¿Por qué los microcontroladores tienen tantas funcionalidades a la vez?

Question

Al ser relativamente nueva en el campo de la electrónica, y de ser un científico de la computación, me parece un poco extraño que casi todos los microcontroladores que me he topado hasta el momento está equipado con:

• Varios temporizadores, con múltiples modos de disparo
• Multi-canal PWM
• Multi-canal ADC
• Varios de hardware admite los protocolos de comunicación
• Varias fuentes de interrupción de los pines
• EEPROM
• A veces DAC y comparadores analógicos

Parece que, al menos para mí, un poco inútil atasco de todos los de este especializados (incluso a través de la que comúnmente se utiliza) equipamiento en el interior del microcontrolador, si sólo estoy usando 1/50 de la misma. Incluso si yo quería, yo sólo ser capaz de utilizar, digamos, 1/10ª de la misma, como los pines son a menudo asignan a muchas de estas características a la vez.

• ¿Por qué están en un trancón, es decir, ¿cuál es el argumento de no sólo de uso externo de fichas o incluso sólo de las implementaciones de software?
• Hay ATMega-como la elaboración de fichas, es decir, los chips con una gran cantidad de potencia de procesamiento en lugar de PWM, ADC, etc.?

Answer 1

Los periféricos son necesarios para la mayoría de aplicaciones del mundo real de los microcontroladores, No todos ellos, pero dejando fuera cualquier subconjunto disminuiría el mercado para el microcontrolador. Por ejemplo, el microcontrolador Scenix familia, que fue muy rápido, pero tenía muy limitada duro periféricos fue un rotundo fracaso comercial. Eso es realmente una mala noticia para aquellos de nosotros que está encargado de la especificación de los microcontroladores un completo rediseño en orden solo para mantener sus productos (bueno, tal vez una buena noticia si usted está trajo a reemplazar a la persona que especifica el "bicho raro" micro y posteriormente pagados para limpiar a alguien el lío que a la izquierda, pero eso no es muy divertido que cualquiera). Mucho de la zona en el chip, la memoria y el cojín de vinculación/controladores y de la CPU para los pequeños de hardware periféricos son bastante menores.

Si usted necesita más potencia de procesamiento, dejar el mundo de los 8 bits micros atrás y seguir a uno de los 32 bits del BRAZO de los núcleos que se utilizan generalmente en la microcontrolador situaciones similares, pero tienen más del área de chip dedicado al procesador y a menudo a la memoria. O un DSP o FPGA puede ofrecer órdenes de magnitud más potencia de procesamiento, adecuado para el procesamiento de vídeo, el audio de gama alta, gama alta de instrumentación y adquisición de datos etc. Como es, el poder de procesamiento de la moderna 8/16 bits micros no es del todo mala, y a menudo nos 'basura' por el uso de un lenguaje de alto nivel para obtener otras ventajas (más rápido desarrollo y creación de prototipos, el uso de los disponibles comercialmente las bibliotecas, tales como pilas de protocolo) en lugar de tediosamente a mano a la medida de código en la asamblea.

Answer 2

Creo que hay dos razones principales.

La primera razón es que el costo del desarrollo y prototipo de un microcontrolador es enorme, tanto es así que la gama baja de los miembros de una línea de productos son generalmente el mismo hardware que los modelos de gama alta, sólo con algunas funciones deshabilitadas o no especificado. La mayoría de las veces es más barato hacer un chip que se dirige a muchos mercados, en lugar de la cantidad de fichas que cada objetivo un mercado pequeño.

La segunda razón es que los microcontroladores están diseñados para el control, no el procesamiento. Generalmente lo que se está controlando tendrá algunos analógica de detección de la capacidad y algunos analógico mecanismo de control. Los sensores pueden conectarse a la Adc o (si no se ha integrado en la electrónica) que pueden comunicarse a través de SPI o I2C. El mecanismo de control podría ser impulsado por un DAC o un PWM. Un popular paradigma en los sistemas de control, control distribuido, involucra a muchos pequeños sistemas de control de la comunicación de unos con otros. Ahí es donde un mayor rango de protocolo como PUEDE viene muy bien. Finalmente, temporizadores, interrupciones externas son útiles para todo tipo de cosas, e incluso las computadoras de propósito general dependen de ellos fuertemente.

Componentes externos costaría más, ocupan más espacio en la placa, y ser menos conveniente desde un punto de vista de la logística. Usted también tiene que preocuparse acerca de la compatibilidad y fiabilidad. La integración del sistema no es trivial. Emulando a estas funciones en el software (también conocido como de bits "golpear") normalmente no es factible ya que se requeriría un mucho procesador más rápido, especialmente si desea utilizar más de una función a la vez. Eso significa más costos y más consumo de energía. Imagínese tratando de crear un 1 MHz, en función del PWM en un 50 MHz de la CPU, por ejemplo. Después de la sobrecarga de que el temporizador de interrupción y condicionales de las ramas, tendría que tener la suerte de tener más de un par de docenas de ciclos de sobra para hacer todo el trabajo!

Si quieres un chip que se centra más en la potencia de procesamiento, pruebe con un DSP o un microprocesador.

Answer 3

Si está ejecutando un programa en la CPU, ¡ya está utilizando el 90% del chip!

Los contadores y UART / SPI, etc., son piezas de hardware relativamente triviales que ocupan muy poca área de chips. Los ADC y DAC tal vez un poco más, los PWM son solo contadores, por lo que está pagando precios de nivel de ruido para la mayoría de los periféricos.

Al menos, por su silicio. Los pines que usan son otra cuestión, así que elija el paquete de recuento de pines más pequeño que haga su trabajo.

Answer 4

Maximiza la disposición de la cuota de mercado por una parte, minimizando el desarrollo y los gastos de apoyo. Además, relativamente hablando I2C o SPI bloque es bastante pequeña área de sabio.

Es mejor para ellos para poner a su equipo de desarrollo en una parte que incluye un montón de características que pueden encajar en diferentes aplicaciones, que tratar y hacer toneladas de piezas con las características específicas de los conjuntos.

Mientras que usted está en el micro controlador mundo casi siempre ver el proceso acompañado por algunos de "jazz" que encaja con el lugar donde se cree que debería estar en el mercado. Comenzando con Mcu 8bit y subiendo en el propósito general procesadores ARM.

Sin embargo, el área que esas funciones periféricas tomar es pequeña en comparación con la zona del procesador de núcleo ocupa (bueno, tal vez el ADC tiene un área de it). No es como si arrancara de las secciones, a continuación, usted realmente puede hacer procesadores más potentes.