе LQFP64.

STM32F407VET6 и STM32F407ZGT6 : расширена периферия, в дополнение к периферии STM32F405 добавлен второй USB-OTG интерфейс, интегрированный Ethernet MAC 10/100 с поддержкой MII и RMII, от 8 до 14-ти разрядный интерфейс камеры, позволяющий произвести соединение с КМОП-камерами при работе на скорости до 67.2 Мбайт/с. Микроконтроллеры STM32F407 доступны в корпусах — LQFP100 и LQFP144: и Flash-памятью от 512 Кбайт до 1 Мбайта.