Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

12 especificações a considerar ao escolher um microcontrolador para o seu produto

A grande maioria dos produtos eletrônicos requer um microcontrolador ou microprocessador para servir como o cérebro. Para produtos avançados que precisam de recursos de processamento de alta velocidade (ou seja, um smartphone ou tablet), um microprocessador é necessário, caso contrário, um microcontrolador geralmente é a melhor solução. Como exemplos, um Arduino é baseado em um microcontrolador e um Raspberry Pi é baseado em um microprocessador.

O mais provável é que seu design de eletrônica precise de um microcontrolador. Geralmente, um microcontrolador pode ser considerado como um computador construído em um único circuito integrado que contém um processador, memória e vários periféricos. Há muitas opções para microcontroladores, talvez um número esmagador de escolhas.

Embora uma pesquisa no Google possa orientá-lo na direção certa, recomendo pesquisar microcontroladores nos principais distribuidores de componentes eletrônicos, como Digikey, Arrow e Mouser. Isso permitirá que você reduza sua pesquisa somente a microcontroladores que estejam ativamente disponíveis. Também permite comparar preços rapidamente.

No início de um projeto, é uma boa ideia desenhar um diagrama de blocos do sistema que você imagina. Que tipo de coisas você vai conectar ao microcontrolador?

Um diagrama de blocos do sistema é inestimável para este planejamento antecipado e pode informar quantos pinos de entrada e saída (E / S) e portas de comunicação serial são necessárias para o projeto.

Microcontroladores podem incluir uma ampla variedade de periféricos. A lista a seguir é uma das características que podem ser encontradas em microcontroladores modernos.

Memória: A maioria dos microcontroladores disponíveis atualmente inclui memória FLASH e RAM incorporada. FLASH é uma memória não volátil usada para armazenamento de programas, e RAM é uma memória volátil usada para armazenamento temporário. Alguns microcontroladores também incluem memória EEPROM para armazenamento permanente de dados.

Entrada e Saída Digital de Propósito Geral (GPIO): São pinos de nível lógico usados ​​para entrada e saída. Geralmente eles podem afundar ou fornecer até algumas dezenas de mililitros e podem ser configurados como dreno aberto ou empurrão.

Entrada analógica: A maioria dos microcontroladores tem a capacidade de ler com precisão uma tensão analógica. Os sinais analógicos são amostrados pelo microcontrolador através de um conversor analógico para digital (ADC).

Saída analógica: Os sinais analógicos podem ser gerados pelo microcontrolador através de um conversor digital para analógico (DAC) ou um gerador de modulação por largura de pulso (PWM). Nem todos os microcontroladores incluem um DAC, mas oferecem recursos de PWM.

Em Programação de Circuito (ISP): O ISP permite programar um microcontrolador enquanto ele é instalado no circuito de aplicação, em vez de ter que removê-lo para programação. Os dois protocolos ISP mais comuns são o JTAG e o SWD.

Sem fio: Se o seu produto precisa de recursos sem fio, há microcontroladores especializados disponíveis que oferecem Bluetooth, WiFi, ZigBee e outros padrões sem fio.

Comunicação em série

Todos os microcontroladores fornecem algum tipo de comunicação serial. Os vários protocolos de comunicação serial normalmente oferecidos com microcontroladores são descritos abaixo:

O Transmissor Receptor Assíncrono Universal (UART) é uma porta serial que transmite palavras digitais, normalmente de 7 a 8 bits, entre um bit inicial e um bit de paridade opcional e um ou dois bits de parada. Um UART é comumente usado junto com outros padrões, como RS-232 ou RS-485.

UART é o tipo mais antigo de comunicação serial. UART é um protocolo assíncrono, o que significa que não há sinal de clock. Muitos microcontroladores também incluem uma versão síncrona de uma UART chamada USART.

Interface Periférica Serial (SPI): SPI é usado para comunicação serial de curta distância entre o microcontrolador e periféricos. O SPI é um protocolo síncrono, o que significa que inclui um sinal de relógio para o tempo. O SPI é um padrão de 4 fios que inclui sinais de entrada de dados, saída de dados, relógio e chip.

Circuito integrado Inter (I2C): I2C também escrito como I2C é um barramento serial de 2 fios usado para comunicações entre o microcontrolador e outros chips na placa. Como o SPI, o I2C também é um protocolo síncrono. No entanto, ao contrário do SPI, o I2C usa uma única linha para entrada e saída de dados. Além disso, em vez de um sinal de seleção de chip, o I2C usa um endereço exclusivo para cada periférico. O I2C tem a vantagem de usar apenas dois fios, mas é mais lento que o SPI.

Universal Serial Bus (USB) é um padrão que é familiar para a maioria das pessoas. O USB é um dos protocolos de comunicação serial mais rápidos. Geralmente é usado para conectar periféricos que exigem grandes quantidades de transferência de dados.

Controller Area Network (CAN) é um padrão de comunicação serial desenvolvido especificamente para uso em aplicações automotivas.

Núcleos notáveis ​​do microcontrolador

Existem vários núcleos microcontroladores que possuem alguma notoriedade e merecem ser descritos. Abaixo estão quatro dos mais comuns:

ARM Cortex-M

A série ARM Cortex M de 32 bits é um dos núcleos de microcontroladores mais usados ​​atualmente. A ARM não fabrica e vende microcontroladores, mas licencia sua arquitetura para outros fabricantes de chips.

Muitas empresas oferecem microcontroladores Cortex-M, incluindo a ST Microelectronics, a Freescale Semiconductor, a Silicon Labs, a Texas Instruments e a Atmel.

Os microcontroladores da série Cortex M são a minha escolha preferida para os produtos que serão comercializados. Eles são de baixo custo, poderosos e amplamente utilizados.

8051

O microcontrolador 8051 de 8 bits foi desenvolvido pela Intel em 1980. É o núcleo de microcontrolador mais antigo ainda usado atualmente. O 8051 está atualmente disponível em versões modernas aprimoradas, vendidas por pelo menos 8 diferentes fabricantes de semicondutores. Por exemplo, o popular chip Bluetooth Low-Energy da CSR (CSR101x) usa um núcleo 8051.

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O PIC é uma família de microcontroladores da Microchip. Eles são muito populares e vêm em uma ampla gama de opções. O número de pinos, estilo de pacote e seleção de periféricos de chip são oferecidos em uma variedade quase infinita de combinações.

Atmel AVR

A linha de microcontroladores conhecida como AVR da Atmel é mais conhecida por ser o cérebro na maioria das versões do Arduino. Então, para muitos fabricantes, é uma transição fácil de um Arduino para um microcontrolador Atmel AVR. No entanto, descobri que normalmente você pode obter um dos outros núcleos com desempenho semelhante ou melhor por vários dólares mais baratos.

Conclusão

Depois de selecionar o microcontrolador, o próximo passo é projetar o circuito do microcontrolador e conectar todos os periféricos. Discutirei esse tópico para o próximo artigo desta série.

Quer saber mais sobre como projetar um produto eletrônico? Então confira o meu guia detalhado de duas partes Como Desenvolver e Prototipar um Novo Produto Eletrônico.

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