16-разрядные микроконтроллеры
8-разрядная архитектура подходит для большинства приложений, однако если при работе со смешанными сигналами потребуется разрешение выше 8 бит, то 16-разрядное ядро может оказаться оптимальным выбором. Возьмем, например, 16-разрядный микроконтроллер широкого назначения серии MSP430G2230IDR от компании Texas Instruments, который выполнен в 8-выводном корпусе SOIC для поверхностного монтажа (Рисунок 3).
 |
|
| Рисунок 3. | Благодаря 16-разрядной архитектуре, микроконтроллеры семейства MSP430 легко справляется с аналоговыми сигналами высокого разрешения. Многофункциональные выводы микроконтроллера имеют внутреннее подключение к аналоговому мультиплексору. |
Это высококлассный микроконтроллер с ультранизким энергопотреблением в очень компактном корпусе с встроенной Flash-памятью 2 Кбайт и ОЗУ 128 Байт, работающий при напряжении питания 1.8 В – 3.6 В. В целом, серия MSP430G2230 является лишь частью огромного семейства, которое выпускается с различным набором периферии, включая 10-битный АЦП или аналоговый компаратор, также они могут иметь коммуникационные интерфейсы I²C, SPI и USI (универсальный последовательный интерфейс).
Ключевой особенностью продуктов компании Texas Instruments является нацеленность на приложения с ультранизким энергопотреблением. Микроконтроллеры в активном режиме потребляют всего 220 мкА/МГц, а в режиме ожидания ток потребления снижается до 500 нА. 16-разрядная архитектура с временем выполнения одной RISC-инструкции 62.5 нс (многие инструкции выполняются за один машинный цикл) гарантирует быстрое выполнение требуемых операций в активном режиме работы. Следовательно микроконтроллер большую часть времени может находиться в режиме пониженного энергопотребления.
Другим преимуществом микроконтроллеров является всесторонняя поддержка разработчиков, включая отладочные/оценочные платы, отладочные наборы, программные инструменты разработки кода, документация, множество демонстрационных приложений и примеров и дополнительные ресурсы.
Еще один 16-разрядный микроконтроллер, который нацелен на приложения с низким потреблением, но с немного большим количеством выводов, можно ваыделить в ассортименте продуктов компании Microchip. Микроконтроллер PIC24F04KA200-I/ST, выполненный в 14-выводном корпусе TSSOP, имеет 9-канальный 10-битный АЦП, который избавит от необходимости использовать внешний аналоговый мультиплексор при работе с несколькими аналоговыми сигналами, встроенную Flash-память 4 Кбайт и 512 Байт ОЗУ (Рисунок 4).
 |
|
| Рисунок 4. | Микроконтроллер в компактном 14-выводном корпусе с 16-разрядной архитектурой снабжен богатой периферией и аппаратными блоками умножения и деления. |
Полезный функционал микроконтроллера – встроенные блоки аппаратного умножения 17×17 бит и деления 32×16 бит. Это открывает дверь к реализации элементарных возможностей цифровой обработки сигналов в специализированных малогабаритных микроконтроллерах.
Наличие коммуникационных интерфейсов I²C, SPI и UART позволяет избежать программной реализации процесса обмена данными с периферией или другими микроконтроллерами. Поддержка нескольких режимов работы (doze, idle, sleep и deep sleep) позволяет снизить ток потребления до 20 нА.
Миниатюрные 32-разрядные микроконтроллеры
Существуют приложения и задачи, где ресурсов 16-разрядных микроконтроллеров недостаточно. Это уже область приложений для 32-разрядных приборов. Речь идет о 32-разрядном микроконтроллере с ядром ARM Cortex-M0 LPC1102UK производства компании NXP (Рисунок 5). 32-битное ядро с рабочей частотой до 50 МГц, Flash-память 32 Кбайт, ОЗУ 8 Кбайт и богатая периферия разместилась в миниатюрном 16-выводном корпусе WLCSP (2.17 × 2.32 × 0.6 мм, корпус с размерами кристалла). Диапазон напряжения питания микроконтроллера 1.8 В – 3.6 В.
 |
|
| Рисунок 5. | 32-разрядный микроконтроллер с ядром ARM Cortex-M0 выполнен в миниатюрном корпусе WLCSP для поверхностного монтажа с 16 выводами. |
Микроконтроллер снабжен богатым функционалом, включая 11 линий ввода/вывода, которые могут быть настроенный на генерацию сигнала прерывания по фронту или изменению логического уровня на выводе. К каждой линии ввода/вывода можно подключить или отключить подтягивающий резистор или сконфигурировать ее как выход с открытым стоком. Будет полезна и функция подачи на специальный вывод микроконтроллера тактовых импульсов для тактирования внешней периферии или модулей. 10-разрядный АЦП, который может применяться в приложениях смешанных сигналов, имеет 5 мультиплексированных входных каналов.
Встроенный в чип загрузчик поддерживает режимы внутрисхемного программирования и имеет порт отладчика с последовательным интерфейсом (SWD). Благодаря поддержке набора компактных инструкций ARM Thumb TDMI разработчики могут разрабатывать компактный код для выполнения сложных, ресурсоемких задач и приложений.
Заключение
Существуют проекты, для выполнения требований которых разработчики могут использовать миниатюрные микроконтроллеры с несколькими выводами. К счастью, мы увидели, что существуют доступные 8-, 16- и 32-разрядные решения, предлагающие различные уровни производительности и аппаратных ресурсов. Кроме того, для всех решений компании-производители оказывают всестороннюю поддержку, благодаря которой разработка устройств и систем значительно упрощается и ускоряется.
