- Mikrokontroler dan Mikropemproses
- Faktor yang Perlu Dipertimbangkan semasa Memilih MPU atau MCU
- 1. Kuasa Pemprosesan
- 2. Antara muka
- 3. Ingatan
- 4. Kuasa
- Kesimpulannya
Otak peranti tertanam, yang merupakan unit pemprosesan, adalah penentu utama keberhasilan atau kegagalan perangkat dalam menyelesaikan tugas yang dirancang. Unit pemprosesan bertanggungjawab untuk setiap proses yang melibatkan dari input ke sistem, hingga output akhir, sehingga memilih platform yang tepat untuk otak menjadi sangat penting semasa reka bentuk peranti kerana setiap perkara lain akan bergantung pada ketepatan keputusan itu.
Mikrokontroler dan Mikropemproses
Komponen pemprosesan yang digunakan untuk peranti tertanam dapat dibahagikan kepada dua kategori luas; Mikrokontroler dan Mikropemproses.
Mikrokontroler adalah peranti pengkomputeran kecil pada satu cip yang mengandungi satu atau lebih teras pemprosesan, dengan peranti memori yang disertakan bersama port input dan output khas (I / O) yang dapat diprogramkan. Mereka digunakan terutamanya dalam aplikasi di mana hanya tugas berulang yang perlu dilakukan. Kami sudah membincangkan mengenai memilih Mikrokontroler Kanan untuk projek terbenam anda.
Mikropemproses sebaliknya adalah peranti pengkomputeran tujuan umum yang menggabungkan semua fungsi unit pemprosesan pusat pada cip tetapi tidak termasuk periferal seperti memori dan pin input dan output seperti mikrokontroler.
Walaupun pengeluar kini mengubah banyak perkara yang mengaburkan garis antara mikrokontroler dan mikropemproses seperti penggunaan memori pada cip untuk mikropemproses dan kemampuan mikrokontroler untuk menyambung ke memori luaran, perbezaan utama masih wujud antara komponen ini dan pereka akan perlu memilih yang terbaik antara mereka untuk projek tertentu.
Ketahui lebih lanjut mengenai perbezaan antara Mikrokontroler dan Mikropemproses.
Faktor yang Perlu Dipertimbangkan semasa Memilih MPU atau MCU
Sebelum membuat keputusan mengenai arah yang harus dilakukan mengenai perangkat pemprosesan yang akan digunakan untuk reka bentuk produk yang disisipkan, penting untuk mengembangkan spesifikasi reka bentuk. Membangunkan spesifikasi reka bentuk menyediakan jalan untuk pra-reka bentuk peranti yang membantu mengenal pasti secara terperinci, masalah yang harus diselesaikan, bagaimana ia harus diselesaikan, menyoroti komponen yang akan digunakan dan banyak lagi. Ini membantu pereka membuat keputusan umum yang tepat mengenai projek dan membantu menentukan arah mana yang akan dilalui untuk unit pemprosesan.
Beberapa faktor dalam spesifikasi reka bentuk yang perlu dipertimbangkan sebelum memilih antara mikrokontroler dan mikropemproses dijelaskan di bawah.
1. Kuasa Pemprosesan
Kuasa pemprosesan adalah salah satu perkara utama (jika bukan yang utama) yang perlu dipertimbangkan semasa memilih antara mikrokontroler dan mikropemproses. Ini adalah salah satu faktor utama yang menggunakan kecenderungan mikropemproses. Ia diukur dalam DMIPS (Dhrystone Million of Instructions Per Seconds) dan mewakili jumlah arahan yang dapat diproses oleh mikrokontroler atau mikropemproses dalam satu saat. Ini pada dasarnya merupakan petunjuk betapa cepatnya peranti dapat menyelesaikan tugas yang diberikan kepadanya.
Walaupun menentukan kekuatan komputasi yang tepat yang diperlukan oleh reka bentuk anda boleh menjadi tugas yang sangat sukar, tekaan yang tepat dapat dibuat, dengan memeriksa tugas, alat tersebut sedang dibuat untuk dilaksanakan dan apa kehendak komputasi tugas tersebut. Sebagai contoh, pengembangan peranti yang memerlukan penggunaan sistem operasi penuh sama ada Linux tertanam, windows CE atau mana-mana OS yang lain memerlukan daya pemprosesan setinggi 500 DMIPS, terdengar seperti pemproses? Ya. Untuk menambahkannya, menjalankan sistem operasi pada peranti akan memerlukan unit pengurusan memori (MMU) yang akan meningkatkan daya pemprosesan yang diperlukan. Aplikasi peranti yang melibatkan banyak aritmetik juga memerlukan DMIPS yang sangat tingginilai dan semakin banyak perhitungan matematik / numerik yang dilakukan oleh peranti, semakin banyak keperluan reka bentuk condong ke arah penggunaan mikropemproses kerana daya pemprosesan yang diperlukan.
Salah satu implikasi utama kekuatan pemprosesan yang mempengaruhi pilihan antara mikropemproses dan mikrokontroler adalah kerumitan atau kesederhanaan perkara seperti antara muka Pengguna. Adalah wajar untuk mempunyai GUI berwarna-warni dan interaktif walaupun untuk aplikasi yang paling asas. Sebilangan besar perpustakaan yang digunakan dalam membuat antara muka pengguna seperti QT memerlukan daya pemprosesan sebanyak 80 - 100 DMIPS dan semakin banyak animasi, gambar dan kandungan multimedia lain yang akan dipaparkan, semakin banyak daya pemprosesan yang diperlukan. Walau bagaimanapun, antara muka pengguna yang lebih sederhana pada skrin beresolusi rendah memerlukan sedikit daya pemprosesan dan dapat dihidupkan menggunakan mikrokontroler kerana sebilangan besar dari mereka hari ini, dilengkapi dengan antara muka tertanam untuk berinteraksi dengan paparan berbeza
Selain beberapa fungsi teras yang disebutkan di atas, adalah penting untuk menggunakan beberapa kuasa pemprosesan untuk komunikasi dan periferal lain. Walaupun kebanyakan contoh yang diberikan di atas cenderung menyokong penggunaan mikropemproses, secara amnya lebih mahal berbanding dengan mikrokontroler dan akan menjadi berlebihan apabila digunakan dalam penyelesaian tertentu, misalnya menggunakan mikropemproses 500 DMIPS untuk mengautomatikkan bola lampu akan menjadikan kos keseluruhan produk lebih tinggi daripada biasa dan akhirnya boleh menyebabkan kegagalannya di pasaran.
2. Antara muka
Antaramuka yang akan digunakan untuk menghubungkan unsur-unsur produk yang berbeza adalah salah satu faktor yang perlu dipertimbangkan sebelum memilih antara mikrokontroler dan mikropemproses. Penting untuk memastikan unit pemprosesan yang akan digunakan mempunyai antara muka yang diperlukan oleh komponen lain.
Dari sudut kesambungan dan komunikasi misalnya, Sebilangan besar mikrokontroler dan Mikropemproses mempunyai antara muka yang diperlukan untuk menyambung ke peranti komunikasi tetapi apabila periferal komunikasi berkelajuan tinggi seperti antara muka USB 3.0 berkelajuan tinggi, beberapa port Ethernet 10/100 atau port Gigabit Ethernet diperlukan, perkara-perkara kecondongan ke arah Mikroprosesor kerana antara muka yang diperlukan untuk menyokongnya biasanya hanya terdapat pada mereka kerana mereka lebih mampu menangani dan memproses sejumlah besar data dan kelajuan data tersebut dipindahkan.
Kesan protokol yang digunakan untuk antara muka ini pada jumlah memori yang diperlukan untuk firmware harus disahkan kerana cenderung meningkatkan keperluan memori. Ini adalah peraturan umum bahawa reka bentuk berasaskan mikropemproses, diadopsi untuk aplikasi yang memerlukan penyambungan berkelajuan tinggi dengan sejumlah besar data ditukar terutama ketika sistem tersebut melibatkan penggunaan sistem operasi.
3. Ingatan
Kedua-dua peranti pemprosesan data ini mengendalikan memori dan penyimpanan data secara berbeza. Mikrokontroler misalnya dilengkapi dengan peranti memori tetap dan tertanam sementara mikropemproses dilengkapi dengan antara muka yang boleh dihubungkan oleh peranti memori. Dua implikasi utama dari ini adalah;
Kos
Mikrokontroler menjadi penyelesaian yang lebih murah, kerana ia tidak memerlukan penggunaan peranti memori tambahan sementara mikropemproses menjadi penyelesaian yang mahal untuk diadopsi kerana keperluan tambahan ini.
Ingatan Terhad
Memori yang tetap pada mikrokontroler menjadikan jumlah data yang dapat disimpan di dalamnya terhad. Ini adalah keadaan yang tidak berlaku untuk pemproses kerana biasanya disambungkan ke peranti memori luaran. Contoh yang baik ketika batasan ini dapat menjadi masalah adalah ketika mengembangkan firmware untuk peranti. Menambah kilobyte tambahan pada ukuran kod mungkin memerlukan perubahan pada mikrokontroler yang akan digunakan tetapi jika reka bentuknya berdasarkan pemproses, kita hanya perlu mengubah peranti memori. Oleh itu Mikropemproses menawarkan lebih banyak fleksibiliti dengan memori.
Terdapat beberapa faktor lain berdasarkan memori yang perlu dipertimbangkan, salah satunya adalah masa permulaan (boot). Mikroprosesor misalnya menyimpan firmware pada memori luaran (Biasanya memori NAND atau Serial Flash luaran) dan semasa boot, firmware dimuat ke dalam DRAM pemproses. Walaupun ini berlaku dalam beberapa detik, mungkin tidak Ideal untuk aplikasi tertentu. The mikropengawal di pihak yang lain mengambil masa yang kurang.
Untuk pertimbangan kelajuan umum, MCU biasanya menang kerana kemampuannya untuk menangani aplikasi paling kritikal kerana teras pemproses yang digunakan di dalamnya, hakikat bahawa memori disematkan dan firmware yang digunakan dengannya selalu RTOS atau logam kosong C.
4. Kuasa
Perkara terakhir yang perlu dipertimbangkan adalah penggunaan tenaga. Walaupun Mikroprosesor mempunyai mod daya rendah, mod ini tidak sebanyak yang tersedia pada MCU khas dan dengan komponen luaran yang diperlukan oleh reka bentuk berasaskan mikropemproses, sedikit lebih kompleks untuk mencapai mod kuasa rendah. Selain daripada mod kuasa rendah, jumlah kuasa sebenar yang digunakan oleh MCU jauh lebih rendah daripada yang digunakan oleh mikroprosesor, kerana semakin besar kemampuan pemprosesan, semakin banyak jumlah daya yang diperlukan untuk memastikan prosesor tetap aktif.
Oleh itu, pengawal mikro cenderung mencari aplikasi di mana unit pemprosesan kuasa rendah sangat rendah seperti alat kawalan jauh, elektronik pengguna dan beberapa peranti pintar di mana penekanan reka bentuknya adalah pada jangka hayat bateri yang panjang. Mereka juga digunakan di mana tingkah laku yang sangat deterministik diperlukan.
Mikroprosesor di sisi lain sangat sesuai untuk aplikasi industri dan pengguna yang memerlukan sistem operasi, intensif pengiraan dan memerlukan sambungan berkelajuan tinggi atau antara muka pengguna dengan banyak maklumat media.
Kesimpulannya
Beberapa faktor lain ada dan berfungsi sebagai penentu untuk memilih antara dua platform ini dan semuanya berada di bawah prestasi, kemampuan dan anggaran tetapi pemilihan keseluruhan menjadi lebih mudah apabila pra-reka bentuk sistem yang tepat dilaksanakan dan keperluannya dinyatakan dengan jelas. Mikrokontroler kebanyakannya digunakan dalam penyelesaian dengan anggaran BOM yang sangat ketat dan dengan keperluan daya yang ketat sementara, Mikropemproses digunakan dalam aplikasi dengan keperluan pengiraan dan prestasi yang besar.