تطوير الإلكترونيات. حول ميكروكنترولر على الأصابع

عند التفكير في بدء تشغيل التكنولوجيا ، لا يلزم أن تكون مصدرًا للإلكترونيات على الإطلاق ، فمن المرجح أن يكون لدى أخصائي ضيق لديه معرفة بأساسيات التسويق فكرة جيدة ، ولكن حتى مع طلب شخص ما لتطويره ، فأنت بحاجة إلى التنقل بين قدرات القاعدة الأساسية الحديثة وتقديم سعر الحل. خلاف ذلك ، يمكنك طلب المستحيل ، أو الحصول على جهاز بتكاليف باهظة على قاعدة عنصر قديم.
تحت الخفض ، محاولة لفترة وجيزة لمعرفة إمكانات المتحكمات الدقيقة الحديثة لأشخاص بعيدين عنهم. بالنسبة لأولئك الذين لديهم فكرة عن جهاز إلكتروني جديد ، ولكن ليس لديهم فكرة عما هو متحكم. يمكن لأولئك الذين يرغبون في اتخاذ الخطوة الأولى من التجارب الترفيهية مع منصة Arduino إلى تصميم أجهزتهم الخاصة العثور على نصائح بسيطة ولكنها مفيدة في ذلك. جربت ، دون الخوض في التفاصيل الفنية ، لهذا الغرض ، لا يكفي أن يذكر الكتاب جوهره ويقدم بعض النصائح البسيطة ولكنها مفيدة في الدوائر لمنع المبتدئين من الأخطاء الأولية.

ملخص المقال:

كيف غزت ميكروكنترولر العالم
ARM الهندسة المعمارية - اليوم متحكم زعيم السوق
التنافس مع الاخوة الاصغر سنا
حول وضع الأسفلت ، وفوائد النوم وأصنافه
قريبا حول تكنولوجيا التصنيع وكيف تظهر سلسلة متحكم
محيط أبسط متحكم ARM لمدة نصف باك
أرخص وسيلة للحصول على ميزات إضافية
وماذا سيضيف الانتقال إلى Cortex-M4 ، بالإضافة إلى زيادة السعر عدة مرات؟
Cortex-M7 - عندما تريد المزيد ...

لقد ساعدت حماية الشفرة والارتقاء بها وتنوعها في السيطرة على ميكروكنترولر

أي جهاز ذكي يتطلب السيطرة. في معظم الحالات ، تقوم ميكروكنترولر بهذا اليوم - وهي شرائح تجمع بين المعالجات الدقيقة والذاكرة والوحدات الطرفية المسؤولة عن التواصل مع المكونات الأخرى للجهاز والعالم الخارجي.

ميكروكنترولر هي جاك لجميع الصفقات. واحد متحكم قادر على استبدال العشرات من الدوائر الدقيقة المتخصصة التي ستكون ضرورية لأداء الوظائف المطلوبة إذا كان المعالج الدقيق سيلعب دور الآلة الحاسبة.

واحدة من المزايا التي لا جدال فيها من متحكم هو أن البرنامج الذي يتم تشغيله مخفي داخل قضيته (في القسم المسمى "ذاكرة البرنامج") ومحمي بشكل جيد للغاية من القرصنة ، بطبيعة الحال ، إذا كان المطور الصغير لرعاية هذا عن طريق تفعيل الآليات المدمجة الحماية. وبالتالي ، تحصل على حماية الملكية الفكرية قدر الإمكان اليوم.

ما لا يمكن اختراقه يمكن نسخه. لماذا تحاول قراءة الكود المضمن في متحكم البرنامج باستخدام أجهزة باهظة الثمن ، إذا كان من الأسهل والأرخص إيجاد محترف يمكنه كتابته مرة أخرى؟ ربما ستكون النتيجة أفضل ، وتكون الوظيفة أكثر ثراءً من وظيفة النموذج الأولي. نعم ، إنها تكلف مالاً ، لكن محتوى ذاكرة فلاش FLASH في ميكروكنترولر اليوم محمي بشكل جيد للغاية بحيث أن محاولات "القرصنة" الوقحة ستكلف أكثر. بالإضافة إلى ذلك ، يتم حل مشكلة الملكية الفكرية ، وستتاح لك ، إلى جانب الرموز المصدرية للبرنامج ، الفرصة لتطوير جهازك وتحسينه.

ذاكرة البرنامج ، في الميكروكونترولر الحديثة ، قابلة لإعادة الكتابة ، ويمكن تكرار عملية إعادة الكتابة أكثر من عشرة آلاف مرة. يطرح استخدام هذه الحقيقة لتحديث البرامج من أجل القضاء على الأخطاء الموجودة فيه أو لتوسيع وظائف جهاز يعمل بالفعل. هذا الأمر سهل التنفيذ - من خلال إضافة قسم خاص من التعليمات البرمجية يسمى "أداة تحميل التشغيل" إلى البرنامج ، ستتاح لك الفرصة لتحديث برنامج جهازك بطرق مختلفة: عند نقطة الخدمة (إذا كان الجهاز يحتوي على موصل خاص مخفي داخل العلبة) ، قم بتوصيله بـ الكمبيوتر عبر USB ، عبر شبكة أو حتى واجهة لاسلكية. الشيء الرئيسي هو تزويد الجهاز بالأجهزة الطرفية اللازمة لهذا الغرض. عند توفير القدرة على تحديث البرامج ، يجب أن تفكر دائمًا في الأمان ، إذا لم تكن هذه العملية محمية بشكل كافٍ ، لا يمكن للمهاجمين فقط سرقة التعليمات البرمجية الخاصة بهم ، بل يمكنهم أيضًا تعديلها واستخدامها لأغراضهم الخاصة ، والتي تكون غديرة . على سبيل المثال ، يمكنك التحكم في أشياء "المنزل الذكي" أو التجسس بمساعدة كاميرا WEB التي قمت بتثبيتها في المنزل.

ARM الهندسة المعمارية - اليوم متحكم زعيم السوق

منذ زمن King Peas ، عادة ما يتم تقسيم ميكروكنترولر وفقا لقدرة البيانات التي يقومون بعملياتها. في الغالبية العظمى من الحالات ، اليوم ، في التطورات الجديدة ، يجدر بك اختيار ميكروكنترولر 32 بت مع ARM الأساسية. هناك عدد كبير من التعديلات ويمكنك دائمًا اختيار المثيل الأنسب لحل مشكلتك. بناءً على مجموعة الوظائف والأداء ، يمكن أن يتراوح سعر الشريحة ما بين عشرات السنتات وعشرات الدولارات.
عادة ما يتم تقسيم Microcontrollers (MCUs) ، بناءً على بنية قلب الحوسبة ، إلى عائلات كبيرة. اليوم ، لتطوير أجهزة صغيرة ومتوسطة التعقيد ، فإن ميكروكنترولر الأكثر شعبية مع النوى من Cortex-M0 إلى Cortex-M7. كلما زاد الرقم ، زادت إمكانيات الحوسبة (وليس فقط) والسعر والحد الأقصى لاستهلاك الطاقة. لعبت تعاقب الهندسة المعمارية دورا هاما في شعبية أرمينيا. يمكن للمطور تعديل رمز البرنامج الخاص بتطوراته السابقة بأقل تكلفة ، والانتقال من ميكروكنترولر من شركة واحدة إلى شرائح أخرى والانتقال بين النوى بأداء مختلف.

التنافس مع الاخوة الاصغر سنا

ومع ذلك ، لم يتم توجيه ذراع التحكم. أتذكر جيدًا الأوقات التي كانت فيها المتحكمات الدقيقة 8 بت هي رواد السوق المطلقون ، ومن مواقفهم ، حاول الزملاء 16 بت دفعهم دون جدوى ، ولكن من المفارقات أن الأخوة الأكبر سناً من العمر 32 بت فقط تمكنوا من القيام بذلك. لقد حدث أن وقت ظهورها ، كانت تقنيات تصنيع الرقاقات قد خفضت بشكل كبير من تكلفة دمج كميات كبيرة من ذاكرة FLASH فيها. أغتنم هذه الفرصة ، بدأ المبرمجون في التحول من أداة التجميع إلى لغة المستوى الأعلى - C ، التي وضعت هيكلها بشكل مثالي على بنية 32 بت. نتيجة لذلك ، أجرى ميكروكنترولر 32 بت حسابات أسرع بكثير من زملائهم 8 و 16 بت ، ولكن كانت هناك مشكلة واحدة - لديهم استهلاك تيار أعلى.

لذلك ، في البداية ، تم استخدامها في الحالات التي تتطلب المزيد من الأداء الحسابي.

من المعروف أن متوسط ​​الاستهلاك الحالي للجزء المركزي من الحوسبة من المتحكم يزيد بشكل كبير مع زيادة وتيرة الساعة. في البداية ، كانت النماذج ذات 8 بت من ميكروكنترولر أقل استهلاكًا بشكل ملحوظ على تردد مماثل ، بالإضافة إلى ذلك ، كانت قادرة على العمل من تردد ساعة منخفض ، يصل إلى 32 كيلو هرتز.

يعتمد استهلاك الطاقة في ميكروكنترولر اعتمادًا كبيرًا على تردد الساعة في القلب والمحيط ، ومن أجل تنظيمه ، بدأوا في استخدام وحدة توليد تردد على مدار الساعة تعتمد على PLL ، وتستخدم على نطاق واسع في أجهزة إرسال الراديو. جعل ذلك من الممكن تغيير تردد الساعة على نطاق واسع دون تغيير مرنان الكوارتز الرئيسي. لا يلزم أن يكون للوحدات الطرفية نفس تردد الساعة مثل قلب الحوسبة. لتقليل استهلاكها للطاقة ، بدأ يتم تغذية التردد لهم من خلال الفواصل بنسبة تقسيم يتحكم فيها البرنامج. قدم القدرة على تعطيل الوحدات غير المستخدمة. قللت هذه التدابير من استهلاك الطاقة إلى حد كبير ، لكنها بقيت أكثر بكثير من استهلاك 8 بت.

لفترة قصيرة ، تم تطوير التكافؤ - استحوذت وحدات MCU 32 بت على مجموعة التطبيقات المتطورة ، بينما احتفظت التطبيقات ذات 8 بت بمواقع ثابتة في الأجهزة التي كان انخفاض استهلاك الطاقة فيها مهمًا. استمرت حتى تتقن وحدات التحكم في وحدة التحكم 32 بت وضع "النبض" للعمل.

بحلول ذلك الوقت ، تعلمت أيضًا 8 بتات كيفية القيام بذلك ، ولكن بسبب الأداء الضعيف ، كان عليهم أن يظلوا مستيقظين أكثر ، ونتيجة لذلك ، بدأوا يفقدون استهلاك الطاقة ، خاصة في المهام التي تتطلب حسابات ، كما توضح الصورة أدناه.

حول وضع الأسفلت ، وفوائد النوم وأصنافه

لذلك ، تعلم ميكروكنترولر أن يؤمنوا جيدًا لدرجة أنهم بدأوا في أداء عملهم بسرعة كبيرة ، وفي معظم الأوقات اضطروا إلى "التغلب على الدولارات" ، والتهام الطاقة في أداء دورات الخمول. على الأجهزة ذاتية التشغيل ، هذا يقلل بشكل كبير من عمر البطارية أو عمر البطارية في شحنة واحدة.

شاهد عمال البناء وهم يقومون بوضع الأسفلت. إنهم يكثفون عملهم بشكل حاد عندما وصلت شاحنة مع جزء جديد من الأسفلت ، وبعد إبطائها. لذلك يمكن للميكروكونترولر زيادة وتقليل تردد الساعة الأساسية. ومع ذلك ، فإن هذا الأمر ليس سهلاً بالنسبة لهم كما هو الحال بالنسبة للعمال - سوف يتغير تواتر تشغيل المحيط الداخلي بأكمله أيضًا في نفس الوقت ، وبالتالي ، سيتعين إعادة تكوين أجزائه الحساسة.
ليس من السهل ، بعد القيام بكل العمل بسرعة ، الحصول على قسط من النوم. في كثير من الأحيان ، نعم. علاوة على ذلك ، تختلف أنواع نوم ميكروكنترولر بشكل كبير عن البشر.

يمكنك فقط أخذ قيلولة. في هذه الحالة ، تكون الرقاقة جاهزة دائمًا وبمجرد أن يرن جهاز إنذار المؤقت أو كان منزعجًا من مقاطعة خارجية ، فإنه يستيقظ فورًا تقريبًا. نظرًا لأن الشخص أثناء الغفوة يمكنه تخفيف التوتر ، ولكن لا يحصل على قسط كافٍ من النوم عندما يتم سحبك باستمرار ، وبالتالي فإن المتحكم الدقيق يمكنه تقليل استهلاك الطاقة في هذا الوضع "فقط" كل 10 مرات ، ويسمى هذا الوضع SLEEP.

أفضل طريقة للنوم جيدًا هي خلع ملابسه والذهاب إلى الفراش وإغلاق الستائر على النافذة وتشغيل المنبه. ومع ذلك ، بعد هذا الحلم ، لن تدخل في العمل فورًا. يجب عليك على الأقل شطف بالماء البارد وارتداء الملابس. يحتوي هذا المتحكم أيضًا على هذا الوضع ، عندما يحد من عدد المحفزات الخارجية ويوقف تشغيل مولد الساعة الرئيسي. هذا هو وضع التوقف. يمكن أن يقلل الاستهلاك بمقدار 1000 مرة ، لكن الأمر سيستغرق وقتًا كبيرًا للخروج منه.

الآن ، تخيل أنه قبل وقت النوم كنت تشرب جرعة كبيرة من الحبوب المنومة ، وأطفأت المنبه والهاتف ، وأغلقت جميع النوافذ والأبواب. سيكون هذا وضع الاستعداد. لا يمكن إزالة المتحكم الدقيق من هذا الوضع إلا بمساعدة استنتاجات خاصة ، وستفقد معظم ذاكرة ما فعله قبل هذا الحلم إلى الأبد ، وسيكون عليك البدء في العمل مرة أخرى. ولكن في هذا الوضع ، تستهلك وحدة MCU نصفًا آخر.

هذا الأخير ، وهو وضع غريب للغاية ، يذكر بالفعل شخصًا لا يمكن تركه بدون معدات خاصة. في هذه الحالة ، لا يعمل سوى مولد خاص ، وهو جزء من متحكم على كوارتز ساعة منفصل ، يمكن أن يعمل من مصدر الطاقة الخاص به ، ويحتوي حرفيًا على بضع بايتات من ذاكرة الوصول العشوائي ، والغرض منه هو تذكير المتحكم الدقيق بما سقطت منه. إذا تم فصل الأجزاء المتبقية من متحكم ، في الوقت نفسه ، من مزود الطاقة ، ثم قد يكون استهلاك الطاقة بالفعل عشرة آلاف من الوضع النشط.

عند اختيار وضع توفير الطاقة ، يجب أن تتذكر عواقب التطبيق :

• كلما كان الحلم أعمق كلما طالت الصحوة
• كلما كان الحلم أعمق ، كلما كانت الطرق أقل للخروج منه
• كلما كان النوم عميقًا ، كلما بقيت المعلومات عن الحالة السابقة للتحكم الدقيق
• لتحقيق الحد الأدنى من القيم المعلنة ، من الضروري في العديد من الأوضاع اتخاذ تدابير إضافية ، على سبيل المثال - فصل الأجهزة الطرفية
• لتقليل استهلاك الطاقة للجهاز ككل ، من الضروري تصميم الدوائر للجهاز بأكمله بشكل صحيح
• لتقليل استهلاك الطاقة للجهاز ككل ، تحتاج إلى التأكد من أن المكونات الأخرى والدوائر لديها أيضًا طاقة صغيرة في وضع غير نشط. من الحماقة بذل جهود هائلة من أجل خفض استهلاك متحكم أقل من ميكروبير واحد ، وفي الوقت نفسه ، استخدام عامل استقرار رخيص مع تيار الاستهلاك الذاتي من 100 ميكرومتر في الجهاز ، ولكن هذا أمر شائع للغاية
• من أجل الاستخدام الناجح لأنماط النوم العميق ، لا يجب التفكير بعناية في البرنامج ، بل وأيضًا الدوائر ، وإلا فبدلاً من الادخار ، يمكنك أن تواجه مشكلات خطيرة للغاية - نادرًا ما يحدث ، ولكن الجهاز "ميت" يتجمد لسبب غير مفهوم ، أو الاستيقاظ كثيرًا و نتيجة لذلك ، الاستهلاك أعلى من المتوقع

إذا ألقى مبرمجك مع مهندس دائرة باللوم على بعضهما البعض للمرة الأولى في الانحناء ، وقامت الشركة المصنعة معًا بنشر أرقام غير واقعية في أوراق البيانات على متحكم دقيق ، وكان جهازك يضع البطاريات في ترتيب أسرع من المتوقع ، وهذا سبب على الأقل للانتقال إلى الاستقلال خبراء مؤهلين تأهيلا عاليا.

قريبا حول تكنولوجيا التصنيع وكيف تظهر سلسلة متحكم

يتكون الجزء النشط فعليًا من المتحكم الدقيق ، مثل الغالبية العظمى من الدوائر الدقيقة الأخرى ، على رقاقة أحادية السيليكون (دعنا نسميها ، في هذا السياق ، شريحة). تشغل الرقائق مساحة صغيرة جدًا ، لكن من المفيد تقنياً إنتاج لوحات كبيرة القطر ، لذلك ، عادةً ما يتم وضع عدد كبير من الرقائق ، مثل قرص العسل ، على صفيحة كبيرة واحدة ويتم تشكيلها خلال عملية تكنولوجية واحدة. بعد ذلك ، يتم تقطيع الألواح إلى قطع ، وتستقبل الرقائق الفردية ، والتي يتم وضعها في العلبة. يعد تطوير الطبوغرافيا وتصحيح العمليات التكنولوجية لشريحة جديدة مكلفًا للغاية ، والمساحة التي تشغلها شريحة واحدة على لوحة عادة ما تكون غير كبيرة. من المفيد للمصنعين إنتاج شرائح على دفعات كبيرة ، ولكن يحتاج المستخدمون إلى وحدات تحكم دقيقة في حالات مختلفة - من المهم لشخص ما الحصول على علبة أصغر وأرخص ، من ناحية أخرى ، هناك حاجة إلى مزيد من المخرجات للتحكم في شاشة LCD أو ذاكرة خارجية بواجهة متوازية. من المريح للمصنعين تغطية جميع المنافذ بحيث لا يركض العملاء للمنافسين دون العثور على النموذج الأمثل لأنفسهم.

غالبًا ما يكون إصدار مجموعة كبيرة من شريحة عالمية واحدة أكثر ربحية ووضعها في حالات مختلفة بدلاً من إطلاق عشرات مختلفة. بالنسبة للرقائق الموضوعة في علب بها عدد صغير من المسامير ، فإن بعض المنافذ (في هذا السياق ، من خلال المنافذ نعني منصات الاتصال على سطح الشريحة التي تعمل على التواصل مع العالم الخارجي) تظل ببساطة غير متصلة. غالبًا ما يذهب المصنّعون إلى أبعد من ذلك - لزيادة الطلب وسعر وحدات التحكم الدقيقة بعدد كبير من الأرجل ، قاموا بقطع وظائف من لديهم وظائف أقل - تعطيل بعض الوظائف ، والحد من مقدار الذاكرة المتوفرة ، إلخ.

لذلك على أساس شريحة واحدة ، فإنها تشكل سلسلة من المتحكمات الدقيقة التي تختلف اختلافًا كبيرًا في حجم الذاكرة ومجموعة من الوحدات الطرفية ، وأحيانًا في بعض الأحيان في السعر. في الوقت نفسه ، يمكن قطع الرقائق المثبتة فيها من اللوحات نفسها. نظرًا لأن المساحة التي توجد عليها شريحة واحدة صغيرة ، فإن مساهمتها في تكلفة المنتج النهائي صغيرة أيضًا ويمكن التضحية بها. يصبح من المفيد تعطيل ذاكرة إضافية ووظائف أخرى ، على سبيل المثال ، في مرحلة الاختبار - إما بمساعدة وحدات تهيئة قابلة للبرمجة مرة واحدة ، أو عن طريق حرق وصلات العبور باستخدام الليزر. فقط بالنسبة لمعظم المنتجات ذات الحجم الكبير ، من المنطقي إنشاء قالب صور تم تعديله قليلاً لهذا الغرض. علاوة على ذلك ، ليس من الضروري وجود ذاكرة غير مستخدمة غائبة فعليًا ، بل يمكن إيقافها مرة أخرى عن طريق إزالة وصلات العبور في القالب.


لذلك من تصميم رقاقة قياسية واحدة يتم تشكيل سلسلة كاملة من الدوائر الصغيرة.

محيط أبسط متحكم ARM لمدة نصف باك

جوهر المعالج هو الدماغ ، ولكي لا يكون مثل "حصان كروي في الفراغ" ، فإن نظائر الحواس والأطراف مطلوبة.

في المتحكم الدقيق ، يتم لعب دورها من خلال الاستنتاجات المتعلقة بالحالة ، والتي يمكن توصيل منافذ (منصات) الشريحة داخلها. بدوره ، من خلال مفاتيح التبديل الداخلية ، يمكن توصيل مختلف الوحدات الطرفية إلى نفس المنفذ.
للبدء ، خذ بعين الاعتبار محيط إحدى أبسط سلسلة من ST استناداً إلى الأساسية Cortex-M0 - stm32F03.



لهذه السلسلة ، لدينا مجموعة من الوظائف الأساسية التالية:
ساعة الوقت الفعلي (ساعة الوقت الحقيقي أو RTC) ، والتي يمكن تشغيلها بواسطة خرج منفصل وتعمل من مرنان منفصل التردد المنخفض. تستهلك هذه الوحدة طاقة قليلة للغاية ، في حالة انقطاع التيار الكهربائي ، يمكنها العمل لساعات على مكثف مشحون ، أو لسنوات على بطارية صغيرة مدمجة في الجهاز. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يكون بمثابة المنبه ، وإزالة متحكم من حالة حتى أعمق النوم في وقت محدد سلفا.

WatchDog هو كلب حراسة يمنع جهاز التحكم الدقيق من النوم إلى الأبد ، على سبيل المثال ، الوقوع في حلقة لا نهاية لها أو الذهاب إلى عنوان غير موجود. مبدأ عملها بسيط. “” , , . , , , . , WatchDog , - . , WatchDog .

- (General Purpose Input-Output GPIO) — , . , .

. ( ), , 1. , , , , . , , , 20 — 50 (pull-up) (pull-down).

, , . , .


, , , , .

, . , .

, :

• USART — , COM RS232 ,
• SPI — , ,
• I2C — , . ,

GPIO, .

- AD .

, . , , . . 12 , 10 16.



3 12 3/4096=0.00073 — .

.


يعد الوصول المباشر إلى ذاكرة DAP أو DMA أمرًا مهمًا آخر. تسمح لك هذه الوحدة بإرسال بيانات من المحيط إلى الذاكرة أو العكس.

على سبيل المثال ، بمساعدتها ، يمكنك تخصيص جزء من الذاكرة لتخزين البيانات الواردة من ADC وإنشاء مخزن مؤقت دائري منها. بعد ذلك ، يبدأ ADC في وضع قراءة البيانات على فترات منتظمة. باستخدام آليات DMA ، سيتم وضع بيانات القراءة ، دون مشاركة النواة ، بشكل مستقل ، البايت بواسطة البايت ، في مخزن مؤقت مخصص. عندما يكون المخزن المؤقت ممتلئًا تمامًا ، ستتلقى النواة إشارة ويبدأ معالجتها برمجيًا ، وسيبدأ نظام DMA في عملية التمهيد من البداية. نظرًا لأن DMA لديها العديد من القنوات ، لا أحد يكترث من أجل التنفيذ التلقائي لحالتنا إلى USART من البيانات من المخزن المؤقت. نتيجة لذلك ، نحصل على عملية نقل القراءة من ADC إلى USART التي تعمل دون استخدام kernel ، ولن يتم العمل بساطة من العمل البسيط للمبرمج على تكوين DMA.

وحدة تعديل عرض النبض PWM أو PWM ، نظرًا لقيود المقالة ، لن نتطرق إليها بالتفصيل ، وألاحظ فقط أن هذه وظيفة مفيدة للغاية ومستخدمة على نطاق واسع يمكن من خلالها التحكم في سطوع LEDs وسرعة المحرك وآلات التوجيه وتصميم DC الذكي محولات -DC وحتى الصوت توليف.

ما الذي يمكنني الحصول عليه بإضافة 30 سنتًا؟

التحول إلى Cortex-M0 +. أرخص وسيلة للحصول على ميزات إضافية

وما هي الكعك الإضافية التي يقدمها متحكم آخر سلسلة مع النواة الأكثر حداثة من Cortex-M0 + ، بتكلفة تتراوح ما بين 20 إلى 50 سنتًا أكثر تكلفة من نظائرها في السلسلة أعلاه من حيث الجسم وعدد المخرجات؟

جدول الاختلافات بين السلسلة

• تضاعف الحد الأقصى لتردد الساعة
• من 2 إلى 1.7 فولت يسقط الحد الأدنى من الجهد الكهربائي
• ADC قادرة على العمل مرتين ونصف أسرع
• ظهرت قناتان من محول رقمي إلى تمثيلي 12 بت. هذه هي وظيفة مفيدة للغاية ، والتي يمكن من خلالها مساعدة تشكيل إشارة لجهد معين في المحطات الطرفية بدقة أكثر من 1 mV ، على سبيل المثال ، أشكال موجية تعسفية في نطاق تردد الصوت
• ظهرت مقارنات - أجهزة لمقارنة قيم إشارتين تناظريتين ، قد يكون من المفيد أن نقول عند تحديد وقت التيار الزائد
• تمت إضافة واجهة USB يمكنك من خلالها توصيل الأجهزة بالكمبيوتر. من الأمور ذات الأهمية الخاصة توفر خيارات إدارة الطاقة لتنفيذ واجهة USB type3-C متوافقة. تحدثت عنه في أحد مقالاتي عن حبري
• ظهرت AES مسرع لإجراءات التشفير / فك التشفير 256 بت
• حصلت UART على فرصة للعمل في أوضاع السكون ودعم الأجهزة لبروتوكولات LIN (شبكة بسيطة ، تستخدم على نطاق واسع في صناعة السيارات) ، IRDA (بروتوكول نقل البيانات عبر مصابيح LED بالأشعة تحت الحمراء ، وتذكر أجهزة التحكم عن بُعد في التلفزيون) ، وبطاقة SIM ...
• المدد الزمنية ووحدة PWM
• ارتفع الحد العلوي من نطاق درجة حرارة التشغيل إلى 125 درجة
• زيادة الموثوقية بسبب التوسع في أوضاع إعادة التشغيل في حالة حدوث مشاكل في الطاقة
• تمت إضافة مولد قيمة عشوائي للأجهزة "صادقة" - وهي ميزة مفيدة في التشفير

حسنًا ، بالنسبة للعديد من التطبيقات ، فإن إضافة ضئيلة في السعر تدفع تمامًا لنفسها ، حيث يمكنك رفض التبديل إلى المتحكمات الدقيقة الأكثر تكلفة في سلسلة الطرازات الأعلى.

وماذا سيضيف الانتقال إلى Cortex-M4 ، بالإضافة إلى زيادة السعر عدة مرات؟

• يرتفع الحد الأقصى لتردد الساعة إلى 80 ميجا هرتز
• ظهرت كتلة لتسريع حسابات الفاصلة العائمة
• بالطبع ، زاد الحد الأقصى للذاكرة الداخلية
• الموديلات ذات 100 أرجل أو أكثر تدعم العمل مع ذاكرة ثابتة خارجية
• تعلم USB للعمل في وضع المضيف
• ظهرت وحدة تحكم واجهة CAN. هذا هو واجهة واعدة جدا مصممة للتطبيقات موثوقة للغاية. بدأ مسيرته المنتصرة في صناعة السيارات وشن حربًا مطولة مع RS-485 التي عفا عليها الزمن في صناعة الأتمتة الصناعية المحافظة للغاية لما يقرب من 20 عامًا.
• ظهرت واجهة لتوصيل SDcard. ميزة مفيدة للغاية - أضف حاملًا مقابل 50 سنتًا إلى جهازك واحصل على وسيط تخزين قابل للإزالة بعشرات الجيجابايت في الحجم! معظم بطاقات إدارة العمل على SPI المعتادة ، ولكن أبطأ بكثير
• أضافوا مضخم تشغيلي مدمج مع مجموعة واسعة من أوضاع التشغيل. بفضل هذه الوظيفة والوظائف السابقة ، بالنسبة لمشروعي الأخير من السماعة اللاسلكية ، اضطررت إلى إيقاف الاختيار على M4 بدلاً من M0 +. ونتيجة لذلك ، أصبح من الممكن التحكم في تضخيم الإشارة من ميكروفون MEMS وتوفير عشرات الساعات من التسجيلات الصوتية لعمل القلب على بطاقة SD
• تعلمت وحدة التشفير طريقة قراءة وظائف HASH في الأجهزة.
• تم تحسين وحدة التحكم في التطبيقات التي تعمل باللمس وهي تدعم الآن ليس فقط الأزرار ، ولكن أيضًا عناصر التمرير

Cortex-M7 - عندما تريد المزيد ...

في العدد الهائل من المشاريع ، فإن القدرات التي توفرها النوى المذكورة أعلاه كافية ، ولكن هناك استثناءات أيضًا. شخصيا ، حدث هذا لي مرتين فقط ، ومرة ​​واحدة فقط لسبب وجيه حقًا - كان يتطلب أداءً عاليًا لإعداد البيانات لـ ASIC ووحدة تحكم Ethernet وحافلة CAN-FD مع زيادة سعر الصرف.

إذا كان مستوى ST على مستوى ميكروكنترولر عالميًا مع كورتيكس 4 وأقل من ذلك ، في رأيي الشخصي ، فإن شركة ST هي الآن الشركة الرائدة من حيث السعر / الوظيفة ، ثم في مجال الرقائق عالية الأداء تكون أدنى من ATMEL ، أو بالأحرى MICROCHIP ، التي استوعبتها مؤخرًا. لذلك ، اخترت سلسلة ATSAMV71 ، بدءًا من 6 دولارات.

بالإضافة إلى ما سبق (وحدة تحكم Ethernet وناقل CAN-FD) ، على العموم ، نحصل على نواة مع مسرع للعمليات يزيد بشكل كبير من الإنتاجية ، ويعمل بتردد ساعة يصل إلى 300 ميجاهرتز ، وواجهات لتوصيل مصفوفة فيديو ودعم للذاكرة الديناميكية.

في الختام ، سأطلب من أولئك الذين لديهم خبرة في التواصل مع ميكروكنترولر سأطلب منك اختيار الإجابة المناسبة على السؤال.