如何選擇最佳微控制器

為產品選擇正確的微控制器可能是項令人怯步的任務。您不僅要思考許多技術特性，還要考慮成本和備貨時間等會削弱項目的業(yè)務方面問題。在項目初期，您會有立即動手的沖動，想要在商定系統(tǒng)的細節(jié)之前開始選擇微控制器，這當然是糟糕的想法。

在對微控制器進行任何思考之前，硬件和軟件工程師應當先制定出系統(tǒng)的高水平規(guī)格，畫好框圖和流程圖，只有這時才有充足的信息對微控制器選擇做出理性的決定。達到這一階段時，可以遵循 10 個簡單步驟，確保做出正確的選擇。

1、制定所需硬件接口列表

利用總體硬件框圖，制定一份微控制器需要支持的所有外部接口列表。需要列出的接口類型一般有兩種。第一種接口是通信接口，包括 USB、I2C、SPI 和 UART 等外設接口。

如果應用需要 USB 或某種形式的以太網，則記下特別備注。這些接口對微控制器需要支持的程序空間大小有重大影響。第二種接口是數字輸入和輸出、模擬至數字輸入，以及 PWM 接口等。

這兩種接口類型將指出微控制器需要的引腳數。圖 1 顯示了一個通用示例框圖，其中列出了 i/o 要求。

2、檢查軟件架構

軟件架構和要求對微控制器的選擇有著重大影響。處理要求的輕重程度決定是使用 80 MHz DSP 還是 8 MHz 8051。與硬件一樣，應記下所有重要的要求。

3、選擇架構

利用第 1 步和第 2 步中的信息，工程師應能夠對所需的架構有個初步的想法。應用是否能通過 8 位架構實現(xiàn)？16 位呢？還是需要 32 位 ARM 核心？在應用和所需的軟件算法之間，這些問題將開始匯總為一個解決方案。不要忘了可能的未來要求和功能擴展。
不能僅因為 8 位微控制器能滿足您現(xiàn)在的要求，就不去為了未來的功能或易用性而考慮 16 位微控制器。請記住，微控制器選擇可以是一個迭代過程。您可能會在此步驟中選擇 16 位期間，而在稍后的步驟中發(fā)現(xiàn) 32 位 ARM 部件更加適合。這一步只是讓工程師確定正確的前進方向。

4、確定存儲器需求

對任何微控制器而言，閃存和 RAM 都是兩個非常重要的組成部分。確保不會出現(xiàn)程序空間不足，或者說可變空間肯定是最優(yōu)先考慮的。選擇部件時，很容易會選擇具有過多功能的部件，而不是功能不足的部件。

到設計的末尾時，發(fā)現(xiàn)需要 110% 的空間或者需要削減些功能，這并不是什么出格的事。畢竟，您總是會開頭想要多一些，然后轉到同一芯片家族中限制稍多一些的部件。利用應用中包含的軟件架構和通信外設，工程師就能估算該應用所需的閃存和 RAM 大小。記得給功能擴展和后續(xù)版本留些空間！這可為未來省卻許多麻煩。

5、開始尋找微控制器

現(xiàn)在對微控制器的特性要求有了更好的了解，可以開始搜尋工作了！一個能作為良好起點的地方是 Arrow、Avnet 或 Future Electronics 等微控制器供應商。

與 FAE 談談您的應用和要求，很多時候他們可以推薦既尖端新穎又滿足要求的新部件。只是要記住，他們可能會有在當下推廣某一系列微控制器的壓力！

下一個最佳地方是您已經熟悉的芯片供應商。例如，如果您過去使用過某些微芯片部件，并與供應商關系不錯，那就從他們的網站開始搜索。

大多數芯片供應商擁有搜索引擎，您可以輸入自己的外設集、I/O 和功率要求，而后它將縮小符合條件的部件列表。從該列表，工程師就能繼續(xù)選擇微控制器。

6、檢查成本和功率限制

此時，挑選過程已經得出幾個潛在候選者?，F(xiàn)在是檢查功率要求和部件成本的大好時機。如果設備將通過電池供電并屬于移動類型，那么確保部件具有低功耗是頭等大事。

如果部件不滿足功耗要求，則應將它們從列表中剔除，直到選定符合條件的為止。也不要忘了檢查處理器的單價。雖然許多部件的批發(fā)價已穩(wěn)定在 1 美元左右，但如果部件為高度專業(yè)化或者屬于高端處理器，那么其單價可能非常重要。不要忘了這一關鍵因素。

7、檢查部件供貨情況

確定備選部件清單后，現(xiàn)在可以開始查看部件的供貨情況了。需要記住以下幾點：部件的備貨周期是多少？是否多家分銷商都保有庫存？或者需要 6–12 周的備貨周期？您對供貨有什么要求？您不希望陷入大訂單困境之中，而必須等待三個月時間來履行訂單。

接著一個問題是部件的新舊程度以及是否在您產品的生命周期內保持供貨。如果您的產品要在 10 年內供應，那么您就要尋找制造商保證在 10 年內生產的部件。

8、選擇開發(fā)套件

在選擇新的微控制器時，最美妙的階段之一是尋找可以研究的開發(fā)套件，并了解該控制器的內部運作機制。一旦工程師確定了中意的部件后，他們應當調查有哪些開發(fā)套件可用。

如果沒有可用的開發(fā)套件，那么很有可能所選部件不是最佳的選擇，那時應當后退幾步來找到更好的部件?，F(xiàn)在，大多數開發(fā)套件的價格在 100 美元以內。如果超過這一價格（除非它設計為用于多個處理器模塊），那就顯然太高。其他部件可能更為合適。

9、調查編譯器和工具

選定開發(fā)套件基本上就落實了微控制器選擇。最后要考慮的是檢查可用的編譯器和工具。大多數微控制器提供多種編譯器、示例代碼和調試工具選項。務必要準備好用于該部件的所有必要工具，這點非常重要。沒有正確的工具，開發(fā)過程可能會變得冗長乏味而代價高昂。

10、開始實驗

即便選定了微控制器，也不代表一成不變了。通常，拿到開發(fā)套件后，還需要很久才會得到第一個原型硬件。此時可以構建測試電路并與微控制器接口。選擇高風險部件，讓它們在開發(fā)套件上工作。
您可能會發(fā)現(xiàn)之前認為很不錯的部件存在一些未預見的問題，而不得不去選擇其他微控制器。在任何情形中，早期實驗將能確保您做出正確的選擇，而且有必要變動時，影響也會最??！

審核編輯：何安