Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

12 caractéristiques à prendre en compte lors du choix d’un microcontrôleur pour votre produit

La grande majorité des produits électroniques nécessite un microcontrôleur ou un microprocesseur pour servir de cerveau. Pour les produits avancés nécessitant des capacités de traitement à haute vitesse (smartphone ou tablette), un microprocesseur est nécessaire, sinon un microcontrôleur est généralement la meilleure solution. Par exemple, un Arduino est basé sur un microcontrôleur et un Raspberry Pi est basé sur un microprocesseur.

Très probablement, votre conception électronique nécessitera un microcontrôleur. Généralement, un microcontrôleur peut être considéré comme un ordinateur construit sur un seul circuit intégré contenant un processeur, une mémoire et divers périphériques. Les microcontrôleurs ont beaucoup de choix, peut-être un nombre considérable de choix.

Bien qu'une recherche sur Google puisse vous orienter dans la bonne direction, je vous recommande de rechercher des microcontrôleurs sur les principaux distributeurs de composants électroniques tels que Digikey, Arrow et Mouser. Cela vous permettra de limiter votre recherche aux seuls microcontrôleurs disponibles. Il vous permet également de comparer rapidement les prix.

Au début d’un projet, c’est une bonne idée de dessiner un schéma fonctionnel du système que vous envisagez. Quel type de choses allez-vous connecter au microcontrôleur?

Un schéma fonctionnel du système est précieux pour cette planification précoce et peut vous indiquer le nombre de broches d’entrée et de sortie (E / S) et de ports de communication série nécessaires au projet.

Les microcontrôleurs peuvent inclure une grande variété de périphériques. La liste suivante répertorie certaines des fonctionnalités disponibles sur les microcontrôleurs modernes.

Mémoire: la plupart des microcontrôleurs disponibles à ce jour incluent des mémoires FLASH et RAM intégrées. FLASH est une mémoire non volatile utilisée pour le stockage de programmes et RAM est une mémoire volatile utilisée pour le stockage temporaire. Certains microcontrôleurs incluent également une mémoire EEPROM pour le stockage permanent des données.

Entrée et sortie numériques à usage général (GPIO): Il s'agit de broches de niveau logique utilisées pour les entrées et les sorties. Généralement, ils peuvent couler ou s’alimenter jusqu’à quelques dizaines de millimètres et peuvent être configurés en drain ouvert ou en push-pull.

Entrée analogique: la plupart des microcontrôleurs ont la capacité de lire avec précision une tension analogique. Les signaux analogiques sont échantillonnés par le microcontrôleur via un convertisseur analogique-numérique (ADC).

Sortie analogique: Le microcontrôleur peut générer des signaux analogiques via un convertisseur numérique analogique (DAC) ou un générateur de modulation de largeur d'impulsion (PWM). Tous les microcontrôleurs n’incluent pas de DAC, mais ils offrent des fonctionnalités PWM.

Programmation en circuit (ISP): ISP vous permet de programmer un microcontrôleur lorsqu'il est installé dans le circuit d'application, sans avoir à le retirer pour la programmation. Les deux protocoles ISP les plus courants sont JTAG et SWD.

Sans fil: si votre produit a besoin de fonctionnalités sans fil, il existe des microcontrôleurs spécialisés offrant les normes Bluetooth, WiFi, ZigBee et autres.

Communication série

Tous les microcontrôleurs fournissent un type de communication série. Les différents protocoles de communication série couramment proposés avec les microcontrôleurs sont décrits ci-dessous:

L'émetteur-récepteur universel asynchrone (UART) est un port série qui transmet des mots numériques, généralement d'une longueur de 7 à 8 bits, entre un bit de début et un bit de parité facultatif et un ou deux bits d'arrêt. Un UART est couramment utilisé avec d'autres normes telles que RS-232 ou RS-485.

UART est le type le plus ancien de communication série. UART est un protocole asynchrone, ce qui signifie qu'il n'y a pas de signal d'horloge. De nombreux microcontrôleurs incluent également une version synchrone d'un UART appelée USART.

Interface périphérique périphérique (SPI): SPI est utilisé pour la communication série à courte distance entre le microcontrôleur et les périphériques. SPI est un protocole synchrone, ce qui signifie qu'il inclut un signal d'horloge pour le chronométrage. SPI est une norme à 4 fils qui inclut les signaux d'entrée de données, de sortie de données, d'horloge et de sélection de puce.

Circuit intégré (I2C): I2C également écrit I2C est un bus série à 2 fils utilisé pour les communications entre le microcontrôleur et les autres puces de la carte. Comme SPI, I2C est également un protocole synchrone. Cependant, contrairement à SPI, I2C utilise une seule ligne pour les données entrantes et sortantes. De plus, au lieu d’un signal de sélection de puce, I2C utilise une adresse unique pour chaque périphérique. I2C a l’avantage d’utiliser seulement 2 fils, mais il est plus lent que SPI.

Universal Serial Bus (USB) est un standard familier à la plupart des gens. L'USB est l'un des protocoles de communication série les plus rapides. Il est généralement utilisé pour connecter des périphériques nécessitant de grandes quantités de transfert de données.

CAN (Controller Area Network) est une norme de communication série développée spécifiquement pour une utilisation dans les applications automobiles.

Cœurs de microcontrôleur remarquables

Plusieurs cœurs de microcontrôleurs ont une certaine notoriété et méritent d’être décrits. Voici quatre des plus courants:

BRAS Cortex-M

La série ARM Cortex M 32 bits est l’un des cœurs de microcontrôleur les plus couramment utilisés aujourd’hui. ARM ne fabrique ni ne vend jamais de microcontrôleurs, mais cède ses licences d’architecture à d’autres fabricants de puces.

De nombreuses sociétés proposent des microcontrôleurs Cortex-M, notamment ST Microelectronics, Freescale Semiconductor, Silicon Labs, Texas Instruments et Atmel.

Les microcontrôleurs de la série Cortex M sont mon choix préféré pour les produits qui seront commercialisés. Ils sont peu coûteux, puissants et largement utilisés.

8051

Le microcontrôleur 8051 8 bits 8 bits a été développé par Intel en 1980. Il s’agit du plus vieux cœur de microcontrôleur communément utilisé de nos jours. Le 8051 est actuellement disponible dans des versions modernes améliorées vendues par au moins 8 fabricants de semi-conducteurs différents. Par exemple, la populaire puce Bluetooth Low-Energy de CSR (CSR101x) utilise un cœur 8051.

PIC

Le PIC est une famille de microcontrôleurs de Microchip. Ils sont très populaires et viennent dans un large éventail d'options. Le nombre de broches, le style de boîtier et la sélection de périphériques sur puce sont proposés dans un nombre presque infini de combinaisons.

Atmel AVR

La gamme de microcontrôleurs appelée AVR d’Atmel est connue pour être le cerveau de la plupart des versions de l’Arduino. Ainsi, pour de nombreux fabricants, il est facile de passer d’un microcontrôleur Arduino à un microcontrôleur Atmel AVR. Cependant, j’ai constaté que vous pouvez généralement obtenir l’un des autres cœurs avec des performances similaires, voire meilleures, à moindre coût.

Conclusion

Une fois que vous avez sélectionné le microcontrôleur, l'étape suivante consiste à concevoir le circuit du microcontrôleur et à connecter tous les périphériques. Je discuterai de ce sujet pour mon prochain article dans cette série.

Vous voulez en savoir plus sur la conception d'un produit électronique? Ensuite, consultez mon guide détaillé en deux parties Comment développer et prototyper un nouveau produit électronique.

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