Какой МК выбрать любителям

Если вспомнить олимпийский девиз: «Быстрее, выше, сильнее» (лат. «Citius, Altius, Fortius*), то применительно к МК он прозвучит так: «Выше тактовая частота, больше объём памяти, меньше энергопотребление». Но не надо в спешке выбирать по каталогу самую «крутую» микросхему. Это не поможет. Радиолюбительская практика ограничивается тремя важными факторами: стоимостью, технологией пайки, доступностью программного обеспечения.

Стоимость ультрасовременных «навороченных» МК доходит до нескольких десятков долларов США. В простых любительских конструкциях нет смысла ориентироваться на большие деньги. Одну и ту же не очень сложную задачу дешёвый и дорогой МК решают с одинаковым успехом. Зачем платить больше?

Технология пайки, как ни парадоксально, может стать большой преградой в применении высокопроизводительных МК. Дело в том, что они выпускаются

в корпусах SOIC, QFP, рассчитанных на автоматизированный поверхностный монтаж. Расстояние между выводами составляет 0.5...1.27 мм. Не каждый монтажник без специальных приспособлений и микроскопа сможет качественно запаять все 44...208 выводов такой микросхемы.

В домашних условиях имеется большой риск повредить и сам чип, и тонкие дорожки печатной платы. Следовательно, двухрядная чёрная китайская панелька с шагом между выводами 2.54 мм останется ещё долгое время объективной реальностью в радиолюбительском деле.

Если всё-таки понадобится использовать более совершенный МК, то стоит задуматься о приобретении так называемого «отладочного комплекта». Он состоит из печатной платы, на которой уже распаяны: МК, кварцевый резонатор, стабилизатор питания, разъёмы для подключения периферийных устройств, а зачастую и ЖК-индикатор с кнопочной тастатурой. Кроме того, в комплект поставки входят средства проектирования — программный компилятор и отладчик. В целом получается хороший стартовый набор при относительно небольшой цене от 15 до 100 долларов США в зависимости от периферии.

Программное обеспечение для МК должно быть, как минимум, доступным и, как максимум, бесплатным. Многие фирмы-изготовители преднамеренно засекречивают схемы программаторов, вводят непомерно высокую плату за компиляторы и библиотеки функций. Это резко сужает сферу применения, ведь, чем меньше людей имеют свободный доступ к информации, тем меньше рекламы, меньше примеров электрических схем, меньше текстов программ и реальных конструкций для повторения.

Житейская мудрость определила ряд здоровых принципов отбора МК. Во-первых, не гнаться за экзотикой, во-вторых,не связываться с единственным семейством, в-третьих, не экономить на средствах отладки и программирования. Теперь понятно, почему на сегодняшний день наиболее популярными среди любителей являются 8-битные МК семейств ATmega, ATtiny, PIC12, PIC16, PIC18. Сравнительно низкие цены, доступность на рынке, хорошие технические характеристики, наличие микросхем в DIP-корпусе, множество учебников и примеров — вот залог успеха.

 Какой МК выбрать профессионалам

Инженеры, по долгу службы занимающиеся разработкой аппаратуры для встраиваемых применений, могут позволить себе роскошь «ни в чём не отказывать» (конечно, в разумных пределах). Проблемы стоимости, технологии производства и доступности элементной базы отходят на второй план. Действительно, управляющий МК в сложных комплексах является далеко не самым дорогим элементом, хотя именно от него во многом зависят эксплуатационные характеристики изделия и успешность продаж на рынке. Критериями отбора для профессионального разработчика служат следующие факторы: технические параметры, лицензионная чистота программного обеспечения, удобство в обслуживании.

Технические параметры выбираемого МК должны обеспечивать выполнение требований задания на разработку. Например, если изделие предназначено для

установки в автомобиль, то придётся искать МК с расширенным диапазоном температур —40...+125°С и, желательно, с наличием интерфейса CAN. Если требуется быстрая реакция на внешнее воздействие или прогнозируются сложные математические расчёты, то понадобится высокоскоростной МК с разрядностью 16 или 32 бита. Если проектируется миниатюрное изделие с батарейным питанием, то лучше применить микромощный МК в компактном SMD-корпусе, способный работать при пониженном напряжении и малой тактовой частоте.

В Табл. 1.1 приведены некоторые рекомендации по выбору МК. Понять их суть можно на примере микросхемы STR710FZ1T6 фирмы STMicroelectronics, которая рекомендуется для устройств с низким электромагнитным излучением (ЭМИ). В её даташите имеется специальный раздел «EMC characteristics», где приводятся уровни паразитного излучения МК по частотным диапазонам. Это даёт основание полагать, что на заводе-изготовителе серьёзно подходят к проблемам электромагнитной совместимости и периодически проверяют соответствие параметров, т.е. гарантируют их. Не исключено, что продукция других фирм тоже имеет показатели ЭМИ не хуже, но ведь об этом в их даташитах ничего не написано, значит, в Табл. 1.1 таким МК путь «заказан».

Таблица 1.1. Рекомендации по выбору МК

Лицензионная чистота программного обеспечения — это «больное место» многих разработок на малых и средних по численности предприятиях. Любая сколько-нибудь серьёзная проверка приводит к штрафам. Закон о нарушении авторских прав предусматривает весьма строгие наказания.

Если изделие простое и программист использует бесплатно поставляемый фирменный Ассемблер, то проблем нет. Здесь и исходный код можно продемонстрировать, и «вживую» откомпилировать проект в присутствии представителя контролирующей организации. Хуже обстоит дело с языками высокого уровня, для которых через Интернет обычно доступны только демо-версии коммерческих компиляторов с весьма урезанными возможностями. Полные версии фирменных компиляторов стоят денег (и немалых), что делает их покупку экономически убыточным при малых партиях изготавливаемой продукции.

На помощь может прийти смена семейства МК и перевод исходных листингов в среду свободно распространяемых программных продуктов. В частности, для AVR-контроллеров используют бесплатный Си-компилятор AVR-GCC, входящий в пакет WinAVR [1-8], а для PIC-контроллеров в простых случаях годится демо-версия компилятора MikroC фирмы mikroElektronika [1-9], имеющая лимит на длину кода, но без ограничения действия во времени.

Удобство в обслуживании является важной составляющей коммерческого успеха. Не секрет, что программисты, как и все обычные люди, допускают ошибки. Для их исправления, а также для удовлетворения эксклюзивных запросов и пожеланий капризных заказчиков, приходится «на ходу» изменять алгоритм работы устройства. Применительно к МК это означает, что надо перепрограммировать его внутреннее флэш-ПЗУ.

Чтобы не отправлять постоянно «гонцов» в командировки с программатором в кейсе, практикуют удалённую смену прошивок через Интернет. Однако для этого следует е щё на начальном этапе разработки выбрать такой тип МК, который имеет функцию самопрограммирования («BootLoader»). В любительских конструкциях столь щепетильный подход не обязателен, хотя и всячески приветствуется.

Завершает тему выбора МК график распределения индексов популярности, приведенный на Рис. 1.11. Это постоянно обновляемая интернет-статистика, составленная по оценкам электронщиков Рунета за последние несколько лет. Было бы большим заблуждением устанавливать на основании указанных процентов какие-либо ограничительные перечни по применению тех или иных моделей МК. Но общее направление подмечено верно.

Рис. 1.11. Индексы популярности моделей МК согласно опросу на сайте [1-7].