V dnešnom svete sa embeded dizajn stáva čoraz populárnejším a dôležitejším aspektom elektroniky. V súčasnej podobe nájdete MCU vo veľkej väčšine elektronických a spotrebných zariadení na trhu. Podpora širokej škály a rozšírenia embeded zariadení si preto vyžaduje všestrannejší a najmä pružnejšie reagujúci trh s ponukou, ktorá by spĺňala potreby väčšiny aplikácií. V nádeji, že sa tak stane preto spoločnosť Microchip nedávno uviedla na trh päť úplne nových 8-bitových rodín PIC a AVR MCU, čo je spolu viac ako 60 zariadení.

V tomto článku sa pozrieme na 8-bitové MCU, prečo sú nevyhnutné a čo prináša päť nových rodín Microchip.

Bitová šírka MCU

Keďže MCU sa dajú použiť v mnohých rôznych aplikáciách, existuje mnoho variánt s ktorých si môže konštruktér vybrať. Jednou z kľúčových definičných vlastností MCU je aj jeho bitová šírka, pričom medzi štandardné možnosti patria 8-bitové, 16-bitové a 32-bitové.

Na najzákladnejšej úrovni bitová šírka MCU definuje, koľko údajov môže zariadenie naraz spracovať. Napríklad 8-bitový MCU dokáže vykonávať aritmetické operácie len s 8-bitovými číslami, zatiaľ čo 32-bitový MCU môže pracovať až s 32-bitovými číslami. Čím je teda bitová šírka vyššia, tým je presnosť, rozlíšenie a možnosti spracovania MCU väčšie.

Ďalším dôležitým dôsledkom bitovej šírky sú celkové adresy pamäte, ktoré môže MCU teoreticky podporovať. V 8-bitovom systéme môže MCU teoreticky adresovať 256 (2⁸) pamäťových priestorov, z ktorých každý pozostáva z 8-bitových registrov. Na druhej strane 32-bitový MCU môže podporovať až 4 294 967 296 (2³²) pamäťových adries, z ktorých každá pozostáva z 32-bitových registrov. Je dôležité poznamenať, že toto číslo je teoretické a že skutočná veľkosť pamäte 32-bitových MCU je zvyčajne oveľa menšia ako teoretické maximum.

Výhody 8-bitových MCU

Napriek relatívnemu nedostatku spracovateľských a pamäťových schopností ponúkajú 8-bitové MCU stále výhody oproti svojim 32-bitovým náprotivkom. Jednou z nevýhod výkonnejších MCU s väčšou bitovou šírkou je, že zvýšený výkon je často na úkor zvýšenej zložitosti programovania. Už len z povahy zvýšených zdrojov vyplýva, že firmvér pre 32-bitové MCU bude spravidla oveľa zložitejší na vývoj a údržbu ako 8-bitový náprotivok.

Vennov diagram porovnávajúci vysokoúrovňové charakteristiky/špecifikácie medzi 8-bitovými a 32-bitovými MCU.

Okrem toho MCU s väčšou bitovou šírkou majú tendenciu pracovať pri vyšších taktovacích frekvenciách ako MCU s menšou bitovou šírkou. Kľúčovou nevýhodou je vyššia spotreba energie, čo je obzvlášť škodlivé, pretože mnohé vstavané projekty bývajú napájané z batérií, takže energetická účinnosť je dôležitou špecifikáciou systému.

Napokon, 8-bitové MCU sú zvyčajne lacnejšie a zaberajú menej miesta ako riešenia s väčšou bitovou šírkou. Aj to je rozhodujúci faktor pri vstavaných projektoch, ako sú zariadenia internetu vecí (IoT), kde sú priestor, hmotnosť a celkové náklady kľúčovými aspektmi návrhu.

Vývojové nástroje

Spoločnosť Microchip ponúka kompletný vývojový ekosystém hardvérových a softvérových nástrojov vrátane integrovaných vývojových prostredí (IDE) MPLAB® X a MPLAB® Xpress a MPLAB® Code Configurator (MCC), ktorý ponúka intuitívne grafické rozhranie na generovanie výrobného nastavenia a aplikačného kódu pre projekty založené na 8-bitových MCU.

5 nových rodín spoločnosti Microchip

Tento týždeň sa spoločnosť Microchip dostala na titulné stránky novín, keď uviedla na trh päť nových rodín 8-bitových MCU, ktoré spolu predstavujú viac ako 60 nových zariadení.

Týchto päť rodín pozostáva z:

• Rodina AVR DD: 8-bitová rodina MCU AVR výslovne navrhnutá na riadenie v reálnom čase a viacnapäťovú prevádzku v aplikáciách pre domácnosti a internet vecí. Rodina prináša štandardný procesor Microchips AVR s frekvenciou 24 MHz a podporuje 16 KB, 32 KB a 64 KB flash.
• Rodina PIC16F18076: 8-bitová rodina PIC MCU navrhnutá pre nízkonákladové senzory a riadiace systémy.
• Rodina PIC16F171xx: 8-bitová rodina PIC MCU navrhnutá pre aplikácie so surovými senzormi, kde sa vyžaduje zosilnenie a/alebo filtrovanie signálu. Táto rodina tvrdí, že ako prvá ponúka integrovaný op-amp a 12-bitový diferenciálny ADC s výpočtom v balení s nízkym počtom pinov.
• Rodina PIC18-Q71: 8-bitová rodina PIC MCU navrhnutá pre aplikácie s vysokou šírkou pásma, zmiešaným signálom a senzormi, ako je domáca automatizácia a internet vecí. Rodina jedinečným spôsobom integruje 2 operačné zosilňovače, 12-bitový diferenciálny ADC s výpočtom a kontextovým prepínaním, 8/10-bitové D/A prevodníky a vysokorýchlostný analógový komparátor v jednom púzdre.
• Rodina PIC16F181xx: 8-bitová rodina PIC MCU navrhnutá pre analógové aplikácie na snímanie a spájanie senzorov.

So súborom nových 8-bitových MCU, ktoré prichádzajú na trh, spoločnosť Microchip potvrdzuje miesto 8-bitových MCU v súčasnom priemysle a dúfa, že sa dostane na čelo tejto oblasti.