Pasirinkimas tarp mikrovaldiklio ir mikroprocesoriaus

Įterptojo įrenginio, kuris yra apdorojimo blokas, smegenys yra pagrindinis veiksnys, lemiantis įrenginio sėkmę ar nesėkmę atliekant užduotį (-es), kuriai jis yra skirtas. Duomenų apdorojimo blokas yra atsakingas už kiekvieną procesą, susijusį nuo įvesties į sistemą, iki galutinės išvesties, taigi tinkamos smegenų platformos pasirinkimas tampa labai svarbus kuriant prietaisą, nes visi kiti dalykai priklausys nuo to sprendimo tikslumo.

Mikrovaldiklis ir mikroprocesorius

Įterptųjų įrenginių apdorojimo komponentus galima suskirstyti į dvi plačias kategorijas; Mikrovaldikliai ir mikroprocesoriai.

Mikrovaldikliai yra nedideli skaičiavimo įrenginiai vienoje mikroschemoje, turintys vieną ar daugiau apdorojimo šerdžių, su atminties įtaisais, įdėtais kartu su programuojamais specialiosios ir bendrosios paskirties įvesties ir išvesties (I / O) prievadais. Jie naudojami ypač tose programose, kur reikia atlikti tik specifines pasikartojančias užduotis. Mes jau diskutavome apie tinkamo mikrovaldiklio pasirinkimą jūsų įterptiesiems projektams.

Kita vertus, mikroprocesoriai yra bendrosios paskirties skaičiavimo įtaisai, integruojantys visas lusto centrinio procesoriaus funkcijas, tačiau neapimantys periferinių įrenginių, tokių kaip atmintis ir įvesties bei išvesties kaiščiai, pavyzdžiui, mikrovaldiklis.

Nors gamintojai dabar keičia daugybę dalykų, kurie ištrina ribą tarp mikrokontrolerių ir mikroprocesorių, pvz., Atminties naudojimas lustuose mikroprocesoriams ir mikrokontrolerių galimybė prisijungti prie išorinės atminties, vis dar egzistuoja pagrindiniai šių komponentų skirtumai ir dizaineris reikia pasirinkti geriausią iš jų konkrečiam projektui.

Sužinokite daugiau apie skirtumą tarp mikrovaldiklio ir mikroprocesoriaus.

Veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti renkantis MPU arba MCU

Prieš priimant sprendimą dėl įterpto gaminio projektavimui naudojamo apdorojimo įrenginio krypties, svarbu parengti projekto specifikacijas. Parengus projektavimo specifikacijas, galima iš anksto suprojektuoti prietaisą, kuris padeda išsiaiškinti išspręstiną problemą, jos sprendimą, išryškina naudojamus komponentus ir dar daugiau. Tai padeda dizaineriui priimti pagrįstus bendruosius sprendimus dėl projekto ir padeda nustatyti, kuria kryptimi reikia važiuoti perdirbimo įrenginiui.

Kai kurie projektavimo specifikacijos veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti prieš renkantis tarp mikrovaldiklio ir mikroprocesoriaus, aprašyti toliau.

1. Apdorojimo galia

Duomenų apdorojimo galia yra vienas iš pagrindinių (jei ne pagrindinių) dalykų, į kuriuos reikia atsižvelgti renkantis tarp mikrovaldiklio ir mikroprocesoriaus. Tai vienas iš pagrindinių veiksnių, linkstančių naudoti mikroprocesorius. Jis matuojamas DMIPS (Dhrystone Million of Instructions Per Seconds) ir nurodo instrukcijų, kurias per sekundę gali apdoroti mikrovaldiklis arba mikroprocesorius, skaičių. Iš esmės tai rodo, kaip greitai įrenginys gali atlikti jam priskirtą užduotį.

Nors tikslios jūsų projektui reikalingos skaičiavimo galios nustatymas gali būti labai sudėtinga užduotis, galima spėti, kad išnagrinėjus užduotį (-is), kuriamas prietaisas yra sukurtas ir kokie gali būti tų užduočių skaičiavimo reikalavimai, galima mokytis. Pvz., Norint sukurti įrenginį, kuriam reikalinga visa operacinė sistema, arba įterptoji „Linux“, „Windows CE“ ar bet kuri kita OS, reikalinga net 500 DMIPS apdorojimo galia, kuri skambėtų kaip procesorius? Taip. Norint jį pridėti, norint paleisti operacinę sistemą įrenginyje, reikės atminties valdymo bloko (MMU), kuris padidins reikiamą apdorojimo galią. Įrenginių programoms, kuriose atliekama daug aritmetikos, taip pat reikalingas labai didelis DMIPSreikšmes ir kuo daugiau matematikos / skaitinių skaičiavimų turi atlikti prietaisas, tuo labiau projektavimo reikalavimai pakrypsta link mikroprocesoriaus dėl reikalingos apdorojimo galios.

Dar viena pagrindinė duomenų apdorojimo galios reikšmė, turinti įtakos pasirinkimui tarp mikroprocesorių ir mikrovaldiklių, yra tokių dalykų kaip vartotojo sąsajos sudėtingumas ar paprastumas. Šiais laikais pageidautina turėti spalvingas ir interaktyvias GUI net ir pagrindinėms programoms. Daugumai bibliotekų, naudojamų kuriant vartotojo sąsajas, pvz., QT, reikalinga 80–100 DMIPS apdorojimo galia ir kuo daugiau animacijų, vaizdų ir kito daugialypės terpės turinio bus rodoma, tuo daugiau reikalingos apdorojimo galios. Tačiau paprastesnėms vartotojo sąsajoms mažos skiriamosios gebos ekranuose reikia mažai apdorojimo galios ir jas galima maitinti naudojant mikrovaldiklius, nes šiais laikais nemažai jų yra su įterptosiomis sąsajomis, kad galėtų sąveikauti su skirtingais ekranais.

Be kai kurių aukščiau paminėtų pagrindinių funkcijų, svarbu rezervuoti tam tikrą apdorojimo galią ryšiams ir kitiems periferiniams įrenginiams. Nors dauguma pirmiau pateiktų pavyzdžių paprastai palaiko mikroprocesorių naudojimą, jie paprastai yra brangesni, palyginti su mikrovaldikliais, ir bus per dideli, kai bus naudojami tam tikruose sprendimuose, pavyzdžiui, naudojant 500 DMIPS mikroprocesorių lemputės automatizavimui, tai padidins visas išlaidas. produkto didesnis nei įprasta ir galiausiai gali sukelti jo nesėkmę rinkoje.

2. Sąsajos

Sąsaja, kurią reikia naudoti norint susieti skirtingus gaminio elementus, yra vienas iš veiksnių, į kurį reikia atsižvelgti prieš renkantis tarp mikrovaldiklio ir mikroprocesoriaus. Svarbu užtikrinti, kad naudojamame procesoriaus bloke būtų sąsajos, kurių reikalauja kiti komponentai.

Pavyzdžiui, nuo ryšio ir ryšių padėties, dauguma mikrovaldiklių ir mikroprocesorių turi sąsajas, reikalingas prisijungti prie ryšių įrenginių, tačiau kai reikalingi didelės spartos ryšio periferiniai įrenginiai, tokie kaip super greita USB 3.0 sąsaja, keli 10/100 Ethernet prievadai arba Gigabit Ethernet prievadai pakreipkite mikroprocesoriaus kryptimi, nes sąsaja, reikalinga jiems palaikyti, paprastai yra jose, nes jie labiau sugeba tvarkyti ir apdoroti didelius duomenų kiekius ir tų duomenų perdavimo greitį.

Reikėtų patvirtinti šioms sąsajoms naudojamų protokolų poveikį atminties kiekiui, kuris reikalingas programinei-aparatinei programinei įrangai, nes jie padidina atminties poreikius. Paprastai taikoma taisyklė, kad mikroprocesoriais pagrįstas dizainas turi būti pritaikytas programoms, kurioms reikalingas greitas ryšys ir keičiamasi dideliu duomenų kiekiu, ypač kai sistemoje naudojama operacinė sistema.

3. Atmintis

Šie du duomenų apdorojimo įrenginiai skirtingai tvarko atmintį ir duomenis. Pavyzdžiui, mikrovaldikliai yra su įterptaisiais, fiksuotaisiais atminties įrenginiais, o mikroprocesoriai - su sąsajomis, prie kurių galima prijungti atminties įrenginius. Dvi pagrindinės to pasekmės yra:

Kaina

Mikrokontroleris tampa pigesniu sprendimu, nes jam nereikia naudoti papildomo atminties įrenginio, o mikroprocesorius tampa brangiu sprendimu, kurį reikia priimti dėl šių papildomų reikalavimų.

Ribota atmintis

Dėl mikrovaldiklio fiksuotos atminties yra ribojamas joje saugomų duomenų kiekis. Tai netinka procesoriams, nes jie paprastai yra prijungti prie išorinių atminties įrenginių. Geras pavyzdys, kada gali kilti problemų dėl šio apribojimo, yra kuriant įrenginio programinę-aparatinę įrangą. Pridedant papildomų kilobaitų prie kodo dydžio, gali reikėti pakeisti mikrovaldiklį, tačiau jei dizainas buvo pagrįstas procesoriumi, mums reikės pakeisti tik atminties įrenginį. Taigi mikroprocesoriai siūlo daugiau atminties lankstumo.

Atsižvelgiant į atmintį, yra keletas kitų veiksnių, vienas iš jų yra paleidimo (įkrovos) laikas. Pvz., Mikroprocesoriai saugo programinę-aparatinę įrangą išorinėje atmintyje (paprastai išorinėje NAND arba „Serial Flash“ atmintyje) ir įkrovos metu, programinė įranga yra įkeliama į procesoriaus DRAM. Nors tai įvyksta per kelias sekundes, kai kurioms programoms tai gali būti ne idealu. Kita vertus, mikrovaldiklis užima mažiau laiko.

Atsižvelgiant į bendrus greičio aspektus, MCU paprastai laimi dėl savo gebėjimo spręsti svarbiausias laiko programas dėl jose naudojamo procesoriaus šerdies, dėl to, kad atmintis yra įdėta ir kartu naudojama programinė aparatinė įranga visada yra arba RTOS, arba plika metalinė C.

4. Galia

Paskutinis dalykas, į kurį reikia atsižvelgti, yra energijos suvartojimas. Nors mikroprocesoriai turi mažos galios režimus, šių režimų nėra tiek, kiek jų yra įprastame MCU ir su išoriniais komponentais, reikalingais mikroprocesoriais pagrįstam dizainui, šiek tiek sudėtingiau pasiekti mažos galios režimus. Be mažos galios režimų, tikrasis MCU suvartojamos energijos kiekis yra daug mažesnis nei suvartoja mikroprocesorius, nes kuo didesnė apdorojimo galimybė, tuo daugiau energijos reikia, kad procesorius veiktų ir veiktų.

Todėl mikrovaldikliai linkę rasti programas, kuriose reikalingi itin mažos galios apdorojimo įrenginiai, pavyzdžiui, nuotolinio valdymo pultai, buitinė elektronika ir keli išmanieji įrenginiai, kuriuose dizainas akcentuojamas baterijos ilgaamžiškumu. Jie taip pat naudojami ten, kur reikia labai determinuojančio elgesio.

Kita vertus, mikroprocesoriai idealiai tinka pramoninėms ir vartotojų reikmėms, kurioms reikalinga operacinė sistema, yra intensyvus skaičiavimas ir reikalingas spartus ryšys arba vartotojo sąsaja su daugybe laikmenų informacijos.

Išvada

Yra keletas kitų veiksnių, kurie lemia pasirinkimą tarp šių dviejų platformų, ir visi priklauso nuo našumo, galimybių ir biudžeto, tačiau bendras pasirinkimas tampa lengvesnis, kai yra parengtas tinkamas išankstinis sistemų projektavimas ir aiškiai išdėstyti reikalavimai. Mikrovaldikliai dažniausiai naudojami sprendimuose, kurių biudžetas yra labai mažas ir kuriems reikalingi griežti galios reikalavimai, tuo tarpu mikroprocesoriai naudojami programose, kuriai keliami dideli skaičiavimo ir našumo reikalavimai.