12 especificaciones a tener en cuenta al elegir un microcontrolador para su producto - 💡 Fix My Ideas

12 especificaciones a tener en cuenta al elegir un microcontrolador para su producto

12 especificaciones a tener en cuenta al elegir un microcontrolador para su producto


Autor: Ethan Holmes, 2019

La gran mayoría de los productos electrónicos requieren un microcontrolador o microprocesador para servir como el cerebro. Para los productos avanzados que necesitan capacidades de procesamiento de alta velocidad (es decir, un teléfono inteligente o una tableta), se necesita un microprocesador; de lo contrario, un microcontrolador suele ser la mejor solución. Como ejemplos, un Arduino se basa en un microcontrolador y una Raspberry Pi en un microprocesador.

Lo más probable es que su diseño electrónico vaya a necesitar un microcontrolador. En general, se puede pensar en un microcontrolador como una computadora integrada en un solo circuito integrado que contiene un procesador, memoria y varios periféricos. Hay muchas opciones para los microcontroladores, tal vez un número abrumador de opciones.

Aunque una búsqueda en Google podría guiarlo en la dirección correcta, le recomiendo que busque microcontroladores en los principales distribuidores de componentes electrónicos como Digikey, Arrow y Mouser. Esto le permitirá limitar su búsqueda a solo los microcontroladores que están activamente disponibles. También le permite comparar rápidamente los precios.

Al comienzo de un proyecto, es una buena idea dibujar un diagrama de bloques del sistema que usted visualiza. ¿Qué tipo de cosas vas a conectar al microcontrolador?

Un diagrama de bloques del sistema es invaluable para esta planificación temprana y puede decirle cuántos pines de entrada y salida (E / S) y puertos de comunicación serie son necesarios para el proyecto.

Los microcontroladores pueden incluir una amplia variedad de periféricos. La siguiente lista son algunas de las características que se pueden encontrar en los microcontroladores modernos.

Memoria: la mayoría de los microcontroladores disponibles en la actualidad incluyen FLASH incorporado y memoria RAM. FLASH es una memoria no volátil utilizada para el almacenamiento de programas, y la RAM es una memoria volátil utilizada para el almacenamiento temporal. Algunos microcontroladores también incluyen memoria EEPROM para almacenar datos de forma permanente.

Entrada y salida de propósito general digital (GPIO): estos son pines de nivel lógico utilizados para entrada y salida. En general, pueden hundirse o abastecerse hasta unas pocas decenas de millas por hora y pueden configurarse como drenaje abierto o empuje.

Entrada analógica: la mayoría de los microcontroladores tienen la capacidad de leer con precisión una tensión analógica. Las señales analógicas son muestreadas por el microcontrolador a través de un convertidor analógico a digital (ADC).

Salida analógica: el microcontrolador puede generar señales analógicas a través de un convertidor de digital a analógico (DAC) o de modulación de ancho de pulso (PWM). No todos los microcontroladores incluyen un DAC, pero sí ofrecen capacidades PWM.

En la Programación de circuitos (ISP): ISP le permite programar un microcontrolador mientras está instalado en el circuito de la aplicación, en lugar de tener que retirarlo para la programación. Los dos protocolos ISP más comunes son JTAG y SWD.

Inalámbrico: si su producto necesita capacidades inalámbricas, hay microcontroladores especializados disponibles que ofrecen Bluetooth, WiFi, ZigBee y otros estándares inalámbricos.

Comunicación serial

Todos los microcontroladores proporcionan algún tipo de comunicación serial. A continuación se describen los diversos protocolos de comunicación en serie que comúnmente se ofrecen con los microcontroladores:

El transmisor de receptor asíncrono universal (UART) es un puerto serie que transmite palabras digitales, generalmente de 7 a 8 bits, entre un bit de inicio y un bit de paridad opcional y uno o dos bits de parada. Un UART se usa comúnmente junto con otros estándares como RS-232 o RS-485.

UART es el tipo más antiguo de comunicación serie. UART es un protocolo asíncrono que significa que no hay señal de reloj. Muchos microcontroladores también incluyen una versión síncrona de un UART llamado USART.

Interfaz periférica en serie (SPI): SPI se utiliza para la comunicación en serie a corta distancia entre el microcontrolador y los periféricos. SPI es un protocolo síncrono que significa que incluye una señal de reloj para la temporización. SPI es un estándar de 4 hilos que incluye señales de entrada de datos, salida de datos, reloj y selección de chip.

Circuito integrado (I2C): I2C también escrito como I2C es un bus serie de 2 hilos que se usa para las comunicaciones entre el microcontrolador y otros chips en la placa. Al igual que SPI, I2C también es un protocolo síncrono. Sin embargo, a diferencia de SPI, I2C usa una sola línea para la entrada y salida de datos. Además, en lugar de una señal de selección de chip, I2C utiliza una dirección única para cada periférico. I2C tiene la ventaja de usar solo 2 cables, pero es más lento que SPI.

El bus serie universal (USB) es un estándar que es familiar para la mayoría de las personas. USB es uno de los protocolos de comunicación serial más rápidos. Generalmente se usa para conectar periféricos que requieren grandes cantidades de transferencia de datos.

La red de área del controlador (CAN) es un estándar de comunicación en serie desarrollado específicamente para su uso en aplicaciones automotrices.

Núcleos notables del microcontrolador

Hay varios núcleos de microcontroladores que tienen cierta notoriedad y vale la pena describirlos. A continuación se presentan cuatro de los más comunes:

BRAZO Cortex-M

La serie ARM Cortex M de 32 bits es uno de los núcleos de microcontroladores más utilizados en la actualidad. ARM no fabrica ni vende microcontroladores, sino que licencia su arquitectura a otros fabricantes de chips.

Muchas compañías ofrecen microcontroladores Cortex-M que incluyen ST Microelectronics, Freescale Semiconductor, Silicon Labs, Texas Instruments y Atmel.

Los microcontroladores de la serie Cortex M son mi opción favorita para los productos que se lanzarán al mercado. Son de bajo costo, potentes y ampliamente utilizados.

8051

El microcontrolador 8051 de 8 bits fue desarrollado por Intel en 1980. Es el núcleo de microcontrolador más antiguo que todavía se usa en la actualidad. El 8051 está actualmente disponible en versiones modernas mejoradas vendidas por al menos 8 fabricantes diferentes de semiconductores. Por ejemplo, el popular chip Bluetooth Low-Energy de CSR (CSR101x) utiliza un núcleo 8051.

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El PIC es una familia de microcontroladores de Microchip. Son muy populares y vienen en una amplia gama de opciones. El número de pines, el estilo del paquete y la selección de periféricos en chip se ofrecen en una variedad casi infinita de combinaciones.

Atmel AVR

La línea de microcontroladores conocida como AVR de Atmel es más conocida por ser el cerebro en la mayoría de las versiones de Arduino. Así que para muchos fabricantes es una transición fácil de un Arduino a un microcontrolador AVR de Atmel. Sin embargo, he encontrado que normalmente puede obtener uno de los otros núcleos con un rendimiento similar, o mejor, por varios dólares más baratos.

Conclusión

Una vez que haya seleccionado el microcontrolador, el siguiente paso es diseñar el circuito del microcontrolador y conectar todos los periféricos. Estaré discutiendo ese tema para mi próximo artículo en esta serie.

¿Quieres aprender más sobre el diseño de un producto electrónico? Luego revise mi guía detallada de dos partes Cómo desarrollar y prototipo de un nuevo producto electrónico.



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