PIC mikro denetleyicilerinin gömülü PCB tasarımına sığdığı yerler

PIC Mikrodenetleyici: Nereye sığar ve bir tane ile tasarlamadan önce ne kontrol etmeniz gerekir?

PIC Microcontroller, tek bir pakette CPU, bellek ve çevre birimleri giriş/çıkışını birleştiren bir mikroçipten programlanabilir bir çiptir. Tasarımcı, birkaç ayrı IC’den bir kontrol sistemi oluşturmak yerine, sensörleri okumak, çıktıları çalıştırmak, diğer cihazlarla iletişim kurmak ve ürün yazılımını gömülü olarak çalıştırmak için bir mikrodenetleyici kullanabilir.

PIC cihazları onlarca yıldır var, bu yüzden hala endüstriyel kontrol, tüketici ürünleri, hobi panoları, bakım değiştirme ve tersine mühendislik işlerinde görünüyorlar. Daha yeni ARM tabanlı parçalar birçok yeni tasarıma hakim olsa bile, PIC yedek parçaları maliyete duyarlı ürünlerde ve hizmet veya yeniden tasarım gerektiren eski ekipmanlarda yaygın olarak kalır.

Donanım ekibi için pratik soru sadece “PIC mikrodenetleyicisi nedir?” değildir. PIC ailesi, oluşturduğunuz ürünün G/Ç sayısı, voltaj aralığı, zaman gereksinimleri, bellenim karmaşıklığı ve yaşam döngüsü riski ile eşleşiyor mu? Tahta tasarımı, parça seçimi ve üretim detayları burada önemli olmaya başlar.

Bu kılavuz, bir PIC mikrodenetleyicisinin ne olduğunu, nasıl çalıştığını, nerede kullanıldığını, diğer MCU seçenekleriyle nasıl karşılaştırıldığını ve yenisine veya yerine koymadan önce ne izlemeniz gerektiğini açıklar. Board baskılı devre.

PIC mikrodenetleyici nedir?

PIC, Çevresel Arabirim Denetleyicisi anlamına gelir, ancak günlük mühendislikte insanlar genellikle yalnızca “PIC MCU” veya “PIC mikrodenetleyicisi” der. PIC cihazı, işlemci çekirdeği, flash veya program belleği, RAM, zamanlayıcı, GPIO ve UART, SPI veya I2C gibi iletişim bloklarına sahip tek bir çip denetleyicisidir.

Farklı PIC aileleri, farklı karmaşıklık düzeylerini hedefler. Küçük 8 bitlik bölümler genellikle röle süresi, tuş takımı taraması, LED kontrolü veya pille çalışan ev işleri gibi basit kontrol işleri için kullanılır. Üst düzey PIC ailesi, motor kontrolünü, USB’yi, analog algılamayı, güvenlik özelliklerini ve daha zorlu bellenimi işleyebilir.

PIC parçasının alakalı kalmasının bir nedeni, büyük bir bağlı tabanın olmasıdır. Müşterinin kopyalanamayan, tamir edilemeyen veya güncellenmeyen bir kontrol panosuna ihtiyacı varsa, orijinal tasarım zaten MCU PIC’sine bağlı olabilir. Bu gibi durumlarda, farklı mimariler etrafında yeniden tasarım yapmak, gereksiz bellenim ve doğrulama çalışması yaratabilir.

PIC mikro denetleyicisi PCB’de nasıl çalışır?

PCB’de mikrodenetleyici bir kontrol merkezi görevi görür. Anahtarlar, sensörler, termistörler, kodlayıcılar veya iletişim paketleri gibi girişleri okur. Ardından MOSFET, Display, Röle, Buzzer, Motor veya LED durumu gibi ürün yazılımı ve sürücü çıkışlarına göre kararlar verin.

Çipin kendisi tasarımın sadece bir parçasıdır. Kullanılmış PIC tabanlı kartlar ayrıca temiz güç rayları, sıfırlama işlemi, kapasitör ayrıştırma, seçilen parça yalnızca dahili bir osilatör kullanmazsa saatleme, programlama erişimi ve gerçekten bir donanım sorunu olan ürün yazılımı hata ayıklama sorunlarını önlemek için yeterli yönlendirme disiplini gerektirir.

Örneğin, basit bir termostat kartı, sıcaklığı okumak, düğmeyi çıkarmak ve fan rölesini değiştirmek için PIC’yi kullanabilir. Küçük endüstriyel çocuk panosu, analog voltajı izlemek ve verileri UART’a doğru iletmek için PIC’yi kullanabilir. Her iki durumda da MCU merkezidir, ancak kartın güvenilirliği hala sese bağlıdır. Tasarım PCB şeması ve düzen seçenekleri.

Genel PIC mikrodenetleyici uygulaması

PIC mikrodenetleyicileri, büyük bir işletim sistemi veya ağır yazılım yığınları olmadan öngörülebilir kontrol gerektiren ürünlerde yaygındır. Yaygın örnekler arasında takım kontrolü, küçük güç kaynağı, sensör modülleri, el tipi test ekipmanı, erişim kontrol donanımı, motor sürücüleri ve otomotiv alt salları bulunur.

Onarım ve tersine mühendislik çalışmalarında da yaygındırlar. Başarısız bir pano, başlatma süresini, güvenlik kilidini veya ana bilgisayar panosuyla iletişimi kontrol eden bir PIC kullanabilir. Orijinal kart eskiyse, mühendislerin MCU ailesini tanımlaması, destek devresini izlemesi ve onarım, klonlama veya fonksiyonel yeniden tasarımın düşük riskli yollar olup olmadığına karar vermesi gerekebilir.

PIC bölümü, herhangi bir yeni proje için otomatik olarak en iyi seçenek değildir. Bir ürün yüksek hızlı grafikler, kablosuz yığınlar veya önemli DSP çalışması gerektiriyorsa, diğer MCU aileleri daha uygun olabilir. Ancak birçok gömülü kontrol odaklı ürün için PIC, daha büyük platformlardan daha az ek yükü olan gereksinimleri içerir.

Aile fotoğrafı ana ve fark seçimi

Görüntü yelpazesi geniştir, bu nedenle aile seçimleri tek başına marka adlarından daha önemlidir. Daha eski 8-bit cihazlar, ucuz ve iyi anlaşılmış oldukları için kontrol panolarında yaygındır. Orta kademe cihazlar daha iyi çevre birimleri ve bellek derinliği ekler. 16-bit ve 32-bit üst düzey aile, daha fazla kod alanı, daha iyi matematiksel performans ve daha geniş arayüz seçeneklerini destekler.

Parçaları karşılaştırırken önce beş şeyi kontrol edin:

1. Mevcut G/Ç ve paket boyutu. 2. Gerekli besleme voltajı ve analog performans. 3. Mevcut ürün yazılımı ve gelecekteki revizyon için bellek boyutu. 4. Ürünün ihtiyaç duyduğu iletişim arayüzü. 5. Getirme ve servis sırasında programlamayı ve hata ayıklamayı destekleyin.

Saat hızına çok fazla odaklanmak ve daha pratik konuları atlamak, örneğin tamir edilebilir bir pano için düşük maliyetle çok sıkı olup olmadığı veya seçilen MCU’nun kırılgan bir tedarik zincirinin arkasında kilitli olup olmadığı gibi daha pratik sorunları atlamak kolaydır. Uzun hizmet ömrü gerektirebilecek ürünler için, bulunabilirlik küçük bir performans artışından daha önemli olabilir.

PIC diğer mikrodenetleyicilere karşı

Olağan karşılaştırmalar, AVR, STM32, MSP430 veya ESP sınıfı cihazlara karşı PIC’dir. Evrensel bir kazanan yoktur çünkü doğru cevap işe bağlıdır. Bir tasarım, yıllardır benzer ürünlerde kullanılan doğrudan kontrol mantığı, yetişkin araçları ve aile parçaları gerektirdiğinde, PIC bölümleri genellikle tercih edilir.

STM32, karmaşık gömülü işler için daha fazla boşluk ve daha zengin ekosistemler sunabilir. ESP32, Wi-Fi veya Bluetooth zorunluysa daha ilginç olabilir. AVR bölümü, Arduino merkezli gelişiminde hala yaygındır. Ancak daha uzun bir tasarımı devralırsanız, PIC mimarisini yeniden kullanmak, kart değişikliklerini, ürün yazılımı yeniden yazma çabalarını ve risk niteliklerini azaltabilir.

Ters mühendislikte fedakarlık çok önemlidir. MCU ailesini değiştiren yeniden tasarım kağıt üzerinde zarif görünebilir, ancak PIN eşleme, kesme süresini, ADC davranışını, programlama akışını ve test kapsamını da değiştirebilir. Hizmet odaklı bir proje için, istikrar genellikle yeni şeyleri yener.

PIC tabanlı panolar için PCB tasarım ipuçları

Gücün bütünlüğü ile başlayın. Ayrıştırma kapasitörünü her bir MCU besleme pinine yakın yerleştirin, kısa bir güç geri dönüşünü koruyun ve gürültülü anahtarlama akımını hassas analog pinler tarafından kullanılan aynı yerel toprak hattından yönlendirmekten kaçının. Küçük resim panoları genellikle ince bir şekilde başarısız olur, çünkü MCU’nun etrafındaki donanım sonradan düşünülür.

Pratik programlama başlıklarını ortaya çıkarma. Ekip ICSP veya diğer desteklenen yöntemleri kullansın, programlama pinlerine erişilip etiketlendiğinde hata ayıklama çok daha kolaydır. Saha hizmetleri ve küçük toplu yeniden işleme için de kullanışlıdır.

Sıfırlama ve muhafazakar saat devresini koruyun. Bazen önyükleme yapmayan bir pano, günlerce ürün yazılımı araştırması geçirebilir. Tasarım harici bir osilatör kullanıyorsa, veri sayfası kılavuzunu dikkatlice izleyin ve ağı fiziksel olarak sıkı tutun.

Disiplinli yerleştirme ve yönlendirme kullanın. Genel Yönergeler PCB düzeni Yine de geçerli, ancak PIC kartları genellikle analog referans hatları, programcı erişimi ve düşük seviyeli sensör izleri ve anahtarlama çıkışları arasındaki izolasyon konusunda ekstra dikkatten yararlanır.

Kurul, bir onarım veya klonlama çabasının bir parçasıysa, bilinenleri ve çıkarılanları belgeleyin. Buna PIN işlevi, önyükleme davranışı, test noktası ve orijinal cihazın kod okumaya karşı korunmuş görünüp görünmediğini içerir. Ayrıntılar, projenin bir iyileştirme, yeniden tasarlanmış uyumlu veya tam olarak Mühendislik geri PCB çaba.

Firmware ve üretim konuları

Mikrodenetleyici seçimi asla sadece bir ürün yazılımı kararı değildir. Bu, montaj testlerini, saha güncelleme prosedürlerini ve iyileştirme ekibinin daha sonra gerçekçi bir şekilde destekleyebileceklerini etkiler. MCU üretimde programlanacaksa, montajdan önce mi, montajdan sonra mı yoksa son testte ekipman aracılığıyla mı gerçekleştiğini belirleyin.

Tasarımın ne kadar toleranslı olması gerektiğine erken karar vermek de gereklidir. PIN uyumlu bir değiştirme, yalnızca bellenim görüntüsü, sigorta ayarları, osilatör varsayımları ve çevresel eşleme hala geçerliyse kullanışlıdır. Aksi takdirde, bir “bırakma” değişimi gizli bir üretim sorunu olabilir.

Ağır hizmet ürünleri için teşhis için yer bırakın. Bazı etiketli test pedleri, mantıklı programlama konektörleri ve belgelenmiş önyükleme yolları, onarılan kartların doğrulanmasını kolaylaştırabilir. takım teklifi Geliştirme mikrodenetleyici Veya tahtanın yeniden tasarımı, yalnızca kodun kendisinde değil, genellikle bu pratik ayrıntıda önemli zaman alır.

Mikrodenetleyici PIC kullanırken yaygın hatalar

Yaygın hatalardan biri, ilk bellenim oluşturma için yeterli belleğe sahip parçayı seçmektir. Hata düzeltmeleri, protokol değişiklikleri veya gelecekteki özellikler için hiçbir marj bırakmaz.

Bir diğeri, programlamayı ve hata ayıklama erişimini hafife alıyor. Kart bazen, muhafaza monte edildikten sonra programlayıcıyı bağlamanın kolay bir yolu olmadan prototip aşamasına ulaşır. hangi önlenebilir.

Tasarımcılar ayrıca karışık sinyal sorunlarına yakalanırlar. Analog sensörleri ve röle anahtarlarını veya PWM yüklerini okuyan bir PIC, temel strateji dikkatsizse kötü davranabilir. Semptomlar, gürültüyü ölçüm yoluna gerçekten tutarken rastgele bellenim kararsızlığı gibi görünebilir.

Son olarak, bazı ekipler, mevcut kullanılabilirliği, araç zinciri desteğini ve yeniden tasarım toplam maliyetini yeniden kontrol etmeden, eski tasarımlar nedeniyle fotoğrafları seçti. Yeniden kullanım yararlıdır, ancak yalnızca teknik ve ticari olarak hala haklıysa.

PIC mikrodenetleyicisi uyduğunda

PIC mikrodenetleyiciler, ürün güvenilir gömülü kontrol, basit kaynak gereksinimleri, uzun servis ömrü ve pratik mühendislik iş akışlarıyla desteklenebilecek bir donanım platformu gerektirdiğinde genellikle uygundur. Bu, halihazırda PIC mimarisine bağlı olan mevcut panoları koruduğunuzda veya yeniden oluşturduğunuzda da makul bir seçenektir.

Proje temiz bir tahta turu, ürün yazılımı desteği gerektiriyorsa veya kontrol panosunun yeniden yapılandırılması eskiyse, daha iyi soru, PIC’nin eski mi yoksa yeni mi olduğu değil. Daha iyi soru, gerçek kontrol problemlerini kabul edilebilir risk, maliyet ve destekle çözüp çözmediğidir.

Birçok iyileştirme, klonlama ve kontrol uygulaması için cevap evet olarak kalır.