Esistono numerose piattaforme MCU e una volta che qualcuno si è abituato a una, sono generalmente riluttanti a passare a un'altra piattaforma.

La mia domanda è: se oggi si iniziasse a utilizzare un MCU per attività di carattere generale, come si farebbe per sceglierne uno? Quali sono i punti vendita unici delle diverse piattaforme?

A distanza di un anno, ho tenuto un discorso sul tema della raccolta dei microcontrollori (ci sono voluti circa 1,5 ore). Il pubblico era programmatori e produttori di software di alto livello. La maggior parte del pubblico non aveva precedenti esperienze in μC, il resto ha giocato solo con Arduino. Il numero di presenze tra il pubblico era di circa 30. Quindi, questo era un multicast, al contrario di una clinica individuale.

La diapositiva chiave nel discorso era questa:

Dimensioni

per confrontare i microcontrollori. L'elenco è in ordine decrescente.

• Ambiente di sviluppo (catena di strumenti)
  • Sviluppo dell'ambiente
  • Ho menzionato l'ambiente di sviluppo?
• Supporto
  • Note applicative
  • Supporto alla pari: conoscenza tribale, amici, forum, codici [sic]
• Caratteristiche
  • Memoria
  • periferiche
  • Abilità di calcolo
• Consumo di energia
• Costo

ps

Dovrei definire l'ambito a cui questa mia risposta è limitata. Vedo questa domanda di selezione della piattaforma attraverso due tipi di obiettivi. Il primo è un prototipo. Il secondo è uno sviluppatore di attrezzature professionali con prezzi di strada dell'ordine di $ 3k e quantità in centinaia all'anno. Anche l'obiettivo per hobbisti non è lontano. In questi casi, il costo incrementale del microcontrollore è piccolo, rispetto al costo di sviluppo o al costo dell'attrezzatura professionale in cui si trova il microcontrollore.

Esiste ovviamente una prospettiva molto diversa della produzione di massa. Quando qualcuno sceglie un microcontrollore per un dispositivo economico che verrà prodotto in grandi quantità (i giocattoli tradizionali sono un buon esempio), saranno guidati dal costo dell'hardware. Un modesto risparmio nel costo dell'hardware moltiplicato per un grande volume di produzione (in centinaia di migliaia o più) può giustificare la sofferenza derivante dall'uso di un ambiente di sviluppo ingombrante e un microcontrollore a prezzi convenienti con un supporto mediocre.

Poiché questa domanda non ha prodotto del tutto il confronto della piattaforma che speravo, ho tentato di crearne uno anch'io studiando la letteratura e le altre risposte. Forse questo può aiutare qualcun altro in futuro.

Per favore fatemi sapere se ci sono errori o se ci sono informazioni che posso aggiungere.

Confronto della piattaforma

Note sul confronto:

• IDE: i commenti si riferiscono alla versione gratuita

PIC:

• di gran lunga i chip entry-level più economici
• molti hanno regolatori di tensione interni
• a un determinato prezzo, in genere hanno periferiche più e migliori
• quasi standard di settore: ottime librerie e supporto per gli sviluppatori
• IDE: simulazione e debugging offline completi, eccezionali e basati su NetBeans
• debugger di terze parti: circa $ 25
• vastissima gamma di pacchetti
• punti di vendita unici: 1. XLP = dispositivi a bassissima potenza disponibili; 2. molti chip moderni hanno il modulo di rilevamento capacitivo per pulsanti a sfioramento, ecc.

AVR:

• L'AVR è generalmente in ritardo rispetto alla registrazione delle periferiche ed è leggermente più costoso. Nel complesso, tuttavia, AVR è molto simile ai PIC in termini di funzionalità e prezzo.
• I chip AVR a 8 bit sono più veloci dei chip PIC a 8 bit
• emulatori di terze parti: circa $ 20
• vastissima gamma di pacchetti

Braccio Cortex-M:

• architettura moderna del processore: nessuna memoria bancaria, buon multi-tasking
• di gran lunga i dispositivi a 32 bit più economici
• abbastanza facile da spostare tra chip diversi e produttori diversi
• i dispositivi richiedono generalmente più componenti esterni rispetto ai PIC
• dispositivi USB molto economici con bootloader ROM: NXP LPC1342 / LPC1343
• ragionevole supporto della biblioteca
• IDE: ragionevole, nessuna simulazione offline
• L'interfaccia SWD consente la programmazione, il debug e la traccia all'interno del sistema con hardware facile da costruire (
• i chip NXP economici sono disponibili solo in pacchetti a passo ridotto o senza pin
• punti di vendita: 1. piattaforma a 32 bit più economica; 2. piattaforma più economica con bootloader ROM USB

PSoc: (dalla risposta di Rocketmagnet)

• re quando si tratta di periferiche analogiche: un determinato chip può essere riconfigurato internamente per fornire diverse periferiche analogiche e digitali
• significativamente più costoso dei PIC
• IDE: eccellente
• Programmatore $ 88 (consente il debug?)
• solo pacchetti SMD

Elica: (dalla risposta di Rocketmagnet)

• MCU multi-core: diversi core possono lavorare similmente su compiti diversi
• elimina / riduce (?) la necessità di interrupt tradizionali
• poche periferiche hardware, devono essere esplicitamente codificate per funzionare su uno dei core, offre un'incredibile flessibilità
• debole quando si tratta di periferiche analogiche
• IDE: eccellente
• Pacchetto DIP disponibile

Confronto per applicazione

USB:

"Legenda" per l'elenco seguente:

• bootloader = bootloader USB preprogrammato
• regolatore di tensione = può essere alimentato dal bus senza regolatore esterno
• pullup = nessuna necessità di pullup esterno
• impedenza di adattamento = nessuna necessità di resistori di adattamento esterni
• oscillatore di precisione = non necessita di cristallo esterno

Proprietà del dispositivo meno costoso: (in circa ordine di prezzo)

• PIC: 8 bit, bassa e piena velocità, regolatore di tensione, pullup, adattamento di impedenza, protezione ESD
• NXP: 32 bit, bootloader, solo a piena velocità, protezione ESD
• Freescale: 8 bit, solo bassa velocità, regolatore di tensione, adattamento impedenza, protezione ESD
• Atmel: 8 bit, bootloader, solo a piena velocità, regolatore di tensione, pullup, protezione ESD
• STM: 32 bit, bootloader, solo velocità massima, pullup, adattamento impedenza, protezione ESD
• Silicon Laboratories: 8 bit, bassa e piena velocità, regolatore di tensione, pullup, adattamento dell'impedenza, oscillatore di precisione
• TI: 32 bit, bootloader, bassa e piena velocità, altre proprietà sconosciute
• PSoc: configurabile come modulo, altre proprietà sconosciute
• Elica: 32 bit, solo bitbanging

Ethernet:

• PIC: dispositivo più economico con PHY integrato

La tua scelta di MCU dipende molto dal tipo di progetti su cui stai lavorando. Stai realizzando dispositivi ad alto volume, super economici e semplici come luci lampeggianti per bici? Stai sviluppando robot prototipo complessi che hanno a che fare con numerosi IO Device e sensori bizzarri?

Lavoro principalmente su quest'ultimo. Il problema principale per me è cercare di trovare microcontrollori con il set di periferiche che desidero. Questo è molto difficile poiché i nostri requisiti non sembrano essere mainstream. Vogliamo cose come 5 canali PWM, 5 decodificatori in quadratura, 2 porte SPI non standard e un UART con IO negato.

Le uniche MCU che ho visto in grado di gestire facilmente quel tipo di requisiti sono il PSoC e l'elica.

L'elica è fondamentalmente otto MCU a 32 bit in un singolo chip. Se si desidera un tipo di periferica, è sufficiente programmare una delle MCU per eseguire quel lavoro. Quindi puoi avere quello che vuoi.

I PSoC sono disponibili in due versioni, 3 e 5. Il 3 è un nucleo 8051 e il 5 è una corteccia ARM M3. Nel chip sono inoltre inclusi blocchi riconfigurabili digitali e analogici che possono essere trasformati in una vasta gamma di periferiche: ADC, filtri, op-amp, DAC, SPI, UART, decodificatore in quadratura, generatore CRC, ecc.

L'ambiente di sviluppo è fantastico. Hai la solita modifica del codice sorgente di un IDE tipico, ma hai anche un editor schematico. Puoi letteralmente collegare qualsiasi circuito digitale che ti piace, collegando le periferiche con porte, infradito, ecc. Hai bisogno di 5 PWM? Facile, inseriscili nello schema, collegali e via. Puoi persino scrivere le tue periferiche in Verilog se vuoi qualcosa che non viene fornito. Gran parte della tua applicazione può essere semplicemente implementata in questo tipo di hardware.

Il vero vantaggio è che puoi rimanere con un solo chip, sapendo che può affrontare molti dei progetti che vorresti realizzare in futuro. Quello che ho trovato fastidioso dei PIC è stato costantemente trascinato attraverso dozzine di dispositivi alla ricerca di quello che aveva il particolare set di periferiche di cui avevo bisogno. Ora non ho questo problema.

Per me il requisito più importante era se il dispositivo / IDE fosse ben supportato sul mio PC non Windows (Linux). Si è scoperto che per me Atmel AVR aveva un supporto (open source) migliore rispetto a PIC.

• AVR @ wikipedia
• Arduino @ wikipedia
• Guida alla selezione a 8 e 32 bit presso il fornitore (Atmel)

L'uso di più di una piattaforma va bene. Selezionando il migliore per ciascun lavoro e anche la disponibilità di codice ed esempi relativi al lavoro.

Molti di loro hanno buoni strumenti di sviluppo, Arduino ha Visual Studio, Pic ha un ottimo strumento e così anche gli altri. Quindi, per me, è quanto velocemente e facilmente riesco a fare bene il lavoro, + quante persone open source lavorano sulla stessa cosa?

I microcontrollori sono un mondo in rapido cambiamento, ci sono molti vantaggi nell'apprendimento degli attuali chip "in" e l'IDE più famoso è il fatto di ricevere aiuto dalla comunità. Come persona PIC direi che Aduino probabilmente ha le migliori IDE e schede di sviluppo per i principianti al momento e puoi aggiungere molto a una scheda aduino di base senza toccare un saldatore.

Chiunque utilizzi un aduino per cose della vita reale potrebbe presto voler andare avanti, ma a quel punto avrai imparato un sacco di elettronica digitale di base e un buon sottoinsieme di C per usare facilmente qualcosa di più adatto.

Come qualcuno ha detto che hai scelto il chip per il tuo progetto, ho visto alcuni progetti che usano chip ARM come semplici sensori di temperatura o convertitori AD, allo stesso modo in cui ho visto aduinos e PIC 16 spinti al limite per generare un gioco di invasori spaziali, FPGA sono galso reat ed è bello capire HDL se stai seriamente andando nel design dell'elettronica .. ma sfortunatamente non ci sono molti progetti là fuori nel mondo reale in cui dovrai usare uno dei lavori più a basso volume, progettazione rapida e prezzo limitato e questo è dove l'uC a 8 bit regna sovrano

Poiché molte delle risposte pubblicate si concentrano sull'uso degli hobbisti, ecco che arrivano varie raccomandazioni dirette solo agli sviluppatori professionisti.

Requisiti minimi nudi
Se l'MCU non soddisfa tutti questi requisiti , non dovrebbe essere utilizzato.

• Stato in produzione da almeno 1 anno.
• Il silicon errata è disponibile ed è stato rivisto almeno una volta.
• Cane da guardia interno.
• Rilevamento interno di bassa tensione / scarica.
• Memoria flash su chip.
• Protezione ESD.
• JTAG / SWD o qualche interfaccia di debug a filo singolo.
• Il core utilizza byte a 8 bit e la firma del complemento di 2.
• Campioni e schede di valutazione prontamente disponibili.
• Ha supporto tecnico reattivo direttamente dal produttore.

Segnali di pericolo - hardware MCU
Queste sono cose che non dovresti perdere tempo nell'anno 2019.

• Oscure modalità di indirizzamento che devono essere gestite dal programmatore. Compreso l'uso di parole chiave oscure e non standard per accedere ai dati ROM.
• Gravi limiti della memoria dello stack o della profondità dello stack.
• 16 bit int, che a sua volta presenta tutti i pericoli nascosti delle promozioni di numeri interi in linguaggio C.
• Impossibile eseguire l'aritmetica a 16 o 32 bit senza iniziare a bollire.
• Non intercetta se si esegue il codice nelle sezioni di dati.
• Nessun buffer di traccia delle istruzioni.
• Viene fornito con periferiche hardware esotiche per le quali non serve a nulla.

Segnali di avvertimento - catena degli attrezzi

• Si affida a simulatori software su PC o in qualche modo a bootloader, anziché eseguire il flashing dell'intera MCU e utilizzare l'esecuzione / debug su chip.
• Non viene fornito con driver / esempi / librerie predefiniti scritti da professionisti. Si affida agli sviluppatori che reinventano la ruota o ai forum Internet / open source.
• Il CRT per il compilatore C non soddisfa i requisiti elencati qui .
• Il compilatore C viene fornito con un lungo elenco di funzionalità C standard che non sono supportate.
• Il compilatore C non supporta ancora C11 (indipendentemente dal fatto che si intenda utilizzarlo o meno).
• L'IDE genera più strani strani errori del linker su di te la prima volta che provi un programma "ciao mondo".
• Incontrare molti bug IDE o compilatore durante le prime settimane di utilizzo.

Se stai andando per compiti di uso generale che possono avere un'elaborazione analogica e digitale, avrei preferito PSoC per il suo IDE, debugger e il numero assoluto di cose che puoi fare con quelle.

Ho usato PSoC3 al college per i miei progetti ed è abbastanza semplice da padroneggiare. L'unica cosa è che se hai bisogno di alcuni chip prestazionali, dovrai comunque ottenerli separatamente. Ha porte abbastanza buone. Quindi, se stai cercando alcuni chip prestazionali insieme al kit di sviluppo, è meglio scegliere componenti separati.