Izbira med mikrokrmilnikom in mikroprocesorjem

Možgani vdelane naprave, ki je procesorska enota, so ključni dejavnik uspeha ali neuspeha naprave pri izpolnjevanju nalog, za katere je zasnovana. Procesorska enota je odgovorna za vsak postopek, ki vključuje od vhoda do sistema do končnega izhoda, zato je izbira prave platforme za možgane zelo pomembna med zasnovo naprave, saj bo vsaka druga stvar odvisna od natančnosti te odločitve.

Mikrokrmilnik in mikroprocesor

Procesne komponente, ki se uporabljajo za vdelane naprave, lahko razdelimo v dve široki kategoriji; Mikrokrmilniki in mikroprocesorji.

Mikrokrmilniki so majhne računalniške naprave na enem čipu, ki vsebujejo eno ali več procesorskih jeder, s pomnilniškimi napravami, vgrajenimi skupaj s programibilnimi posebnimi in splošnimi vhodno-izhodnimi vrati (I / O). Uporabljajo se zlasti v aplikacijah, kjer je treba izvajati samo posebne ponavljajoče se naloge. Že smo se pogovarjali o izbiri ustreznega mikrokrmilnika za vaše vdelane projekte.

Mikroprocesorji pa so splošne računalniške naprave, ki vključujejo vse funkcije centralne procesne enote na čipu, vendar ne vključujejo zunanjih naprav, kot so pomnilnik in vhodni in izhodni zatiči, kot je mikrokrmilnik.

Čeprav proizvajalci zdaj spreminjajo veliko stvari, ki zabrišejo mejo med mikrokrmilniki in mikroprocesorji, kot je uporaba pomnilnika na čipih za mikroprocesorje in zmožnost mikrokrmilnikov, da se povežejo z zunanjim pomnilnikom, ključne razlike med temi komponentami še vedno obstajajo in oblikovalec bo izbrati najboljše med njimi za določen projekt.

Preberite več o razliki med mikrokrmilnikom in mikroprocesorjem.

Dejavniki, ki jih je treba upoštevati pri izbiri MPU ali MCU

Preden sprejmete kakršno koli smer glede obdelave naprave, ki jo želite uporabiti za oblikovanje vdelanega izdelka, je pomembno razviti konstrukcijske specifikacije. Razvoj projektnih specifikacij ponuja pot za predhodno načrtovanje naprave, ki pomaga podrobno opredeliti problem, ki ga je treba rešiti, kako ga rešiti, poudariti komponente, ki jih je treba uporabiti, in še veliko več. To pomaga oblikovalcu, da sprejema informirane splošne odločitve o projektu, in pomaga določiti, v katero smer naj gre procesna enota.

Nekateri dejavniki v specifikaciji zasnove, ki jih je treba upoštevati pred izbiro med mikrokrmilnikom in mikroprocesorjem, so opisani spodaj.

1. Procesorska moč

Procesorska moč je ena glavnih (če ne celo glavnih) stvari, ki jih je treba upoštevati pri izbiri med mikrokrmilnikom in mikroprocesorjem. To je eden glavnih dejavnikov, ki ga nagibanje uporablja pri mikroprocesorjih. Izmeri se v DMIPS (Dhrystone Million of Instructions Per Seconds) in predstavlja število navodil, ki jih mikrokrmilnik ali mikroprocesor lahko obdela v sekundi. To je v bistvu pokazatelj, kako hitro lahko naprava opravi nalogo, ki ji je dodeljena.

Medtem ko je določanje natančne računske moči, ki jo potrebujete za načrtovanje, lahko zelo težka naloga, lahko z učno ugibanjem preučite naloge, katero napravo ustvarjate za izvajanje in kakšne računske zahteve bi lahko bile te naloge. Na primer razvoj naprave, ki zahteva uporabo celotnega operacijskega sistema, bodisi vdelanega Linuxa, Windows CE ali katerega koli drugega OS, zahteva procesorsko moč do 500 DMIPS, ki zveni kot procesor? Da. Če ga želite dodati, bo zagon operacijskega sistema v napravi zahteval enoto za upravljanje pomnilnika (MMU), ki bo povečala zahtevano procesorsko moč. Aplikacije naprav, ki vključujejo veliko aritmetike, zahtevajo tudi zelo visoke DMIPSvrednosti in več kot matematičnih / numeričnih izračunov mora naprava opraviti, bolj se zahteve glede zasnove nagibajo k uporabi mikroprocesorja zaradi zahtevane procesorske moči.

Druga glavna posledica procesorske moči, ki vpliva na izbiro med mikroprocesorji in mikrokrmilniki, je zapletenost ali enostavnost stvari, kot so uporabniški vmesniki. Danes je zaželeno imeti barvite in interaktivne uporabniške vmesnike, tudi za najosnovnejše programe. Večina knjižnic, ki se uporabljajo pri ustvarjanju uporabniških vmesnikov, kot je QT, zahteva procesorsko moč do 80 - 100 DMIPS in več prikazov animacij, slik in drugih večpredstavnostnih vsebin, večja je potrebna procesorska moč. Vendar pa preprostejši uporabniški vmesniki na zaslonih z nizko ločljivostjo zahtevajo malo procesorske moči in jih je mogoče napajati z mikrokrmilniki, saj jih ima danes veliko vgrajenih vmesnikov za interakcijo z različnimi zasloni.

Poleg nekaterih zgoraj omenjenih osnovnih funkcij je pomembno, da si nekaj procesorske moči rezerviramo za komunikacijo in druge zunanje naprave. Čeprav večina zgornjih primerov podpira uporabo mikroprocesorjev, so na splošno dražji v primerjavi z mikrokrmilniki in bodo v nekaterih rešitvah presežek, na primer uporaba mikroprocesorja 500 DMIPS za avtomatizacijo žarnice bo povzročila skupne stroške izdelka višja od običajne in bi lahko na koncu privedla do njegovega neuspeha na trgu.

2. Vmesniki

Vmesnik, ki se uporablja za povezavo različnih elementov izdelka, je eden od dejavnikov, ki jih je treba upoštevati, preden izberemo med mikrokrmilnikom in mikroprocesorjem. Pomembno je zagotoviti, da ima uporabljena procesorska enota vmesnike, ki jih zahtevajo druge komponente.

Na primer s stališča povezljivosti in komunikacij ima večina mikrokrmilnikov in mikroprocesorjev vmesnike, ki so potrebni za povezavo s komunikacijskimi napravami, toda kadar potrebujete visokohitrostne komunikacijske zunanje naprave, kot je vmesnik USB 3.0 z veliko hitrostjo, več ethernetnih vrat 10/100 ali Gigabit Ethernet vrat, stvari nagibanje v smeri mikroprocesorja, saj je vmesnik, ki je potreben za njihovo podporo, navadno le na njih, ker so bolj sposobni obdelati in obdelati velike količine podatkov in hitrost prenosa teh podatkov.

Treba je potrditi vpliv protokolov, ki se uporabljajo za te vmesnike, na količino pomnilnika, potrebnega za vdelano programsko opremo, saj običajno povečujejo potrebe po pomnilniku. Splošno pravilo je, da je treba za aplikacije, ki zahtevajo visokohitrostno povezljivost z veliko količino izmenjanih podatkov, sprejeti zasnovo, ki temelji na mikroprocesorju, zlasti kadar sistem vključuje uporabo operacijskega sistema.

3. Spomin

Ti dve napravi za obdelavo podatkov različno obravnavata pomnilnik in shranjevanje podatkov. Mikrokrmilniki imajo na primer vgrajene fiksne pomnilniške naprave, medtem ko imajo mikroprocesorji vmesnike, na katere je mogoče priključiti pomnilniške naprave. Dve glavni posledici tega sta;

Stroški

Mikrokrmilnik postane cenejša rešitev, saj ne zahteva uporabe dodatne pomnilniške naprave, medtem ko mikroprocesor zaradi teh dodatnih zahtev postane draga rešitev.

Omejen spomin

Fiksni pomnilnik mikrokrmilnika omejuje količino podatkov, ki jih je mogoče shraniti na njem. To ni primer za procesorje, saj so običajno povezani z zunanjimi pomnilniškimi napravami. Dober primer, kdaj je ta omejitev lahko težava, je pri razvoju vdelane programske opreme za napravo. Če dodate več kilobajtov velikosti kode, bo morda treba uporabiti spremembo mikrokrmilnika, če pa je zasnova temeljila na procesorju, bomo morali samo spremeniti pomnilniško napravo. Tako mikroprocesorji ponujajo več prilagodljivosti s pomnilnikom.

Na podlagi pomnilnika je treba upoštevati več drugih dejavnikov, eden izmed njih je zagonski (zagonski) čas. Mikroprocesorji na primer shranijo vdelano programsko opremo v zunanji pomnilnik (običajno zunanji pomnilnik NAND ali serijski Flash) in ob zagonu se vdelana programska oprema naloži v DRAM procesorja. Čeprav se to zgodi v nekaj sekundah, morda ni idealno za nekatere programe. Mikrokontroler na drugi traja manj časa.

Zaradi splošnih razlogov glede hitrosti MCU običajno zmaga zaradi zmožnosti naslavljanja časovno najpomembnejših aplikacij zaradi jedra procesorja, ki je v njih uporabljeno, dejstva, da je vgrajen pomnilnik in je vdelana programska oprema z njimi vedno RTOS ali gola kovina C.

4. Moč

Končno vprašanje je poraba energije. Medtem ko imajo mikroprocesorji načine nizke porabe, teh načinov ni toliko, kot jih je na voljo na tipičnem MCU-ju, z zunanjimi komponentami, ki jih zahteva zasnova na osnovi mikroprocesorja, pa je nekoliko bolj zapleteno doseči načine nizke porabe. Poleg načinov z nizko porabo je dejanska količina energije, ki jo porabi MCU, precej manjša od tiste, ki jo porabi mikroprocesor, ker večja je zmogljivost obdelave, večja je količina energije, ki je potrebna za delovanje procesorja.

Mikrokrmilniki zato običajno najdejo aplikacije, kjer so potrebne procesorske enote z izjemno nizko porabo energije, kot so daljinski upravljalniki, potrošniška elektronika in več pametnih naprav, kjer je poudarek pri oblikovanju na dolgoživosti baterije. Uporabljajo se tudi tam, kjer je potrebno zelo deterministično vedenje.

Mikroprocesorji pa so idealni za industrijske in potrošniške aplikacije, ki zahtevajo operacijski sistem, so zahtevne pri računanju in zahtevajo hitro povezavo ali uporabniški vmesnik z veliko medijskimi informacijami.

Zaključek

Obstaja več drugih dejavnikov, ki so odločilni dejavniki pri izbiri med tema dvema platformama in vsi spadajo pod zmogljivost, zmogljivost in proračun, vendar je splošna izbira lažja, če je vzpostavljena ustrezna predhodna zasnova sistemov in so zahteve jasno opredeljene. Mikrokrmilniki se večinoma uporabljajo v rešitvah z zelo majhnim proračunom specifikacij in s strogimi zahtevami glede moči, medtem ko se mikroprocesorji uporabljajo v aplikacijah z velikimi računskimi in zmogljivostnimi zahtevami.