CC BY
69
УДК 004.312
АНАЛИЗ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ ИХ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ
Литовчук Д. В., Мамшагов А. А.
Донской государственный технический
университет, Ростов-на-Дону, Российская
Федерация
Проанализирована возможность
применимости микроконтроллеров в системах управления. Рассмотрены характеристики популярного микроконтроллера. Полученные результаты могут быть использованы при разработке устройств контроля и управления. Ключевые слова: микроконтроллер, управление, микросхема, программирование.
UDC 004.312
ANALYSIS OF MICROCONTROLLERS FOR THEIR USE IN CONTROL SYSTEMS
Litovchuk D. V., Mamshagov A. A.
Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russian Federation
[email protected] [email protected]
The article analyzes the applicability of microcontrollers in control systems. The characteristics of a popular microcontroller are considered. The results can be used in the development of control devices.
Keywords: microcontroller, control, chip, programming.
Введение. В настоящее время на рынке автомобильного оборудования существует большое количество устройств питания, всевозможные пуско-зарядные станции (ПЗС) и т.д. Для уменьшения затрат автосервисы стремятся приобрести универсальные зарядные устройства, которые должны иметь возможность управления выходными параметрами. Для решения этой задачи, в большинстве случаев, используются микроконтроллеры (МК).
Поиск подходящих решений на рынке микроконтроллеров
После выхода на рынок первых микроконтроллеров их развитие пошло по двум главным направлениям. С одной стороны, это мощные микросхемы, обладающие большим запасом памяти, большими размерами и использующие сложный набор команд. С другой стороны, это микроконтроллеры имеющие малые размеры и возможность управления несложными периферийными устройствами. Существенная разница заключается в цене. Мощные микросхемы, типа процессоров Core, стоят несколько сотен долларов, в то время как однокристальные МК стоят от 1 до 20 долларов [1-5].
Революцией в мире микроконтроллеров принято считать 1996 год, когда компания Atmel выпустила линейку чипов на прогрессивном ядре AVR. Главной их отличительной особенностью является быстродействие МК и привлекательная цена [1-7].
Микроконтроллеры типа AVR
Микроконтроллеры AVR подразделяются на несколько семейств: Tiny AVR; Mega AVR; Mega AVR (специальной серии).
Микроконтроллеры первого семейства относятся к бюджетным решениям. Они обладают малым количеством Flash-памяти и малым количеством выводов. Применяются в основном для управления различными датчиками.
Микроконтроллеры Mega имеют большое количество выводов, что позволяет подключать развитую систему периферийных устройств. Они обладают большими запасами памяти данных и памяти программ. Используются в сложных измерительных приборах и контроллерах периферийных устройств. Имеют возможность внутрисхемного программирования [2].
На момент своего выхода на рынок 32-х разрядные микроконтроллеры имели относительно высокую стоимость. Но на сегодняшний все изменилось. Сегодня существенной разницей между 8-ми и 32-х разрядными МК является конечная стоимость готовой системы, которая включает в себя периферийные устройства. Как правило, 32-х разрядный микроконтроллер содержит в себе большое количество этих устройств, нежели 8-ми разрядный [7].
Характеристики микроконтроллера
В качестве примера рассмотрим микроконтроллер EFM32ZG компании Silicon Labs (рис. 1.) Основные характеристики: Ядро Cortex-М0 платформы ARM процессора Высокопроизводительный 32-разрядный процессор до 24 МГц Контроллер прерываний 32КБ Flash 4 КБ ОЗУ
До 37 общецелевых выводов До 16 асинхронных внешних прерываний 2 х 16-разрядный таймер / счетчик 2x3 каналы PWM
1 х 24-разрядный счетчик реального времени 1 х 16-разрядный счетчик импульсов Таймер с выделенным RC-генератором Интерфейс UART/интерфейс Низкое потребление энергии по UART Интегрированный датчик температуры Ток в диапазоне между 0,05 и 64 МКА 1х Аналоговый Компаратор Компаратор Напряжения Питания
2-контактный последовательный вход отладки интерфейса Диапазон температур -40 до 85 °C Электропитание 1,98 до 3,8 В
Рис. 1. Структурная схема микроконтроллера EFM32ZG
Заключение. Данная микросхема дает хорошее представление о 32-х разрядных микроконтроллерах. Как выяснилось, оптимальным решением в сегменте систем контроля и управления является использование 32-х разрядных микроконтроллеров, так как они имеют низкую стоимость и высокий функциональный набор. Использование 8-ми и 16-ти разрядных систем имеет смысл лишь при жестких требованиях к энергопотреблению.
Библиографический список
1. Семенов, Б. Ю. Микроконтроллеры MSP430: первое знакомство \ Б. Ю. Семенов. — Москва : Солон-пресс, 2006. — 128 с.
2. Евстифеев, А. В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя / А. В. Евстифеев. — Москва : Додэка XXI. — 2007. — 592 с.
3. Трамперт, В. AVR-RISC микроконтроллеры / В. Трамперт. — Пер. с нем. — Киев : МК-Пресс, 2006. —464 с.
4. Тавернье, К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения. Справочник / К. Тавернье. — Пер. с фр. — Москва : ДМК Пресс, 2004. — 272 с.
5. Предко, М. Справочник по PIC-микроконтроллерам / М. Предко. — Пер. с англ. — Москва : ДМК Пресс, 2006. — 512 с.
6. Сравнительный анализ микроконтроллеров с ядром ARM [Электронный ресурс] / Компэл. — Режим доступа : www.compel.ru (дата обращения :23.03.2019).
7. Сравнительный анализ современных 8- и 32-разрядных микроконтроллеров / Fineprint. — Режим
[Электронный ресурс] обращения :23.03.2019).
доступа : https://fineprint.com/ (дата
