Избор између микроконтролера и микропроцесора

Мозак уграђеног уређаја, који је процесорска јединица, кључна је одредница успеха или неуспеха уређаја у извршавању задатака за које је дизајниран. Јединица за обраду одговорна је за сваки процес који укључује од улаза до система до крајњег излаза, тако да одабир праве платформе за мозак постаје веома важан током дизајнирања уређаја, јер ће свака друга ствар зависити од тачности те одлуке.

Микроконтролер и микропроцесор

Компоненте за обраду које се користе за уграђене уређаје могу се поделити у две широке категорије; Микроконтролери и микропроцесори.

Микроконтролери су мали рачунарски уређаји на једном чипу који садрже једно или више процесорских језгара, са меморијским уређајима уграђеним заједно са програмабилним улазима и излазима (И / О) за посебне и опште намене. Користе се нарочито у апликацијама где треба изводити само одређене задатке који се понављају. Већ смо разговарали о одабиру правог микроконтролера за ваше уграђене пројекте.

Микропроцесори, с друге стране, су рачунарски уређаји опште намене који укључују све функције централне процесорске јединице на чипу, али не укључују периферне уређаје попут меморије и улазне и излазне пинове попут микроконтролера.

Иако произвођачи сада мењају много ствари које бришу границу између микроконтролера и микропроцесора, попут употребе меморије на чиповима за микропроцесоре и могућности микроконтролера да се повежу са спољном меморијом, кључне разлике и даље постоје између ових компоненти и дизајнер ће треба изабрати најбоље између њих за одређени пројекат.

Сазнајте више о разлици између микроконтролера и микропроцесора.

Чимбеници које треба узети у обзир при одабиру МПУ или МЦУ

Пре него што донесете одлуку о правцу кретања у вези са уређајем за обраду који ће се користити за дизајн уграђеног производа, важно је развити пројектне спецификације. Развијање спецификација дизајна пружа пут за преддизајн уређаја који помаже у детаљима идентификације, проблема који треба решити, како га треба решити, наглашава компоненте које ће се користити и још много тога. Ово помаже дизајнеру да донесе информисане опште одлуке о пројекту и помаже у одређивању смера за кретање за процесорску јединицу.

Неки од фактора у спецификацији дизајна који треба размотрити пре избора између микроконтролера и микропроцесора описани су у наставку.

1. Снага обраде

Процесорска снага је једна од главних (ако не и главних) ствари које треба узети у обзир приликом избора између микроконтролера и микропроцесора. То је један од главних фактора који нагиб користи за микропроцесоре. Измерен је у ДМИПС-у (Дхристоне Миллион оф Инструцтионс Пер Сецондс) и представља број упутстава које микроконтролер или микропроцесор могу да обраде у секунди. То је у основи показатељ колико брзо уређај може извршити задатак који му је додељен.

Иако одређивање тачне рачунске снаге која вам је потребна за дизајн може бити веома тежак задатак, може се образовати нагађање, испитивањем задатака, уређаја који је створен за извршавање и који би рачунски захтеви тих задатака могли бити. На пример, за развој уређаја који захтева употребу комплетног оперативног система или уграђеног Линук-а, Виндовс ЦЕ-а или било ког другог ОС-а била би потребна процесорска снага до 500 ДМИПС, која звучи попут процесора? Да. Да бисте га додали, за покретање оперативног система на уређају биће потребна јединица за управљање меморијом (ММУ) која ће повећати потребну процесорску снагу. Апликације уређаја које укључују пуно аритметике такође захтевају веома висок ДМИПСвредности и што више математичких / нумеричких прорачуна уређај треба да изведе, то се захтеви за дизајном све више нагињу ка употреби микропроцесора због потребне процесорске снаге.

Још једна главна импликација процесорске снаге која утиче на избор између микропроцесора и микроконтролера је сложеност или једноставност ствари попут корисничког интерфејса. Пожељно је данас имати живописне и интерактивне ГУИ чак и за најосновније апликације. Већина библиотека које се користе за креирање корисничких интерфејса попут КТ-а захтевају процесорску снагу чак 80 - 100 ДМИПС-а и што више анимација, слика и других мултимедијалних садржаја буде приказано, то ће бити већа потребна процесорска снага. Међутим, једноставнији кориснички интерфејси на екранима са ниском резолуцијом захтевају малу процесорску снагу и могу се напајати помоћу микроконтролера, јер их доста данас има уграђени интерфејс за интеракцију са различитим екранима.

Поред неких горе поменутих основних функција, важно је резервисати део процесорске снаге за комуникацију и друге периферне уређаје. Иако већина горенаведених примера подржава употребу микропроцесора, они су генерално скупљи у поређењу са микроконтролерима и представљаће превелику могућност када се користе у одређеним решењима, на пример, употреба микропроцесора од 500 ДМИПС за аутоматизацију сијалице донеће укупне трошкове производа виша од нормалне и на крају би могла довести до његовог неуспеха на тржишту.

2. Интерфејси

Интерфејс који ће се користити за повезивање различитих елемената производа један је од фактора који треба размотрити пре избора између микроконтролера и микропроцесора. Важно је осигурати да процесорска јединица која се користи има интерфејсе потребне за остале компоненте.

На пример, са становишта повезивања и комуникација, већина микроконтролера и микропроцесора поседује интерфејсе потребне за повезивање са комуникационим уређајима, али када се захтевају брзи периферни уређаји попут супер брзе УСБ 3.0 везе, вишеструки Етхернет портови 10/100 или Гигабит Етхернет порт, ствари нагните у смеру микропроцесора јер се интерфејс потребан за њихово подржавање углавном налази само на њима јер су способнији за руковање и обраду велике количине података и брзине којом се ти подаци преносе.

Треба потврдити утицај протокола који се користе за ове интерфејсе на количину меморије потребне за фирмвер, јер имају тенденцију да повећавају захтеве за меморијом. Опште је правило да се дизајн заснован на микропроцесору усвоји за апликације које захтевају повезивање велике брзине са великом количином података који се размењују, посебно када систем укључује употребу оперативног система.

3. Меморија

Ова два уређаја за обраду података различито се баве меморијом и складиштењем података. Микроконтролери, на пример, имају уграђене, фиксне меморијске уређаје, док микропроцесори имају интерфејсе на које меморијски уређаји могу бити повезани. Две главне импликације овога су;

Трошак

Микроконтролер постаје јефтиније решење, јер не захтева употребу додатног меморијског уређаја, док микропроцесор постаје скупо решење које се усваја због ових додатних захтева.

Ограничена меморија

Фиксна меморија на микроконтролеру ограничава количину података који се на њему могу чувати. Ово је ситуација која се не односи на процесоре јер су они обично повезани са спољним меморијским уређајима. Добар пример када ово ограничење може представљати проблем је развој фирмвера за уређај. Додавање додатних килобајта величини кода може захтевати промену микроконтролера, али ако се дизајн заснивао на процесору, мораћемо само да променимо меморијски уређај. Тако микропроцесори нуде већу флексибилност са меморијом.

Постоји неколико других фактора заснованих на меморији који треба узети у обзир, један од њих је време покретања (покретања). На пример, микропроцесори складиште фирмвер на спољној меморији (обично на спољној НАНД или серијској флеш меморији) и приликом покретања фирмвер се учитава у ДРАМ процесора. Иако се ово одвија у року од неколико секунди, то можда није идеално за одређене апликације. Микроконтролера са друге стране потребно мање времена.

Из општих разлога због брзине, МЦУ обично побеђује због своје способности да се обрати временски најкритичнијим апликацијама због језгра процесора који се користи у њима, чињенице да је меморија уграђена и фирмвер који се користи са њима увек РТОС или голи метал Ц.

4. Снага

Коначна ствар коју треба размотрити је потрошња енергије. Иако микропроцесори имају режиме мале снаге, ови режими нису толико доступни као на типичном МЦУ-у, а са спољним компонентама које захтева дизајн базиран на микропроцесору, мало је сложеније постићи режиме мале снаге. Поред режима мале снаге, стварна количина енергије коју МЦУ троши је пуно нижа од оне коју микропроцесор троши, јер што је већа могућност обраде, то је већа количина енергије потребна да процесор ради и ради.

Микроконтролери стога теже да пронађу апликације где су потребне јединице за обраду ултра мале снаге, као што су даљински управљачи, потрошачка електроника и неколико паметних уређаја, где је нагласак у дизајну на дуготрајности батерије. Такође се користе тамо где је потребно високо детерминистичко понашање.

Микропроцесори, с друге стране, идеални су за индустријске и потрошачке апликације којима је потребан оперативни систем, захтевни су рачунари и захтевају повезивање велике брзине или кориснички интерфејс са пуно медијских информација.

Закључак

Постоји неколико других фактора који служе као одреднице за избор између ове две платформе и сви потпадају под перформансе, могућности и буџет, али свеукупни избор постаје лакши када је успостављен одговарајући преддизајн система и захтеви су јасно наведени. Микроконтролери се углавном користе у решењима са врло ограниченим прорачуном спецификација и са строгим захтевима за напајањем, док се микропроцесори користе у апликацијама са великим захтевима за рачунањем и перформансама.