Memilih antara mikrokontroler dan mikroprosesor

Otak perangkat tertanam, yang merupakan unit pemrosesan, merupakan penentu utama keberhasilan atau kegagalan perangkat dalam menyelesaikan tugas yang dirancang untuknya. Unit pemrosesan bertanggung jawab atas setiap proses yang melibatkan masukan ke sistem, hingga keluaran akhir, sehingga pemilihan platform yang tepat untuk otak menjadi sangat penting selama perancangan perangkat karena setiap hal lainnya akan bergantung pada keakuratan keputusan itu.

Mikrokontroler dan Mikroprosesor

Komponen pemrosesan yang digunakan untuk perangkat tertanam dapat dibagi menjadi dua kategori besar; Mikrokontroler dan Mikroprosesor.

Mikrokontroler adalah perangkat komputasi kecil pada satu chip yang berisi satu atau lebih inti pemrosesan, dengan perangkat memori tertanam di samping port input dan output (I / O) tujuan khusus dan umum yang dapat diprogram. Mereka digunakan terutama dalam aplikasi di mana hanya tugas berulang tertentu yang perlu dilakukan. Kami sudah membahas tentang memilih Mikrokontroler yang Tepat untuk proyek tertanam Anda.

Mikroprosesor di sisi lain adalah perangkat komputasi tujuan umum yang menggabungkan semua fungsi unit pemrosesan pusat pada sebuah chip tetapi tidak termasuk periferal seperti memori dan pin input dan output seperti mikrokontroler.

Meskipun pabrikan sekarang mengubah banyak hal yang mengaburkan garis antara mikrokontroler dan mikroprosesor seperti penggunaan memori pada chip untuk mikroprosesor dan kemampuan mikrokontroler untuk terhubung ke memori eksternal, perbedaan utama masih ada antara komponen ini dan perancang akan perlu memilih yang terbaik di antara mereka untuk proyek tertentu.

Pelajari lebih lanjut tentang perbedaan antara Mikrokontroler dan Mikroprosesor.

Faktor yang Perlu Dipertimbangkan Saat Memilih MPU atau MCU

Sebelum membuat keputusan tentang arah yang akan dituju sehubungan dengan perangkat pemrosesan yang akan digunakan untuk desain produk yang disematkan, penting untuk mengembangkan spesifikasi desain. Mengembangkan spesifikasi desain memberikan jalan untuk pra-desain perangkat yang membantu mengidentifikasi secara detail, masalah yang harus dipecahkan, cara menyelesaikannya, menyoroti komponen yang akan digunakan, dan banyak lagi. Ini membantu perancang membuat keputusan umum tentang proyek dan membantu menentukan arah perjalanan untuk unit pemrosesan.

Beberapa faktor dalam spesifikasi desain yang perlu dipertimbangkan sebelum memilih antara mikrokontroler dan mikroprosesor dijelaskan di bawah ini.

1. Daya Pemrosesan

Daya pemrosesan adalah salah satu hal utama (jika bukan yang utama) yang harus dipertimbangkan ketika memilih antara mikrokontroler dan mikroprosesor. Itu salah satu faktor utama yang digunakan untuk kemiringan mikroprosesor. Ini diukur dalam DMIPS (Dhrystone Million of Instructions Per Seconds) dan mewakili jumlah instruksi yang dapat diproses oleh mikrokontroler atau mikroprosesor dalam satu detik. Ini pada dasarnya adalah indikasi seberapa cepat perangkat dapat menyelesaikan tugas yang ditugaskan padanya.

Meskipun menentukan daya komputasi yang tepat yang dibutuhkan desain Anda bisa menjadi tugas yang sangat sulit, tebakan yang cerdas dapat dibuat, dengan memeriksa tugas, perangkat sedang dibuat untuk melakukan dan apa persyaratan komputasi dari tugas tersebut. Misalnya pengembangan perangkat yang membutuhkan penggunaan sistem operasi penuh baik Linux tertanam, windows CE atau OS lainnya akan membutuhkan daya pemrosesan setinggi 500 DMIPS, terdengar seperti prosesor? Iya. Untuk menambahnya, menjalankan sistem operasi pada perangkat akan membutuhkan unit manajemen memori (MMU) yang akan meningkatkan daya pemrosesan yang diperlukan. Aplikasi perangkat yang melibatkan banyak aritmatika juga membutuhkan DMIPS yang sangat tingginilai dan semakin banyak perhitungan matematika / numerik yang dilakukan perangkat, semakin banyak persyaratan desain yang dimiringkan ke arah penggunaan mikroprosesor karena daya pemrosesan yang dibutuhkan.

Implikasi utama lainnya dari kekuatan pemrosesan yang mempengaruhi pilihan antara mikroprosesor dan mikrokontroler adalah kompleksitas atau kesederhanaan hal-hal seperti Antarmuka pengguna. Saat ini adalah hal yang diinginkan untuk memiliki GUI yang penuh warna dan interaktif bahkan untuk aplikasi yang paling dasar. Sebagian besar perpustakaan yang digunakan dalam membuat antarmuka pengguna seperti QT memerlukan daya pemrosesan sebanyak 80 - 100 DMIPS dan semakin banyak animasi, gambar, dan konten multimedia lainnya yang akan ditampilkan, semakin besar daya pemrosesan yang dibutuhkan. Namun, antarmuka pengguna yang lebih sederhana pada layar resolusi rendah membutuhkan sedikit daya pemrosesan dan dapat diberdayakan menggunakan mikrokontroler karena cukup banyak di antaranya saat ini, dilengkapi dengan antarmuka tertanam untuk berinteraksi dengan tampilan yang berbeda.

Selain beberapa fungsi inti yang disebutkan di atas, penting untuk mencadangkan beberapa daya pemrosesan untuk komunikasi dan periferal lainnya. Meskipun sebagian besar contoh yang diberikan di atas cenderung mendukung penggunaan mikroprosesor, umumnya lebih mahal dibandingkan dengan mikrokontroler dan akan menjadi berlebihan bila digunakan dalam solusi tertentu, misalnya menggunakan mikroprosesor 500 DMIPS untuk mengotomatiskan bola lampu akan membuat biaya keseluruhan produk lebih tinggi dari biasanya dan pada akhirnya dapat menyebabkan kegagalannya di pasar.

2. Antarmuka

Antarmuka yang akan digunakan untuk menghubungkan berbagai elemen produk adalah salah satu faktor yang harus dipertimbangkan sebelum memilih antara mikrokontroler dan mikroprosesor. Penting untuk memastikan unit pemrosesan yang akan digunakan memiliki antarmuka yang dibutuhkan oleh komponen lainnya.

Dari titik konektivitas dan komunikasi misalnya, Sebagian besar mikrokontroler dan Mikroprosesor memiliki antarmuka yang diperlukan untuk terhubung ke perangkat komunikasi tetapi ketika periferal komunikasi kecepatan tinggi seperti antarmuka USB 3.0 kecepatan super, beberapa port Ethernet 10/100 atau port Gigabit Ethernet diperlukan, hal-hal miringkan ke arah Mikroprosesor sebagai antarmuka yang diperlukan untuk mendukung ini umumnya hanya ditemukan pada mereka karena mereka lebih mampu menangani dan memproses data dalam jumlah besar dan kecepatan transfer data tersebut.

Dampak protokol yang digunakan untuk antarmuka ini pada jumlah memori yang diperlukan untuk firmware harus dikonfirmasi karena cenderung meningkatkan persyaratan memori. Ini adalah aturan umum bahwa desain berbasis mikroprosesor, diadopsi untuk aplikasi yang memerlukan konektivitas berkecepatan tinggi dengan sejumlah besar data yang dipertukarkan terutama ketika sistem melibatkan penggunaan sistem operasi.

3. Memori

Kedua perangkat pengolah data ini menangani memori dan penyimpanan data secara berbeda. Mikrokontroler misalnya hadir dengan perangkat memori tetap yang tertanam sementara mikroprosesor hadir dengan antarmuka di mana perangkat memori dapat dihubungkan. Dua implikasi utama dari hal ini adalah;

Biaya

Mikrokontroler menjadi solusi yang lebih murah, karena tidak memerlukan penggunaan perangkat memori tambahan sedangkan mikroprosesor menjadi solusi yang mahal untuk diadopsi karena kebutuhan tambahan tersebut.

Memori Terbatas

Memori tetap pada mikrokontroler membuat jumlah data yang dapat disimpan di dalamnya menjadi terbatas. Ini adalah situasi yang tidak berlaku untuk prosesor karena biasanya mereka terhubung ke perangkat memori eksternal. Contoh yang baik saat batasan ini bisa menjadi masalah adalah saat mengembangkan firmware untuk perangkat. Menambahkan kilobyte tambahan ke ukuran kode mungkin memerlukan perubahan pada mikrokontroler untuk digunakan, tetapi jika desainnya didasarkan pada prosesor, kita hanya perlu mengubah perangkat memori. Dengan demikian Mikroprosesor menawarkan lebih banyak fleksibilitas dengan memori.

Ada beberapa faktor lain berdasarkan memori yang perlu diperhatikan, salah satunya adalah waktu start-up (booting). Mikroprosesor misalnya menyimpan firmware pada memori eksternal (Biasanya memori NAND eksternal atau Serial Flash) dan saat boot, firmware dimuat ke DRAM prosesor. Meskipun ini berlangsung dalam beberapa detik, ini mungkin tidak Ideal untuk aplikasi tertentu. The mikrokontroler di sisi lain membutuhkan waktu kurang.

Untuk pertimbangan kecepatan umum, MCU biasanya menang karena kemampuannya untuk menangani aplikasi kritis paling banyak waktu karena inti prosesor yang digunakan di dalamnya, fakta bahwa memori disematkan dan firmware yang digunakan dengannya selalu RTOS atau logam kosong C.

4. Kekuasaan

Hal terakhir yang perlu dipertimbangkan adalah konsumsi daya. Sementara Mikroprosesor memiliki mode daya rendah, mode ini tidak sebanyak yang tersedia pada MCU biasa dan dengan komponen eksternal yang diperlukan oleh desain berbasis mikroprosesor, mode ini sedikit lebih rumit untuk mencapai mode daya rendah. Selain mode daya rendah, jumlah daya sebenarnya yang dikonsumsi oleh MCU jauh lebih rendah daripada yang dikonsumsi mikroprosesor, karena semakin besar kemampuan pemrosesan, semakin banyak jumlah daya yang diperlukan untuk menjaga prosesor tetap aktif dan berjalan.

Oleh karena itu, mikrokontroler cenderung menemukan aplikasi di mana unit pemrosesan daya sangat rendah diperlukan seperti remote control, elektronik konsumen, dan beberapa perangkat pintar di mana penekanan desainnya adalah pada umur baterai yang panjang. Mereka juga digunakan di mana perilaku yang sangat deterministik dibutuhkan.

Di sisi lain, mikroprosesor ideal untuk aplikasi industri dan konsumen yang memerlukan sistem operasi, intensif komputasi dan memerlukan konektivitas berkecepatan tinggi atau antarmuka pengguna dengan banyak informasi media.

Kesimpulan

Beberapa faktor lain ada dan berfungsi sebagai penentu untuk memilih di antara dua platform ini dan semuanya berada di bawah kinerja, kemampuan dan anggaran tetapi pemilihan keseluruhan menjadi lebih mudah ketika pra-desain sistem yang tepat tersedia dan persyaratan dinyatakan dengan jelas. Mikrokontroler sebagian besar digunakan dalam solusi dengan anggaran BOM yang sangat ketat dan dengan persyaratan daya yang ketat, sedangkan Mikroprosesor digunakan dalam aplikasi dengan persyaratan komputasi dan kinerja yang sangat besar.