¿En qué se diferencian las aplicaciones y el desarrollo de microcontroladores en el mundo actual?
El desarrollo de los sistemas informáticos obviamente se está desarrollando en tres direcciones, que son: supercomputadora, microcontrolador y red. Para resolver el cálculo de sistemas complejos y el procesamiento de datos de alta velocidad, las supercomputadoras todavía desempeñan un papel. Por lo tanto, la dirección actual de las supercomputadoras es esforzarse por lograr alta velocidad y fuertes capacidades de procesamiento. Cuando apareció el microcontrolador, Intel llamó a su microcontrolador microcontrolador integrado. La ventaja más obvia de los microcontroladores es que pueden integrarse en diversos instrumentos y equipos. Las supercomputadoras y las redes no pueden hacer esto.
Este artículo presenta los últimos avances tecnológicos de los microcontroladores, incluida la tecnología y la tecnología de los microcontroladores digitales, la tecnología y la tecnología de los microcontroladores difusos, la tecnología de confiabilidad de los microcontroladores y los sistemas integrados con microcontroladores como núcleo.
Desarrollo Tecnológico de Microcontroladores Digitales
El progreso tecnológico de los microcontroladores digitales se refleja en la estructura interna, el consumo de energía, los niveles de voltaje externo y los procesos de fabricación. En estos aspectos, el nivel de los microcontroladores digitales ha sido relativamente típico. Hoy en día, los usuarios necesitan cada vez más microcontroladores, pero sus requisitos también son cada vez mayores. A continuación se describe el progreso tecnológico de los microcontroladores desde cuatro aspectos.
1. Avances en la estructura interna
Las MCU integran cada vez más componentes internamente, incluidos circuitos de uso común, como temporizadores, comparadores, convertidor A/D, convertidor D/A, serie. Interfaz de comunicación, circuito de vigilancia, controlador LCD, etc.
Algunos microcontroladores contienen módulos de control de red local CAN para formar una red de control o red localizada, como las series C 505C, C515C, C167CR, C167CS-32FM, 81C90 de Motorola, etc. En particular, el microcontrolador C167CS-32FM también contiene dos CAN internamente. Por lo tanto, es muy fácil formar una red con estos microcontroladores. Especialmente en términos de control, el sistema es relativamente complejo y es muy útil para formar una red de control.
Para poder utilizar microcontroladores en el control de conversión de frecuencia para formar el sistema de control integrado más rentable. Algunos microcontroladores están equipados con circuitos de control de modulación de ancho de pulso específicamente para el control de frecuencia. Estos microcontroladores incluyen las series MB89850 de Fujitsu y MC68HC08MR16, MR24, etc. En estos microcontroladores, el circuito de modulación de ancho de pulso tiene salidas de seis canales que generan voltajes de CA trifásicos modulados por ancho de pulso e incluye características tales como control interno de banda muerta.
Lo que llama especialmente la atención es que algunos microcontroladores adoptan ahora la denominada estructura de tres núcleos (TrCore). Esta es una estructura conceptual de Sistema en un chip. Este microcontrolador consta de tres núcleos: un microcontrolador y un núcleo DSP, un núcleo de memoria de programas y datos y, finalmente, un circuito integrado periférico específico de la aplicación (ASIC). La característica más importante de este tipo de microcontrolador es la integración de DSP y microcontrolador en un solo chip. Aunque estructuralmente el DSP también es un tipo de microcontrolador, su función se refleja principalmente en cálculos de alta velocidad y procesamiento especial, como la transformada rápida de Fourier. Combinarlo e integrarlo con microcontroladores tradicionales puede aumentar en gran medida la funcionalidad de los microcontroladores. Este es uno de los mayores avances en microcontroladores en la actualidad. Los microcontroladores más típicos incluyen el TC10GP de Infineon; el SH7410, SH7612 de Hitachi, etc. Estos microcontroladores son todos microcontroladores de alta gama y las MCU son todas de 32 bits, mientras que el DSP adopta una estructura de 16 o 32 bits y la frecuencia de funcionamiento generalmente es superior a 60 MHz.
2. Avances en el consumo de energía, el embalaje y el voltaje de la fuente de alimentación
Hoy en día, el consumo de energía de los nuevos microcontroladores es cada vez menor, especialmente muchos microcontroladores están configurados con múltiples modos de trabajo. Los modos incluyen espera, pausa, suspensión, inactivo, ahorro de energía y otros modos de trabajo. El microcontrolador Philips P87LPC762 es un ejemplo muy típico. Cuando está inactivo, su consumo de energía es de 1,5 mA, mientras que en modo de ahorro de energía su consumo de energía es de solo 0,5 mA. Lo más sorprendente en términos de consumo de energía es la serie de microcontroladores MSP430 de TI, que es una serie de 16 bits con modo de trabajo de consumo de energía ultrabajo.
Tiene tres modos de bajo consumo LPM1, LPM3 y LPM4. Cuando la fuente de alimentación es de 3 V, si se trabaja en modo LMP1, incluso si el circuito periférico está activo, dado que la CPU está inactiva y el oscilador está en una frecuencia de 1-4 MHz, el consumo de energía es de solo 50 A en modo LPM3, el oscilador está en modo LPM3; a una frecuencia de 32 kHz, el consumo de energía es de solo 1,3 A; en el modo LPM4, la CPU, los circuitos periféricos y el oscilador están todos inactivos, y la frecuencia es de 32 kHz, el consumo de energía es de solo 0,1 A. 1?A.
Hoy en día, el nivel de empaque de los microcontroladores ha mejorado enormemente con la aparición de la tecnología de chips, los microcontroladores también han adoptado una variedad de métodos de empaque que son compatibles con la tecnología de chips para reducir una gran cantidad de volumen. En este caso llama especialmente la atención el microcontrolador de 8 pines lanzado por Microchip. Esta es la familia PIC12CXXX. Contiene de 0,5 a 2K de memoria de programa, de 25 a 128 bytes de memoria de datos, 6 puertos de E/S y un temporizador, y algunos también contienen A/D de 4 canales, que pueden satisfacer plenamente las aplicaciones de algunos sistemas de gama baja. Ampliar el rango de voltaje de suministro y seguir operando a voltajes más bajos es uno de los objetivos del desarrollo actual de microcontroladores. En la actualidad, los microcontroladores generales pueden funcionar en condiciones de 3,3 ~ 5,5 V. Algunos fabricantes han producido microcontroladores que pueden funcionar a 2,2 ~ 6 V. Estos microcontroladores incluyen las series MB89191-89195, MB89121-125A, MB89130 de Fujitsu, etc. Cabe decir que la gran mayoría de los microcontroladores de la serie F2MC-8L de la empresa cumplen las condiciones para un voltaje de funcionamiento de 2,2 a 6V. La serie MSP430X11X de TI también funciona con voltajes tan bajos como 2,2 V.
3. Progreso del proceso
Actualmente, los microcontroladores utilizan básicamente tecnología CMOS, pero la mayoría de ellos han adoptado tecnología de fotolitografía por encima de 0,6 µm, y algunas empresas como Motorola también la han adoptado 0,35. Tecnología de ?m o incluso 0,25?m. Estos avances tecnológicos han aumentado considerablemente la densidad interna y la confiabilidad de los microcontroladores.
El microcontrolador es el núcleo del sistema integrado
Otro nombre de microcontrolador es microcontrolador integrado porque puede integrarse en cualquier instrumento o dispositivo micro o pequeño. Actualmente, se ha convertido en una tendencia conectar sistemas integrados con microcontroladores a Internet. Sin embargo, Internet siempre ha sido una tecnología que utiliza servidores pesados y máquinas cliente ligeras. Esta tecnología es adecuada para almacenar y acceder a datos masivos en Internet, pero para el control de dispositivos integrados se ha convertido en "matar un pollo con un mazo". Para realizar la conexión entre los dispositivos integrados e Internet, es necesario revertir la teoría tradicional de Internet y la práctica de los dispositivos integrados. Para permitir que dispositivos integrados complejos o simples, como máquinas herramienta controladas por microcontroladores, cerraduras de puertas controladas por microcontroladores, etc., puedan conectarse de manera práctica a Internet, es necesario diseñar un servidor de red especialmente para dispositivos con microcontroladores integrados, de modo que los Los dispositivos integrados pueden comunicarse con la conexión a Internet y controlar el proceso a través de un navegador web estándar.
En la actualidad, algunas empresas han realizado más investigaciones sobre la conexión entre sistemas integrados con microcontroladores como núcleo e Internet. Los más típicos son emWare y TASKING.
EmWare propuso una solución para integrar sistemas integrados en la red: la tecnología EMIT. La tecnología consta de tres partes principales: emMicro, emGateway y un navegador web. Entre ellos, emMicro es un pequeño servidor de red con solo 1K bytes de capacidad de memoria en dispositivos integrados; emGateway es un usuario o servidor potente, que se utiliza para administrar múltiples dispositivos integrados y comunicaciones estándar de Internet y compatibilidad con navegadores web. Los navegadores web utilizan emObjcts para la visualización y la transferencia de datos entre dispositivos integrados.
Si el dispositivo integrado tiene recursos suficientes, emMicro y emGateway se pueden cargar en el dispositivo integrado al mismo tiempo para lograr acceso directo a Internet.
La tecnología de software EMIT de emWare gestiona dispositivos integrados de 8 y 16 bits utilizando protocolos de Internet estándar pero con una sobrecarga significativamente menor que los dispositivos tradicionales.
Surge una nueva pregunta en las aplicaciones de microcontroladores: ¿Cómo interconectar productos controlados por microcontroladores de 8 y 16 bits (es decir, productos o dispositivos integrados) con Internet?
TASKING actualmente está brindando una solución a este problema. La compañía ha integrado el paquete de software EMIT de emWare con paquetes de software relacionados para formar un entorno de desarrollo integrado para brindar a los usuarios comodidad de desarrollo. Embedded Internet Alliance ETI (Embedded Internet Alliance) trabaja estrechamente con el desarrollo de soluciones de Internet integradas. Los resultados se anunciarán en un futuro próximo.
Desarrollo de tecnología de confiabilidad en aplicaciones de microcomputadoras de un solo chip
En la aplicación de microcomputadoras de un solo chip, la confiabilidad es el factor principal para ampliar el alcance de la aplicación y los campos de las microcomputadoras de un solo chip. microcomputadoras con chip, mejorar la confiabilidad de la microcomputadora de un solo chip es un método eficaz. En los últimos años, los fabricantes de microcontroladores han adoptado una variedad de nuevas tecnologías en el diseño de microcontroladores para mejorar la confiabilidad. Estas nuevas tecnologías se reflejan principalmente en los siguientes puntos:
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La tecnología EFT es una tecnología antiinterferencias, lo que significa que cuando la señal sinusoidal del circuito de oscilación es interferida por el mundo exterior, se superpondrán varios fallos en la forma de onda si se utiliza un circuito Schmidt para darle forma. los fallos se convertirán en una señal de activación que interfiere con el reloj normal. Después de usar el circuito Schmitt y el circuito de filtro RC alternativamente, estas rebabas se pueden eliminar; de lo contrario, invalidará la función, asegurando así el funcionamiento normal del reloj del sistema. señal. De esta forma se mejora la fiabilidad del microcontrolador. La serie de microcontroladores MC68HC08 de Motorola utiliza esta tecnología.
2. Tecnología de cableado y tecnología de conducción de bajo ruido
En los microcontroladores tradicionales, la fuente de alimentación y la tierra se encuentran en pines simétricos de la carcasa del circuito integrado, generalmente en la parte superior izquierda, inferior. derecha o En los dos pares de puntos de simetría en la parte superior derecha e inferior izquierda. De esta manera, el ruido de la fuente de alimentación atraviesa todo el chip e interfiere con los circuitos internos del microcontrolador. Muchos microcontroladores actuales tienen los pines de tierra y de alimentación dispuestos en dos pines adyacentes. Esto no sólo reduce la corriente en todo el chip, sino que también facilita la colocación de condensadores de desacoplamiento en la placa de circuito impreso, reduciendo así el ruido del sistema.
Para satisfacer las necesidades de diversas aplicaciones, las capacidades de salida de muchos microcontroladores se han mejorado enormemente. La corriente de hundimiento y suministro de los puertos de E/S de los microcontroladores de Motorola puede alcanzar más de 8 mA. puede alcanzar 25 mA: AMD, Fujitsu, NEC, Infineon, Hitachi Otras empresas: AMD, Fujitsu, NEC, Infineon, Hitachi, Ateml, Tosbiba y otras empresas pueden alcanzar básicamente un nivel de 8-20 mA. Estos circuitos de accionamiento de corriente más grandes están integrados en el chip y producirán varios ruidos durante el funcionamiento. Para reducir este impacto, los microcontroladores actuales utilizan el método de conectar varios tubos pequeños en paralelo para formar tubos grandes equivalentes y en cada tubo pequeño La salida. El extremo del circuito se conecta en serie con resistencias con diferentes resistencias equivalentes para reducir di/dt, que es el llamado "ablandamiento de bordes", eliminando así el ruido causado por grandes transitorios de corriente.
3. Utilice relojes de baja frecuencia
Los relojes externos de alta frecuencia son una de las fuentes de ruido. No solo interfieren con el sistema de aplicación del microcontrolador, sino que también interfieren con los circuitos externos. , haciendo imposible la compatibilidad electromagnética. Cumplir con los requisitos. Para sistemas con mayores requisitos de confiabilidad, un reloj externo de baja frecuencia puede ayudar a reducir el ruido del sistema. En algunos microcontroladores que utilizan tecnología de bucle de fase interna, una frecuencia de reloj externo más baja también puede producir una velocidad de bus interno más alta, asegurando así tanto la velocidad como la reducción de ruido. La serie MC68HC08 de Motorola y sus microcontroladores de 1 6/32 bits utilizan esta tecnología para mejorar la confiabilidad.
Conclusión
En la situación de desarrollo actual, los microcontroladores han mostrado varias tendencias de desarrollo importantes:
-La confiabilidad y el nivel de aplicación son cada vez más altos, la conexión a Internet ya es una dirección clara.
-Se integran cada vez más componentes; el microcontrolador de NS (National Semiconductor) ya ha dejado su huella, y los componentes de imagen también se han integrado en el microcontrolador. En otras palabras, el significado del microcontrolador es. sólo el circuito integrado de un solo chip no radica en su función; si es funcionalmente hablando, se puede decir que es una máquina universal. Porque tiene integrados varios circuitos de aplicación.
El consumo de energía es cada vez menor y cada vez hay más combinaciones de circuitos analógicos.
Con el desarrollo de la tecnología de procesos de semiconductores y el nivel de diseño de sistemas, los microcontroladores continuarán produciendo nuevos cambios y avances. Con el tiempo, las personas pueden descubrir que la distancia entre los microcontroladores y los sistemas de microcomputadoras es cada vez más pequeña, e incluso más pequeña. Ilegible.
※ Autor: Aixuan 2000-10-30 9:47:20 ※
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