Zaloguj się
Wszystkie
14 lutego 2025
45
Micros sp.j. W. Kędra i J. Lic
Rodziny AVR DD, DA i DB
Pomimo ekspansji mikrokontrolerów 32-bitowych – w tym przede wszystkim tych opartych na architekturze ARM lub RISC-V – układy 8-bitowe wciąż mają się doskonale. Mało tego – na rynku pojawiają się co pewien czas nowi przedstawiciele 8-bitowców i nic nie wskazuje na to, by ów stan rzeczy miał się w najbliższym czasie zmienić. Powód jest prosty – w wielu aplikacjach stosowanie procesorów 32-bitowych nie ma większego sensu, gdyż zamiast zapotrzebowania na dużą moc obliczeniową dużo ważniejsze okazują się diametralnie inne parametry: stabilność, odporność na zakłócenia, mały pobór mocy, zoptymalizowane peryferia analogowe czy wreszcie możliwość wsparcia rdzenia przez elastyczne bloki programowalne, działające niezależnie od samego CPU i realizujące rozmaite funkcje sterujące.
Wszystkie powyższe założenia z powodzeniem realizuje rodzina mikrokontrolerów AVR DD (rysunek 1). Jej intensywny rozwój w ostatnich latach wskazuje wyraźnie, że firma Microchip dostrzega luki w obecnym rynku mikrokontrolerów i skutecznie zapełnia je swoją ofertą. W przypadku mniej wymagających (zarówno pod względem rozmiaru wbudowanej pamięci Flash, jak i liczby pinów GPIO) aplikacji dobrym wyborem będą układy z serii AVR16DD, AVR32DD oraz AVR64DD – oznaczenie liczbowe określa pojemność pamięci nieulotnej, wyrażoną w kilobajtach. Po literach „DD” występuje natomiast kolejne oznaczenie cyfrowe, tym razem specyfikujące liczbę pinów obudowy. Dostępne kombinacje mają po 14, 20, 28 lub 32 piny, co przekłada się na liczbę linii GPIO równą odpowiednio: 11/10, 17/16, 23/22 lub 27/26 – w zależności od tego, czy linia PF6 jest używana jako zwykłe wejście GPIO, czy też jako RESET.
Każda z kombinacji dostępnych w ramach rodziny AVR DD jest wyposażona w 256 B pamięci EEPROM oraz 2, 4 lub 8 kB pamięci SRAM. W strukturze układów (rysunek 2) znalazły się oczywiście 12- i 16-bitowe timery/liczniki sprzętowe, zegar czasu rzeczywistego (RTC), interfejsy USART, SPI i TWI, a także 12-bitowe przetworniki ADC, 10-bitowe konwertery DAC, detektory przejścia przez zero (ZCD), timery typu watchdog czy wreszcie złożony system obsługi zdarzeń (EVSYS).
Cechę charakterystyczną, która rozsławiła układy AVR DD, komórki „gumowej logiki” – programowalne bloki cyfrowe oparte na tablicach LUT i pozwalające na wykonywanie złożonych zadań związanych m.in. z obsługą GPIO w sposób całkowicie uniezależniony od rdzenia, a co za tym idzie – w pełni równolegle z jego bieżącą pracą.
Nieco zbliżona idea przyświecała konstruktorom z firmy Microchip podczas opracowywania układów AVR128DA i AVR128DB. Obydwie serie oferują już programistom znacznie większą pamięć Flash (128 kB) oraz naprawdę przyzwoitą ilość pamięci SRAM (16 kB). Warto wspomnieć, że omawiane procesory ułatwiają implementację systemów wymagających spełnienia rygorystycznych norm w zakresie bezpieczeństwa funkcjonalnego, co ma szczególne znaczenie m.in. w przemyśle motoryzacyjnym.
STM32 – niekwestionowany lider na rynku procesorów ARM
Firma ST Microelectronics już od kilkunastu lat jest jednym z najsilniejszych graczy na rynku mikrokontrolerów z rdzeniem ARM. To właśnie w portfolio ST można znaleźć układy odpowiadające na zapotrzebowanie niemal wszystkich sektorów rynku elektronicznego – od ultraenergooszczędnych mikrokontrolerów do urządzeń przenośnych i ubieralnych oraz systemów IoT, poprzez mainstreamowe układy o silnie ugruntowanej pozycji rynkowej, aż po wydajne mikrokontrolery i procesory aplikacyjne. Przegląd wszystkich dostępnych obecnie grup mikrokontrolerów (z pominięciem wydajnych, w większości wielordzeniowych procesorów, zoptymalizowanych do obsługi wysokopoziomowych systemów operacyjnych) można zobaczyć na infografice (rysunek 3).
Układy energooszczędne należą do serii STM32L0, U0, L4, L4+, L5 oraz U5. W zależności od wersji mogą one pracować z taktowaniem do 32...160 MHz, pokrywają więc pełny zakres potencjalnych aplikacji urządzeń ULP. Seria Mainstream obejmuje nie tylko kultowe już układy STM32F1 (od których zaczęła się historia rdzeni ARM w implementacji ST Microelectronics), ale także znacznie prostsze rodziny STM32C0, G0 oraz F0 jak i bardziej rozbudowane F3 i G4. Najszybsze modele mogą pracować z taktowaniem do 170 MHz, a bogate wyposażenie peryferyjne pozwala na realizację rozbudowanych interfejsów użytkownika, zaawansowanej łączności przewodowej w zastosowaniach przemysłowych i motoryzacyjnych, czy też precyzyjnych systemów mixed-signal (do tych ostatnich szczególnie polecane są rodziny F3 i G4).
W segmencie najbardziej wydajnych mikrokontrolerów STM32 prym wiodą rodziny H5, F7 i H7 – częstotliwość taktowania tych ostatnich dochodzi nawet do 600 MHz. Ostatnio firma ST Microelectronics wprowadziła na rynek jeszcze wydajniejsze jednostki z serii STM32N6 – ich taktowanie może odbywać się z częstotliwością do 800 MHz, ale nie to stanowi o największej sile tych procesorów. W ich strukturze znalazł się bowiem koprocesor wspierający obliczenia związane z realizacją algorytmów sztucznej inteligencji (NPU), przez co rodzina STM32N6 szturmem wdarła się na rynek rozwiązań tzw. przetwarzania brzegowego (edge computing). W aplikacjach o nieco mniejszym zapotrzebowaniu na moc obliczeniową wciąż doskonale sprawdzają się serie STM32F2 i F4, o ugruntowanej pozycji rynkowej i doskonałym wyposażeniu peryferyjnym.
Warto także dodać, że wśród procesorów STM32 znalazły się aż cztery serie przeznaczone do realizacji projektów urządzeń bezprzewodowych. Rodziny STM32WL, WB0, WB oraz WBA integrują w strukturze układów nie tylko sam rdzeń wraz z „otoczeniem” (peryferiami analogowymi i cyfrowymi oraz zestawem pamięci), ale także kompletne transceivery umożliwiające implementację różnorodnych protokołów komunikacji radiowej i to bez konieczności stosowania zewnętrznych modułów bezprzewodowych. Do działania transceiverów wystarczy bowiem kilka niezbędnych elementów pasywnych, co niebywale upraszcza projekt PCB i redukuje koszty BOM.
APM32 – budżetowe mikrokontrolery ARM z oferty firmy GEEHY Semiconductor
Pandemia COVID-19 wstrząsnęła rynkiem półprzewodników, powodując dramatyczne ograniczenia w dostępności kluczowych podzespołów. Do poprawy sytuacji znacznie przyczyniła się działalność firmy GEEHY Semiconductor, która wprowadziła do swojej oferty układy kompatybilne z wybranymi procesorami należącymi do rodzin STM32F0, F1 czy też F4 (rysunek 4) na zasadzie FFF (Form--Fit-Function).
Choć układy z serii APM32 nie są bezpośrednimi zamiennikami znanych MCU od ST Microelectronics, to kompatybilność układu wyprowadzeń oraz przypisania funkcji GPIO sprawia, że zastosowanie APM32 w miejsce STM32 nie wiąże się z koniecznością przeprojektowywania całego urządzenia – konieczne jest jedynie dostosowanie oprogramowania wbudowanego, co nie stanowi jednak większej przeszkody dla producentów elektroniki. Należy dodać, że GEEHY Semiconductor jest oficjalnym partnerem firmy ARM, stąd firmy planujące przestawienie produkcji na użycie omawianych układów nie muszą obawiać się problemów z dostępnością MCU czy też jakimikolwiek kwestiami natury prawnej. Dowodem na ugruntowaną pozycję rynkową chińskiego koncernu półprzewodnikowego jest fakt zastosowania jego produktów w urządzeniach tak znanych marek, jak chociażby Philips, IKEA, GM, BMZ, TTI, Nestle czy też... Gibson Guitars.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
