Fatti interessanti su microcontrollori, microprocessori e cristalli e quarzi

• Cosa sono microcontrollori, microprocessori e cristalli di quarzo

• Quali sono i modelli e i tipi di costruzione?

• Criteri di acquisto per microcontroller, microprocessori e quarzi - cosa c'è da fare?

• La nostra buona pratica: protezione ESD

• FAQ - domande frequenti su microcontroller, microprocessori e quarzi

• Conclusione: Come acquistare il controller o il processore giusto

 

Cosa sono i microcontrollori, i microprocessori e i cristalli?

La differenza tra microcontroller e microprocessori è probabilmente la soluzione più adatta per descrivere che un microcontroller contiene sempre (almeno) un microprocessore e che a tale scopo integra elementi periferici importanti nel suo alloggiamento. Un microprocessore da solo, invece, è solo un processore puro, cioè un'unità di calcolo.

Un microprocessore da solo sarebbe quindi di scarsa utilità, anche se è il vero e proprio "cuore" di un microcontrollore. Per il funzionamento di questo dispositivo sono necessarie, a seconda del tipo, ulteriori funzioni periferiche, come ad esempio memoria di lavoro e di programma, ingressi e uscite digitali, interfacce di comunicazione, controller LCD, convertitore analogico-digitale e molto altro ancora.

I microcontroller necessitano di un clock per il loro funzionamento. Anche se ci sono alcune versioni con clock integrato, la maggior parte dipende dall'alimentazione di un clock dall'esterno. Questo ciclo mette a disposizione componenti che determinano la frequenza: sia sotto forma di oscillatori al quarzo che combinano l'intero circuito oscillatore nel loro alloggiamento, sia come quarzo oscillante o risonatori in ceramica. Questi ultimi due richiedono componenti aggiuntivi, sintonizzati sul circuito oscillante per la loro funzione.

 

Quali sono i modelli e i tipi di costruzione?

I microcontroller o microprocessori tradizionali sono disponibili in una vasta gamma di famiglie di processori e con i più svariati dati sulle prestazioni. A seconda della complessità e della funzionalità, le dimensioni dell'alloggiamento e la struttura e il tipo e il numero di pin di collegamento variano di conseguenza. I modelli semplici sono realizzati in parte in versione a otto poli, i tipi potenti possono avere 128 pin o più.

Microcontroller embedded

I microcontroller embedded servono per la realizzazione di sistemi embedded. La tecnologia a microprocessore dell'unità di controllo e di destinazione è qui combinata in un microcontroller. Esempi di utilizzo sono smartphone, tablet, ecc.

Microcontroller embedded specifico per l'applicazione

I microcontroller embedded specifici per l'applicazione sono programmabili dallo sviluppatore e dispongono di una capacità di memoria corrispondente sotto forma di ROM scrivibile. Consentono funzionalità individuali anche con numeri di pezzi più piccoli.

Processori di segnale digitali (DSP)

I processori di segnale digitali (DSP) funzionano con segnali digitali o analogici ad alta velocità. Il suo campo di applicazione specializzato nella tecnologia dei microprocessori sono i processi di segnale digitale come la tecnologia audio e video, la trasmissione dei dati, il riconoscimento vocale, la soppressione dell'eco, la sintesi vocale e l'analisi del segnale negli oscilloscopi e negli analizzatori di spettro.

Sistemi di apprendimento per microcontroller myAVR

I sistemi di apprendimento per microcontroller myAVR sono sistemi di apprendimento e sperimentazione, adatti ai microcontroller di tipo Atmel. Sulle schede di sperimentazione AVR sono integrati un programmatore e un'interfaccia di comunicazione con il PC, rendendo disponibile un ambiente di sviluppo completo. Sono disponibili diversi starter kit AVR, software, processori e altri componenti singoli come schede per altoparlanti, display LC, schede di espansione e interfacce aggiuntive per diversi protocolli di comunicazione

 

Criteri di acquisto per microcontroller, microprocessori e quarzi - cosa considerare?

I quarzi cablati sono molto importanti, così come il quarzo in forma SMD, in particolare quando si tratta di grandi quantità di pezzi e lo sforzo di sviluppo del cablaggio esterno necessario per il funzionamento è quindi giustificato. Rispetto agli oscillatori al quarzo hanno vantaggi economici. I risonatori in ceramica hanno una minore stabilità di frequenza rispetto ai quarzi e agli oscillatori al quarzo. Tuttavia, sono molto convenienti, meccanicamente ed elettricamente robusti e sono sufficienti per molte applicazioni.

 

La nostra buona pratica: protezione ESD

Come la maggior parte degli altri semiconduttori moderni, i microcontroller e i microprocessori sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). Con le strutture sempre più sottili dei processori, pochi volt di sovratensione sono ora sufficienti per distruggerli o danneggiarli. Queste piccole scariche non sono percepibili dall'uomo, ma possono causare grandi danni ai componenti. Pertanto, durante l'uso, è necessario considerare attentamente le norme relative alla protezione ESD, soprattutto perché - a seconda del progetto del microcontrollore - la riparazione del circuito mediante saldatura e dissaldatura può essere estremamente difficile.

 

FAQ - domande frequenti su microcontroller, microprocessori e quarzi

Quali sono i vantaggi di un oscillatore al quarzo?

Gli oscillatori al quarzo sono unità pronte per il collegamento che forniscono una frequenza di clock alla loro uscita dopo aver applicato la tensione di esercizio appropriata. Non è necessario alcun ulteriore cablaggio esterno, eliminando così il lavoro di sviluppo e di sperimentazione. Sono disponibili anche con tolleranze di frequenza molto basse per applicazioni impegnative.

 

Conclusione: Come acquistare il controller o il processore giusto

Oltre all'architettura di sistema adatta del processore stesso, la potenza di elaborazione gioca un ruolo importante. Nell'ambito dello sviluppo si deve tenere conto delle esigenze corrispondenti, anche in vista di un aumento delle esigenze in futuro, a seguito di eventuali miglioramenti delle funzioni e delle funzionalità software aggiuntive.

Per le varianti programmabili, per gli stessi motivi, si dovrebbe mettere a disposizione spazio sufficiente e pianificare una riserva sufficiente. In particolare, con un numero di pezzi medio e basso, questo non ha più peso, ma può risparmiare costosi nuovi progetti, che potrebbero essere necessari anche dopo un breve periodo di tempo.

Le simulazioni e le configurazioni di prova possono essere realizzate in modo molto semplice e conveniente con i sistemi di apprendimento dei microcontroller myAVR. In questo modo si eliminano le costose e dispendiose copie singole dei circuiti stampati e l'implementazione delle interfacce e del software necessari, riducendo notevolmente i cicli di sviluppo e di prova necessari.

Quarzi e risonatori in ceramica sono convenienti, ma richiedono ancora altri componenti. Gli oscillatori al quarzo sono completi e poco ingombranti. Non hanno problemi di comportamento all'avvio e al funzionamento, in quanto sono già perfettamente sintonizzati dal produttore.