12 المواصفات الواجب مراعاتها عند اختيار متحكم لمنتجك - 💡 Fix My Ideas

12 المواصفات الواجب مراعاتها عند اختيار متحكم لمنتجك

12 المواصفات الواجب مراعاتها عند اختيار متحكم لمنتجك


مؤلف: Ethan Holmes, 2019

تتطلب الغالبية العظمى من المنتجات الإلكترونية متحكمًا أو معالجًا دقيقًا ليكون بمثابة العقول. بالنسبة للمنتجات المتقدمة التي تحتاج إلى قدرات معالجة عالية السرعة (أي هاتف ذكي أو جهاز لوحي) ، يكون المعالج الدقيق ضروريًا ، وإلا يكون المتحكم الدقيق هو الحل الأفضل. على سبيل المثال ، يعتمد Arduino على متحكم بينما يعتمد Raspberry Pi على معالج دقيق.

على الأرجح سوف يحتاج تصميم الالكترونيات الخاص بك إلى متحكم. بشكل عام ، يمكن اعتبار المتحكم الدقيق على أنه كمبيوتر مبني على دارة متكاملة واحدة تحتوي على معالج وذاكرة ومختلف الأجهزة الطرفية. هناك الكثير من الخيارات لميكروكونترولر ، وربما عدد هائل من الخيارات.

على الرغم من أن البحث على Google قد يوجهك في الاتجاه الصحيح ، إلا أنني أوصي بالبحث عن ميكروكنترولر في موزعي المكونات الإلكترونية الرئيسية مثل Digikey و Arrow و Mouser. سيتيح لك ذلك تضييق نطاق البحث ليشمل فقط المتحكمات الدقيقة المتوفرة بنشاط. كما يسمح لك بمقارنة الأسعار بسرعة.

في بداية المشروع ، من الجيد رسم مخطط كتلة للنظام الذي تتخيله. أي نوع من الأشياء ستقوم بالاتصال بجهاز التحكم الدقيق؟

يعد مخطط كتلة النظام ذا قيمة عالية لهذا التخطيط المبكر ويمكنه إخبارك بعدد دبابيس الإدخال والإخراج ومنافذ الاتصالات التسلسلية اللازمة للمشروع.

يمكن أن تشمل ميكروكنترولر مجموعة واسعة من الأجهزة الطرفية. القائمة التالية هي بعض الميزات التي يمكن العثور عليها على ميكروكنترولر الحديثة.

الذاكرة: معظم ميكروكنترولر المتاحة اليوم تشمل المدمج في ذاكرة فلاش وذاكرة الوصول العشوائي. FLASH هي ذاكرة غير متقلبة تستخدم لتخزين البرامج ، وذاكرة الوصول العشوائي هي ذاكرة متقلبة تستخدم للتخزين المؤقت. تتضمن بعض المتحكمات الدقيقة أيضًا ذاكرة EEPROM لتخزين البيانات بشكل دائم.

المدخلات والمخرجات العامة للأغراض العامة (GPIO): هذه هي دبابيس مستوى المنطق المستخدمة للإدخال والإخراج. بشكل عام ، يمكن أن تغرق أو تصدر ما يصل إلى بضع عشرات من المصابيح ، ويمكن تهيئتها كتصريف مفتوح أو قوة دفع.

التناظرية المدخلات: معظم ميكروكنترولر لديها القدرة على قراءة الجهد التناظرية على وجه التحديد. يتم أخذ عينات الإشارات التناظرية بواسطة المتحكم الدقيق عبر محول تناظري رقمي (ADC).

الإخراج التناظري: يمكن توليد إشارات تناظرية بواسطة متحكم عبر محول رقمي إلى تناظري (DAC) أو منشئ تعديل عرض النبضة (PWM). ليس كل ميكروكنترولر تشمل DAC لكنها توفر إمكانيات PWM.

في Circuit Programming (ISP): يتيح لك ISP برمجة متحكم أثناء تثبيته في دائرة التطبيق ، بدلاً من الاضطرار إلى إزالته للبرمجة. بروتوكولي ISP الأكثر شيوعًا هما JTAG و SWD.

اللاسلكي: إذا كان المنتج الخاص بك يحتاج إلى إمكانيات لاسلكية ، فهناك ميكروكنترولر متخصصة متوفرة توفر Bluetooth و WiFi و ZigBee وغيرها من المعايير اللاسلكية.

الاتصال التسلسلي

جميع ميكروكنترولر توفر نوعا من الاتصالات التسلسلية. موصوفة أدناه بروتوكولات الاتصالات التسلسلية المختلفة المقدمة عادة مع متحكم دقيق:

مرسل مستقبل غير متزامن عالمي (UART) هو منفذ تسلسلي ينقل الكلمات الرقمية ، عادةً ما يتراوح طولها من 7 إلى 8 بتات ، بين بت البدء وبتة التماثل الاختيارية وواحدة أو وحدتي توقف. يشيع استخدام UART إلى جانب معايير أخرى مثل RS-232 أو RS-485.

UART هو أقدم نوع من الاتصالات التسلسلية. UART هو بروتوكول غير متزامن مما يعني عدم وجود إشارة ساعة. العديد من ميكروكنترولر تشمل أيضا نسخة متزامنة من UART تسمى USART.

المسلسل المحيطي واجهة (SPI): يستخدم SPI للاتصال التسلسلي مسافة قصيرة بين متحكم والأجهزة الطرفية. SPI هو بروتوكول متزامن مما يعني أنه يتضمن إشارة ساعة للتوقيت. SPI هو معيار من 4 أسلاك يتضمن بيانات في ، بيانات خارج ، ساعة ، وإشارات اختيار رقاقة.

Inter Integrated circuit (I2C): I2C مكتوب أيضًا باسم I2C هو ناقل تسلسلي من سلكين يستخدم للاتصالات بين المتحكم الدقيق ورقائق أخرى على اللوحة. مثل SPI ، I2C هو أيضًا بروتوكول متزامن. ومع ذلك ، بخلاف SPI ، يستخدم I2C سطرًا واحدًا لكل من البيانات داخل وخارج البيانات. أيضًا بدلاً من إشارة تحديد شرائح ، يستخدم I2C عنوانًا فريدًا لكل طرفي. يتمتع I2C بميزة استخدام سلكين فقط ، لكنه أبطأ من SPI.

الناقل التسلسلي العالمي (USB) هو معيار مألوف لدى معظم الأشخاص. يعد USB أحد أسرع بروتوكولات الاتصال التسلسلي. يستخدم بشكل عام لتوصيل الأجهزة الطرفية التي تتطلب كميات كبيرة من نقل البيانات.

شبكة منطقة التحكم (CAN) هي معيار اتصال تسلسلي تم تطويره خصيصًا للاستخدام في تطبيقات السيارات.

متحكم ملحوظ النوى

هناك العديد من النوى متحكم التي لديها بعض السمعة وتستحق وصفها. فيما يلي أربعة من أكثرها شيوعًا:

ARM Cortex-M

تعد سلسلة ARM Cortex M فئة 32 بت واحدة من النوى الأكثر شيوعًا والتي تستخدم اليوم. لا يقوم ARM بالفعل بصنع وبيع ميكروكنترولر ، بل يرخصون بنيانهم لصانعي الرقائق الآخرين.

تقدم العديد من الشركات وحدات تحكم دقيقة في Cortex-M بما في ذلك ST Microelectronics و Freescale Semiconductor و Silicon Labs و Texas Instruments و Atmel.

ميكروكنترولر Cortex M series هي خياري المفضل للمنتجات التي سيتم طرحها في السوق. فهي منخفضة التكلفة وقوية ، وتستخدم على نطاق واسع.

8051

تم تطوير متحكم 8051 8 بت من قبل شركة Intel في عام 1980. إنه أقدم وحدة متحكم شائعة الاستخدام حتى اليوم. يتوفر 8051 حاليًا في إصدارات حديثة مُحسّنة تُباع على الأقل من 8 مصنوعات لأشباه الموصلات المختلفة. على سبيل المثال ، تستخدم شريحة Bluetooth منخفضة الطاقة الشائعة من CSR (CSR101x) نواة 8051.

PIC

الموافقة المسبقة عن علم هي عائلة من ميكروكنترولر من رقاقة. أنها تحظى بشعبية كبيرة وتأتي في مجموعة واسعة من الخيارات. يتم تقديم عدد من المسامير ، نمط الحزمة ، واختيار الأجهزة الطرفية على رقاقة في مجموعة لا نهاية لها تقريبا من مجموعات.

Atmel AVR

يشتهر خط متحكم المعروفة باسم AVR من Atmel لكونه العقول في معظم إصدارات Arduino. لذلك بالنسبة للعديد من الصناعيين ، إنه انتقال سهل من Arduino إلى متحكم Atmel AVR. ومع ذلك ، فقد وجدت أنه يمكنك عادة الحصول على أحد النوى الأخرى بأداء مماثل ، أو أفضل ، مقابل عدة دولارات أرخص.

استنتاج

بمجرد اختيار متحكم دقيق ، فإن الخطوة التالية هي تصميم دائرة متحكم وتوصيل جميع الأجهزة الطرفية. سأناقش هذا الموضوع لمقالتي القادمة في هذه السلسلة.

هل تريد معرفة المزيد حول تصميم منتج إلكتروني؟ ثم تحقق من دليلي المفصل المكون من جزأين حول كيفية تطوير المنتج الإلكتروني الجديد والنموذج الأولي له.



قد تكون مهتمة

ما علاقة هذا 2x6 بيوم الأب؟

ما علاقة هذا 2x6 بيوم الأب؟


نقابة صناع Alamance في Maker Faire North Carolina 2013

نقابة صناع Alamance في Maker Faire North Carolina 2013


جولة بصرية مدهشة للرابع صانع السنوي فير نورث كارولينا

جولة بصرية مدهشة للرابع صانع السنوي فير نورث كارولينا


تعليقاتك

تعليقاتك