माइक्रोकंट्रोलर आधारित परियोजनाओं के लिए एक सर्वश्रेष्ठ माइक्रोकंट्रोलर का चयन करने के तरीके

क्या आप जानते हैं कि माइक्रोकंट्रोलर आधारित परियोजनाओं के लिए सर्वश्रेष्ठ माइक्रोकंट्रोलर का चयन कैसे करें? किसी दिए गए एप्लिकेशन के लिए उचित माइक्रोकंट्रोलर का चयन करना सबसे महत्वपूर्ण निर्णयों में से एक है, जो कार्य की सफलता या विफलता को नियंत्रित करता है।

वह अलग अलग है माइक्रोकंट्रोलर के प्रकार उपलब्ध है और अगर आपने तय किया है कि किस श्रृंखला का उपयोग करना है, तो आप आसानी से अपने स्वयं के एम्बेडेड सिस्टम डिज़ाइन को शुरू कर सकते हैं। सही चयन करने के लिए इंजीनियरों के पास अपना मापदंड होना चाहिए।

इस लेख में, हम एक माइक्रोकंट्रोलर का चयन करने में बुनियादी बातों पर चर्चा करेंगे।

एम्बेडेड सिस्टम डिजाइन के लिए माइक्रोकंट्रोलर

कई मामलों में, परियोजना के लिए एक उपयुक्त माइक्रोकंट्रोलर के बारे में विस्तृत ज्ञान रखने के एवज में, लोग अक्सर बेतरतीब ढंग से एक माइक्रोकंट्रोलर का चयन करते हैं। हालांकि यह एक बुरा विचार है।

माइक्रोकंट्रोलर को चुनने की सबसे बड़ी प्राथमिकता ब्लॉक डायग्राम, फ्लोचार्ट और इनपुट / आउटपुट बाह्य उपकरणों जैसी प्रणाली की जानकारी होना है।

यहां शीर्ष 7 तरीके दिए गए हैं जिनका पालन करके यह सुनिश्चित करना चाहिए कि सही माइक्रोकंट्रोलर का चयन किया गया है।

माइक्रोकंट्रोलर का बिट चयन

माइक्रोकंट्रोलर 8-बिट, 16-बिट और 32-बिट दरों जैसे विभिन्न बिट दरों में उपलब्ध हैं। बिट्स की संख्या डेटा लाइनों के आकार को संदर्भित करती है जो डेटा को सीमित करती है। बिट चयन के संदर्भ में महत्वपूर्ण में एम्बेडेड सिस्टम डिजाइन के लिए एक सर्वश्रेष्ठ माइक्रोकंट्रोलर चुनना। माइक्रोकंट्रोलर का प्रदर्शन बिट आकार के साथ बढ़ता है।

8-बिट माइक्रोकंट्रोलर :

8 बिट माइक्रोकंट्रोलर

8-बिट माइक्रोकंट्रोलर्स में 8- डेटा लाइनें होती हैं जो एक बार में 8-बिट डेटा भेज और प्राप्त कर सकती हैं। इसमें सीरियल संचार आदि पढ़ने / लिखने के अतिरिक्त कार्य नहीं हैं। ये कम ऑन-चिप मेमोरी के साथ बनाए गए हैं और इसलिए छोटे अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जाते हैं। वे सस्ती कीमत पर उपलब्ध हैं। हालाँकि यदि आपकी परियोजना की जटिलता बढ़ जाती है, तो एक और उच्च बिट माइक्रोकंट्रोलर के लिए जाएं।

16-बिट माइक्रोकंट्रोलर:

16 बिट माइक्रोकंट्रोलर

16-बिट कंट्रोलर्स में 16-डेटा लाइनें होती हैं जो एक बार में 16-बिट डेटा भेज और प्राप्त कर सकती हैं। 32-बिट नियंत्रकों की तुलना में इसका कोई अतिरिक्त कार्य नहीं है। यह 8-बिट माइक्रोकंट्रोलर जैसा ही है लेकिन इसे कुछ अतिरिक्त विशेषताओं के साथ जोड़ा गया है।

16 बिट माइक्रोकंट्रोलर का प्रदर्शन 8-बिट नियंत्रकों की तुलना में तेज है और यह लागत प्रभावी है। यह छोटे अनुप्रयोगों के लिए लागू है। यह 8-बिट माइक्रोकंट्रोलर का उन्नत संस्करण है।

32-बिट माइक्रोकंट्रोलर :

32 बिट माइक्रोकंट्रोलर

32-बिट माइक्रोकंट्रोलर्स में 32-डेटा लाइनें होती हैं जो एक बार में 32-बिट डेटा भेजने और प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाती हैं। 32- माइक्रोकंट्रोलर्स में एसपीआई, आई 2 सी, फ्लोटिंग पॉइंट यूनिट और प्रक्रिया संबंधी कार्यों जैसे कुछ अतिरिक्त वायदे होते हैं।

32-बिट माइक्रोकंट्रोलर को अधिकतम चिप-ऑन मेमोरी के साथ बनाया गया है और इसलिए बड़े अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है। प्रदर्शन बहुत तेज और लागत प्रभावी है। वे 16-बिट माइक्रोकंट्रोलर का उन्नत संस्करण हैं।

माइक्रोकंट्रोलर का पारिवारिक चयन

माइक्रोकंट्रोलर के विभिन्न आर्किटेक्चर बनाने वाले कई विक्रेता हैं। इसलिए प्रत्येक माइक्रोकंट्रोलर के पास एक अनूठा निर्देश और रजिस्टर सेट होता है और कोई भी दो माइक्रोकंट्रोलर एक दूसरे के समान नहीं होते हैं।

एक प्रोग्राम या कोड जो एक माइक्रोकंट्रोलर के लिए लिखा जाता है, दूसरे माइक्रोकंट्रोलर पर नहीं चलेगा। विभिन्न माइक्रोकंट्रोलर आधारित परियोजनाओं के लिए माइक्रोकंट्रोलर के विभिन्न परिवारों की आवश्यकता होती है।

माइक्रोकंट्रोलर के विभिन्न परिवार 8051 परिवार, एवीआर परिवार, एआरएम परिवार, पीआईसी परिवार और कई और अधिक हैं।

AVR माइक्रोकंट्रोलर्स का परिवार

माइक्रोकंट्रोलर के एवीआर परिवार

एक AVR माइक्रोकंट्रोलर 16 बिट्स या 2 बाइट्स के निर्देश आकार को स्वीकार करता है। इसमें फ्लैश मेमोरी होती है जिसमें 16 बिट एड्रेस होता है। यहां निर्देश सीधे संग्रहीत किए जाते हैं।

AVR माइक्रोकंट्रोलर-ATMega8, ATMega32 व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

माइक्रोकंट्रोलर्स के PIC परिवार

माइक्रोकंट्रोलर्स के PIC परिवार

एक PIC माइक्रोकंट्रोलर प्रत्येक निर्देश 14 बिट निर्देश को स्वीकार करता है। फ्लैश मेमोरी 16 बिट का पता स्टोर कर सकती है। यदि पहले 7 बिट्स को फ्लैश मेमोरी में पास किया जाता है, तो शेष बिट्स को बाद में संग्रहीत किया जा सकता है।

हालाँकि यदि 8 बिट्स को पास किया जाता है, तो शेष 6 बिट्स बर्बाद हो जाते हैं। एक हल्के नोट पर, यह वास्तव में विनिर्माण विक्रेताओं पर निर्भर करता है।

जिससे एम्बेडेड सिस्टम डिज़ाइन के लिए माइक्रोकंट्रोलर के एक उचित परिवार का चयन करना प्रक्रिया में बहुत महत्वपूर्ण है।

माइक्रोकंट्रोलर का आर्किटेक्चर चयन

शब्द 'आर्किटेक्चर' बाह्य उपकरणों के संयोजन को परिभाषित करता है जो कार्यों को करने के लिए उपयोग किया जाता है। माइक्रोकंट्रोलर आधारित परियोजनाओं के लिए दो प्रकार के माइक्रोकंट्रोलर आर्किटेक्चर हैं।

न्यूमैन आर्किटेक्चर से

वॉन न्यूमैन आर्किटेक्चर को प्रिंसटन आर्किटेक्चर के रूप में भी जाना जाता है। इस आर्किटेक्चर में CPU एक ही डेटा और एड्रेस बस के साथ RAM और ROM में संचार करता है। CPU RAM और ROM से एक साथ निर्देश प्राप्त करता है।

वॉन-न्यूमैन आर्किटेक्चर

इन निर्देशों को एक बस के माध्यम से क्रमिक रूप से निष्पादित किया जाता है और इसलिए प्रत्येक निर्देश को निष्पादित करने में अधिक समय लगता है। इस प्रकार हम कह सकते हैं कि वॉन न्यूमैन वास्तुकला की प्रक्रिया बहुत धीमी है।

हार्वर्ड आर्किटेक्चर

हार्वर्ड आर्किटेक्चर में, सीपीयू की दो अलग-अलग बसें हैं जो रैम और रोम के साथ संवाद करने के लिए एड्रेस बस और डेटा बस हैं। CPU एक अलग डेटा बस और एड्रेस बस के माध्यम से RAM और ROM की यादों के निर्देशों को प्राप्त करता है और क्रियान्वित करता है। प्रत्येक निर्देश को निष्पादित करने में कम समय लगता है, जिससे यह वास्तुकला अत्यधिक लोकप्रिय हो जाती है।

हार्वर्ड आर्किटेक्चर

इस प्रकार, किसी भी एम्बेडेड सिस्टम डिजाइन के लिए, सबसे अच्छा माइक्रोकंट्रोलर ज्यादातर हार्वर्ड वास्तुकला के साथ एक है।

निर्देश माइक्रोकंट्रोलर का चयन सेट करें

अनुदेश सेट अंकगणितीय, सशर्त, तार्किक आदि जैसे बुनियादी निर्देशों का एक सेट है जो कि माइक्रोकंट्रोलर में बुनियादी संचालन करने के लिए उपयोग किया जाता है। माइक्रोकंट्रोलर आर्किटेक्चर निर्देश सेट के आधार पर काम करता है।

सभी माइक्रोकंट्रोलर आधारित परियोजनाओं के लिए, RISC या CISC निर्देश सेट पर आधारित माइक्रोकंट्रोलर उपलब्ध हैं।

RISC आधारित वास्तुकला

आरआईएससी कम अनुदेश सेट कंप्यूटर के लिए है। एक आरआईएससी निर्देश सेट एक या दो अनुदेश चक्रों में सभी अंकगणितीय, तार्किक, सशर्त, बूलियन संचालन करता है। RISC निर्देश सेट की सीमा है<100.

RISC आधारित वास्तुकला

एक RISC आधारित मशीन निर्देशों को तेजी से निष्पादित करती है क्योंकि कोई माइक्रोकोड परत नहीं है। RISC आर्किटेक्चर में विशेष लोड स्टोर ऑपरेशन होते हैं जो आंतरिक रजिस्टरों और मेमोरी से डेटा को स्थानांतरित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

RISC चिप ट्रांजिस्टर की कम संख्या के साथ बनाई गई है, इसलिए लागत कम है। किसी भी एम्बेडेड सिस्टम डिज़ाइन के लिए, RISC चिप को ज़्यादातर पसंद किया जाता है।

CISC आधारित वास्तुकला

CISC जटिल निर्देश सेट कंप्यूटर के लिए है। CISC निर्देश सेट सभी अंकगणितीय, तार्किक, सशर्त, बूलियन निर्देशों को निष्पादित करने के लिए चार या अधिक निर्देश चक्र लेता है। CISC निर्देश सेट की सीमा> 150 है।

CISC आधारित वास्तुकला

CISC आधारित मशीन RISC आर्किटेक्चर की तुलना में धीमी दर पर निर्देशों को निष्पादित करती है, क्योंकि यहां निर्देश निष्पादित होने से पहले छोटे कोड आकार में परिवर्तित हो जाते हैं।

माइक्रोकंट्रोलर की मेमोरी का चयन

सबसे अच्छा माइक्रोकंट्रोलर चुनने में मेमोरी का चयन बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि सिस्टम का प्रदर्शन यादों पर निर्भर करता है।

प्रत्येक माइक्रोकंट्रोलर में किसी एक प्रकार की यादें हो सकती हैं, जो हैं:
-ऑन-चिप मेमोरी
 ऑफ-चिप मेमोरी

ऑन-चिप और ऑफ-चिप मेमोरी

ऑन-चिप मेमोरी

ऑन-चिप मेमोरी रैम, रॉम जैसी किसी भी मेमोरी को संदर्भित करती है जो कि माइक्रोकंट्रोलर चिप पर ही एम्बेडेड होती है। ROM एक प्रकार का स्टोरेज डिवाइस है जो डेटा और एप्लिकेशन को स्थायी रूप से इसके भीतर स्टोर कर सकता है।

RAM मेमोरी एक प्रकार की मेमोरी होती है जिसका उपयोग अस्थायी आधार पर डाटा और प्रोग्राम को स्टोर करने के लिए किया जाता है। चिप मेमोरी के साथ माइक्रोकंट्रोलर उच्च गति डेटा प्रसंस्करण की पेशकश करते हैं लेकिन भंडारण मेमोरी सीमित है। तो उच्च मेमोरी भंडारण क्षमताओं को प्राप्त करने के लिए ऑफ चिप माइक्रोकंट्रोलर्स का उपयोग किया जाता है।

ऑफ-चिप मेमोरी

ऑफ-चिप मेमोरी ROM, रैम और EEPROM जैसी किसी भी मेमोरी को संदर्भित करती है जो बाहरी रूप से जुड़ी होती हैं। बाहरी यादें कुछ समय को माध्यमिक यादें कहा जाता है जो बड़ी मात्रा में डेटा संग्रहीत करने के लिए उपयोग की जाती हैं।

इसके कारण डेटा को पुनर्प्राप्त और संग्रहीत करते समय बाहरी मेमोरी कंट्रोलर्स की गति कम हो जाती है। इस बाहरी मेमोरी को बाहरी कनेक्शन की आवश्यकता होती है इसलिए सिस्टम जटिलता बढ़ जाती है।

माइक्रोकंट्रोलर का चिप चयन

चिप चयन एक विकसित करने में बहुत महत्वपूर्ण है माइक्रोकंट्रोलर आधारित परियोजना । आईसी को केवल एक पैकेज कहा जाता है। एकीकृत सर्किट को आसान हैंडलिंग और उपकरणों को नुकसान से बचाने के लिए परिरक्षित किया जाता है। इंटीग्रेटेड सर्किट हजारों से बने होते हैं इलेक्ट्रॉनिक्स में बुनियादी घटक जैसे ट्रांजिस्टर, डायोड, रेसिस्टर्स, कैपेसिटर।

माइक्रोकंट्रोलर कई अलग-अलग प्रकार के आईसी पैकेज में उपलब्ध हैं और प्रत्येक का अपना फायदा और नुकसान है। सबसे लोकप्रिय आईसी है दोहरी इन-लाइन पैकेज (डीआईपी), किसी भी एम्बेडेड सिस्टम डिज़ाइन में ज्यादातर उपयोग किया जाता है।

डीआईपी (लाइन में दोहरी) माइक्रोकंट्रोलर

1. डुबकी (दोहरी इन-लाइन पैकेज)
2. एसआईपी (सिंगल इन-लाइन पैकेज)
3. एसओपी (लघु रूपरेखा पैकेज)
4. QFP (क्वाड फ्लैट पैकेज)
5. पीजीए (पिन ग्रिड ऐरे)
6. BGA (बॉल ग्रिड ऐरे)
7. TQFP (टिन ट्रैक्टर फ्लैट पैकेज)

माइक्रोकंट्रोलर का आईडीई चयन

आईडीई एकीकृत विकास वातावरण के लिए खड़ा है और यह एक सॉफ्टवेयर अनुप्रयोग है जिसका उपयोग अधिकांश माइक्रोकंट्रोलर आधारित परियोजनाओं में किया जाता है। आईडीई आम तौर पर एक स्रोत कोड संपादक, संकलक, दुभाषिया और डिबगर से मिलकर बनता है। इसका उपयोग एम्बेडेड अनुप्रयोगों को विकसित करने के लिए किया जाता है। IDE का उपयोग माइक्रोकंट्रोलर को प्रोग्राम करने के लिए किया जाता है।

माइक्रोकंट्रोलर का आईडीई चयन

एक आईडीई में निम्नलिखित घटक होते हैं: -

स्रोत कोड संपादक
संकलक
डीबगर
लिंक
दुभाषिया
हेक्स फ़ाइल कनवर्टर

संपादक

स्रोत कोड संपादक एक पाठ संपादक है जो विशेष रूप से प्रोग्रामर्स के लिए अनुप्रयोगों के स्रोत कोड को लिखने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

संकलक

एक कंपाइलर प्रोग्राम है जो उच्च स्तरीय भाषा (सी, एंबेडेड सी) को मशीन स्तर की भाषा (0 'और 1 के प्रारूप) में अनुवाद करता है। कंपाइलर पहले पूरे प्रोग्राम को स्कैन करता है और फिर प्रोग्राम को मशीन कोड में ट्रांसलेट करता है जिसे कंप्यूटर द्वारा निष्पादित किया जाएगा।

संकलक दो प्रकार के होते हैं: -

मूल निवासी कंपाइलर

जब एप्लिकेशन प्रोग्राम को विकसित किया जाता है और उसी सिस्टम पर संकलित किया जाता है, तो इसे एक मूल संकलक के रूप में जाना जाता है। EX: C, JAVA, Oracle

क्रॉस कंपाइलर

जब एप्लिकेशन प्रोग्राम को होस्ट सिस्टम पर विकसित किया जाता है और लक्ष्य प्रणाली पर संकलित किया जाता है, तो इसे क्रॉस कंपाइलर कहा जाता है। सभी माइक्रोकंट्रोलर आधारित परियोजनाएं क्रॉस कंपाइलर द्वारा विकसित की जाती हैं। पूर्व एंबेडेड सी, इकट्ठा, माइक्रोकंट्रोलर।

डीबगर

डीबगर एक प्रोग्राम है जिसका उपयोग अन्य प्रोग्राम जैसे टारगेट प्रोग्राम को टेस्ट और डीबग करने के लिए किया जाता है। डिबगिंग प्रोग्राम में बग या दोषों की संख्या को खोजने और कम करने की एक प्रक्रिया है।

लिंक

लिंकर एक ऐसा प्रोग्राम है जो कंपाइलर से एक या अधिक ऑब्जेक्टिव फाइल लेता है और उन्हें सिंगल एक्जीक्यूटेबल प्रोग्राम में मिलाता है।

दुभाषिया

एक दुभाषिया सॉफ्टवेयर का एक टुकड़ा है जो उच्च स्तरीय भाषा को लाइन तरीके से एक पंक्ति में मशीन पठनीय भाषा में परिवर्तित करता है। कोड के प्रत्येक निर्देश की व्याख्या और निष्पादन अलग-अलग क्रमबद्ध तरीके से किया जाता है। यदि निर्देश के किसी भाग में कोई त्रुटि पाई जाती है, तो यह कोड की व्याख्या को रोक देगा।

अनुप्रयोगों के साथ विभिन्न माइक्रोकंट्रोलर

यहां विभिन्न माइक्रोकंट्रोलरों और उन परियोजनाओं के बारे में जानकारी देने वाली तालिका का सारांश है, जिनका वे उपयोग कर सकते हैं।

विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए विभिन्न माइक्रोकंट्रोलर

आपकी परियोजना के लिए सबसे अच्छा माइक्रोकंट्रोलर चुनने के लिए सभी तैयार हैं? हमें उम्मीद है कि अब तक, आपके दिमाग में एक स्पष्ट तस्वीर होनी चाहिए, जिसके बारे में माइक्रोकंट्रोलर आपके एम्बेडेड सिस्टम के लिए सबसे उपयुक्त होने वाला है। आपके संदर्भ के लिए, की एक किस्म एम्बेडेड परियोजनाओं किनारे की वेबसाइट में पाया जा सकता है।

यहां आपके लिए एक बुनियादी सवाल है - अधिकांश माइक्रोकंट्रोलर आधारित परियोजनाओं के लिए, हमने ऊपर बताए गए सभी सर्वोत्तम विशेषताओं को मिलाकर, माइक्रोकंट्रोलर के किस परिवार को ज्यादातर पसंद किया है और क्यों?

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फ़ोटो क्रेडिट:

8 बिट माइक्रोकंट्रोलर द्वारा रैपिडोनलाइन
16 बिट माइक्रोकंट्रोलर द्वारा प्रत्यक्ष उद्योग
32 बिट माइक्रोकंट्रोलर द्वारा रैपिडोनलाइन
द्वारा माइक्रोकंट्रोलर के एवीआर परिवार इलेक्ट्रोलाइन
द्वारा माइक्रोकंट्रोलर्स के पीआईसी परिवार अभियंता
हार्वर्ड आर्किटेक्चर द्वारा eecatalog.com
RISC आधारित वास्तुकला द्वारा Electronicsweekly.com
द्वारा CISC आधारित वास्तुकला studydroid.com
डीआईपी (लाइन में दोहरी) द्वारा माइक्रोकंट्रोलर t2.gstatic.com