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為產(chǎn)品選擇正確的微控制器可能是項(xiàng)令人怯步的任務(wù)。您不僅要思考許多技術(shù)特性，還要考慮成本和備貨時(shí)間等會(huì)削弱項(xiàng)目的業(yè)務(wù)方面問(wèn)題。在項(xiàng)目初期，您會(huì)有立即動(dòng)手的沖動(dòng)，想要在商定系統(tǒng)的細(xì)節(jié)之前開(kāi)始選擇微控制器。這當(dāng)然是糟糕的想法。在對(duì)微控制器進(jìn)行任何思考之前，硬件和軟件工程師應(yīng)當(dāng)先制定出系統(tǒng)的高水平規(guī)格，畫(huà)好框圖和流程圖，只有這時(shí)才有充足的信息對(duì)微控制器選擇做出理性的決定。達(dá)到這一階段時(shí)，可以遵循 10 個(gè)簡(jiǎn)單步驟，確保做出正確的選擇。

第 1 步：?jiǎn)纹瑱C(jī)制定所需硬件接口列表

利用總體硬件框圖，制定一份微控制器需要支持的所有外部接口列表。需要列出的接口類型一般有兩種。第一種接口是通信接口，包括 USB、I2C、SPI 和 UART 等外設(shè)接口。如果應(yīng)用需要 USB 或某種形式的以太網(wǎng)，則記下特別備注。這些接口對(duì)微控制器需要支持的程序空間大小有重大影響。第二種接口是數(shù)字輸入和輸出、模擬至數(shù)字輸入，以及 PWM 接口等。這兩種接口類型將指出微控制器需要的引腳數(shù)。圖 1 顯示了一個(gè)通用示例框圖，其中列出了 i/o 要求。

 

第 2 步：?jiǎn)纹瑱C(jī)檢查軟件架構(gòu)

軟件架構(gòu)和要求對(duì)微控制器的選擇有著重大影響。處理要求的輕重程度決定是使用 80 MHz DSP 還是 8 MHz 8051。與硬件一樣，應(yīng)記下所有重要的要求。例如，有沒(méi)有任何算法需要浮點(diǎn)數(shù)學(xué)？有沒(méi)有任何高頻控制回路或傳感器？估計(jì)各項(xiàng)任務(wù)需要的時(shí)間和頻率。對(duì)所需的處理能力在數(shù)量級(jí)上有大致概念。所需計(jì)算能力的大小是微處理器架構(gòu)和頻率的最大要求之一。

 

第 3 步：?jiǎn)纹瑱C(jī)選擇架構(gòu)

利用第 1 步和第 2 步中的信息，工程師應(yīng)能夠?qū)λ璧募軜?gòu)有個(gè)初步的想法。應(yīng)用是否能通過(guò) 8 位架構(gòu)實(shí)現(xiàn)？16 位呢？還是需要 32 位 ARM 核心？在應(yīng)用和所需的軟件算法之間，這些問(wèn)題將開(kāi)始匯總為一個(gè)解決方案。不要忘了可能的未來(lái)要求和功能擴(kuò)展。不能僅因?yàn)?/span> 8 位微控制器能滿足您現(xiàn)在的要求，就不去為了未來(lái)的功能或易用性而考慮 16 位微控制器。請(qǐng)記住，微控制器選擇可以是一個(gè)迭代過(guò)程。您可能會(huì)在此步驟中選擇 16 位期間，而在稍后的步驟中發(fā)現(xiàn) 32 位 ARM 部件更加適合。這一步只是讓工程師確定正確的前進(jìn)方向。

 

第 4 步：?jiǎn)纹瑱C(jī)確定存儲(chǔ)器需求

對(duì)任何微控制器而言，閃存和 RAM 都是兩個(gè)非常重要的組成部分。確保不會(huì)出現(xiàn)程序空間不足，或者說(shuō)可變空間肯定是最優(yōu)先考慮的。選擇部件時(shí)，很容易會(huì)選擇具有過(guò)多功能的部件，而不是功能不足的部件。到設(shè)計(jì)的末尾時(shí)，發(fā)現(xiàn)需要 110% 的空間或者需要削減些功能，這并不是什么出格的事。畢竟，您總是會(huì)開(kāi)頭想要多一些，然后轉(zhuǎn)到同一芯片家族中限制稍多一些的部件。利用應(yīng)用中包含的軟件架構(gòu)和通信外設(shè)，工程師就能估算該應(yīng)用所需的閃存和 RAM 大小。記得給功能擴(kuò)展和后續(xù)版本留些空間！這可為未來(lái)省卻許多麻煩。

 

第 5 步：開(kāi)始尋找微控制器單片機(jī)

現(xiàn)在對(duì)微控制器的特性要求有了更好的了解，可以開(kāi)始搜尋工作了！一個(gè)能作為良好起點(diǎn)的地方是 Arrow、Avnet 或 Future Electronics 等微控制器供應(yīng)商。與 FAE 談?wù)勀膽?yīng)用和要求，很多時(shí)候他們可以推薦既尖端新穎又滿足要求的新部件。只是要記住，他們可能會(huì)有在當(dāng)下推廣某一系列微控制器的壓力！

下一個(gè)最佳地方是您已經(jīng)熟悉的芯片供應(yīng)商。例如，如果您過(guò)去使用過(guò)某些微芯片部件，并與供應(yīng)商關(guān)系不錯(cuò)，那就從他們的網(wǎng)站開(kāi)始搜索。大多數(shù)芯片供應(yīng)商擁有搜索引擎，您可以輸入自己的外設(shè)集、I/O 和功率要求，而后它將縮小符合條件的部件列表。從該列表，工程師就能繼續(xù)選擇微控制器。

 

第 6 步：?jiǎn)纹瑱C(jī)檢查成本和功率限制

此時(shí)，挑選過(guò)程已經(jīng)得出幾個(gè)潛在候選者。現(xiàn)在是檢查功率要求和部件成本的大好時(shí)機(jī)。如果設(shè)備將通過(guò)電池供電并屬于移動(dòng)類型，那么確保部件具有低功耗是頭等大事。如果部件不滿足功耗要求，則應(yīng)將它們從列表中剔除，直到選定符合條件的為止。也不要忘了檢查處理器的單價(jià)。雖然許多部件的批發(fā)價(jià)已穩(wěn)定在 1 美元左右，但如果部件為高度專業(yè)化或者屬于高端處理器，那么其單價(jià)可能非常重要。不要忘了這一關(guān)鍵因素。

 

第 7 步：檢查部件單片機(jī)供貨情況

確定備選部件清單后，現(xiàn)在可以開(kāi)始查看部件的供貨情況了。需要記住以下幾點(diǎn)：部件的備貨周期是多少？是否多家分銷商都保有庫(kù)存？或者需要 6–12 周的備貨周期？您對(duì)供貨有什么要求？您不希望陷入大訂單困境之中，而必須等待三個(gè)月時(shí)間來(lái)履行訂單。接著一個(gè)問(wèn)題是部件的新舊程度以及是否在您產(chǎn)品的生命周期內(nèi)保持供貨。如果您的產(chǎn)品要在 10 年內(nèi)供應(yīng)，那么您就要尋找制造商保證在 10 年內(nèi)生產(chǎn)的部件。

 

第 8 步：?jiǎn)纹瑱C(jī)選擇開(kāi)發(fā)套件

在選擇新的微控制器時(shí)，最美妙的階段之一是尋找可以研究的開(kāi)發(fā)套件，并了解該控制器的內(nèi)部運(yùn)作機(jī)制。一旦工程師確定了中意的部件后，他們應(yīng)當(dāng)調(diào)查有哪些開(kāi)發(fā)套件可用。如果沒(méi)有可用的開(kāi)發(fā)套件，那么很有可能所選部件不是最佳的選擇，那時(shí)應(yīng)當(dāng)后退幾步來(lái)找到更好的部件。現(xiàn)在，大多數(shù)開(kāi)發(fā)套件的價(jià)格在 100 美元以內(nèi)。如果超過(guò)這一價(jià)格（除非它設(shè)計(jì)為用于多個(gè)處理器模塊），那就顯然太高。其他部件可能更為合適。

 

第 9 步：?jiǎn)纹瑱C(jī)調(diào)查編譯器和工具

選定開(kāi)發(fā)套件基本上就落實(shí)了微控制器選擇。最后要考慮的是檢查可用的編譯器和工具。大多數(shù)微控制器提供多種編譯器、示例代碼和調(diào)試工具選項(xiàng)。務(wù)必要準(zhǔn)備好用于該部件的所有必要工具，這點(diǎn)非常重要。沒(méi)有正確的工具，開(kāi)發(fā)過(guò)程可能會(huì)變得冗長(zhǎng)乏味而代價(jià)高昂。

 

第 10 步：?jiǎn)纹瑱C(jī)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)

即便選定了微控制器，也不代表一成不變了。通常，拿到開(kāi)發(fā)套件后，還需要很久才會(huì)得到第一個(gè)原型硬件。此時(shí)可以構(gòu)建測(cè)試電路并與微控制器接口。選擇高風(fēng)險(xiǎn)部件，讓它們?cè)陂_(kāi)發(fā)套件上工作。您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)之前認(rèn)為很不錯(cuò)的部件存在一些未預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題，而不得不去選擇其他微控制器。在任何情形中，早期實(shí)驗(yàn)將能確保您做出正確的選擇，而且有必要變動(dòng)時(shí)，影響也會(huì)最小