Oikean mikrokontrollerin valitseminen projektillesi: Syvä sukellus ESP32, RP2040 ja STM32

Mikrokontrollereita käytetään laajasti erilaisissa ohjauslaitteissa, automaatiojärjestelmissä, sotilaslaitteissa, lääketieteellisissä laitteissa, kodinkoneissa ja muissa peltoissa.He voivat käsitellä erilaisia ​​epänormaaleja tilanteita datan näytteenottoprosessin aikana, varmistaa tietojen tarkkuus ja luotettavuus, toteuttaa energiatehokkaita pienitehoisia kulutustiloja ja parantaa työn tehokkuutta.Tutkitaan tänään ESP32-, RP2040- ja STM32 -mikrokontrollerien eroja valitaksesi parhaiten sirut projektillesi.

Mikrokontrolleri on yhden sirun mikrotietokone, joka integroi mikrotietokoneen pääosat yhdelle sirulle.Sitä käytetään yleisesti erilaisten elektronisten laitteiden ja järjestelmien, kuten autoteollisuuden elektronisten järjestelmien, kodinkoneiden ja lääketieteellisten laitteiden, hallintaan ja seuraamiseen.Se on integroitu piirisiru, joka koostuu muistista, mikroprosessorista, järjestelmän ohjauslogiikkapiiristä sekä tulo- ja lähtörajapinnoista.Se voi toteuttaa erilaisia ​​ohjaustehtäviä ohjelmoinnin avulla ja kommunikoida ulkoisten laitteiden kanssa syöttö- ja lähtörajapintojen avulla.

ESP32 on espressif-järjestelmien käynnistämä erittäin integroitu pienitehojärjestelmä-chip (SOC) -mikrokontrolleri.Siinä yhdistyvät langaton viestintä, kaksoisydinprosessorit, pienitehoiset ominaisuudet ja rikkaat oheislaitteet.Se sopii erilaisiin esineiden Internet -sovelluksiin.Sitä saa 32-bittinen kaksoisydinprosessori, yksi Wi-Fi-yhteydelle ja toinen koodiin.ESP32 tukee Wi-Fi- ja Bluetooth-yhteyksiä, sillä on 512 kb RAM-muistia, 448 kb ROM ja 34 GPIO-nastat.

RP2040 on Raspberry Pi: n ensimmäinen mikrokontrolleri.Siinä on 264 kt sisäistä SRAM: ta ja se tukee jopa 16 Mt: n sirun ulkopuolista flash-muistia.40 nm: n prosessisolmun kautta valmistettu se sekoittaa korkean suorituskyvyn ominaisuudet minimaaliseen dynaamiseen virrankulutukseen ja käyttää useita pienitehoisia tiloja pidennetyn akkukäyttöisen toiminnan varmistamiseksi.RP2040: n kompakti koko, energiatehokkuus ja vaikuttava suorituskyky tekevät siitä sopivan valinnan laajalle valikoimalle IoT- ja sulautettuja järjestelmäsovelluksia.

STM32-mikrokontroller on 32-bittinen mikrokontrolleri, jonka on valmistanut ST-mikroelektroniikka, joka perustuu ARM Cortex-M -ydin, ja sitä käytetään sulautettujen kenttien, kuten esineiden Internetin, langattoman viestinnän ja teollisen ohjauksen kanssa.Eri sovellusskenaarioiden ja ominaisuuksien mukaan se voidaan jakaa eri sarjoihin ja malleihin.Niiden joukossa on STM32F0, STM32F1, STM32F4, STM32F7 ja muut sarjat.

ESP32: n valmistavat Espressif Systems, globaali puolijohdeyhtiö.Vuonna 2008 perustettu se keskittyy AIT-kentällä olevien ohjelmistojen ja laitteistotuotteiden kehittämiseen ja suunnitteluun, mukaan lukien turvalliset ja vakaat langattoman viestinnän MCU-sirut, joilla on erinomainen suorituskyky ja ovat kustannustehokkaita.Sen päätuotteita ovat ESP8089 -sarjan sirut, ESP8266 -sarjan sirut, ESP32 -sarjan sirut, ESP8266 -sarjan moduulit ja ESP32 -sarjan moduulit.

RP2040: n valmistaa Raspberry Pi -säätiö, Yhdistyneessä kuningaskunnassa sijaitseva hyväntekeväisyyssäätiö.Raspberry Pi on korttikokoinen kehityslauta, joka voi käyttää Linux-järjestelmää ja tarjoaa monia ohjelmoitavia GPIO: ita laitteiston laajennukseen.

STM32: n valmistavat ST -mikroelektroniikka, joka johtui Italian SGS -mikroelektroniikan ja Ranskan Thomson -puolijohteen sulautumisesta.Siinä on laaja valikoima tuotekappaletta, sähköenergiaa, esineiden Internetiä ja muita kenttiä.Sen tuotevalikoima vaihtelee erillisistä diodeista ja transistoreista monimutkaiseen järjestelmäsiru-laitteisiin täydellisiin alustaratkaisuihin, mukaan lukien viitesuunnitelmat, sovellusohjelmistot, valmistustyökalut ja tekniset tiedot.Stmicroelectronics on tärkeä toimittaja eri teollisuussektoreille, ja se tarjoaa laajan valikoiman palveluita ja tuotteita monille asiakkaille.

Heidän pinout on seuraava.

- GPIO: Siinä on 34 GPIO -porttia, jotka voivat yhdistää ja hallita erilaisia ​​oheislaitteita.

- WiFi- ja Bluetooth-moduuli: Sisäänrakennettu WiFi ja Bluetooth 4.2 -moduuli, joka pystyy langattomaan viestintään

-Kaksoisydin: Useimmat ESP32: t ovat kaksoisydin, niiden kanssa on kaksi Xtensa 32-bittistä LX6-mikroprosessoria.

- Turvallisuus: Tukee turvaominaisuuksia, kuten salausta ja digitaalisia allekirjoituksia

- Pieni virrankulutus: Siinä on useita tehonsäästötiloja, ja alhaisin tehonkulutus on vain 5μA.

- Korkea suorituskyky: Siinä on 240MHz: n kaksoisydinprosessori, 520 kt RAM-muistia ja 4MB Flash-muisti.

- MicropyThon on tukenut natiivisesti, joten käyttäjille, jotka eivät ole kovin hyviä ohjelmistoissa, hankkia avoimen lähdekoodin ohjelmia Internetistä ja käyttää niitä joustavasti tarpeidensa mukaan vaikuttamatta toisiinsa.

- Jokainen PIN -koodi voidaan ohjelmoida itsenäisesti ja sitä voidaan käyttää erilaisten yleisesti käytettyjen ja räätälöityjen protokollien luomiseen.

- RP2040: n nastat voidaan konfiguroida joustavasti ryhmiin tukemaan yleisimmin käytettyjä sarjaväyläitä.

- Siinä on kaksi käsivarren Cortex M0+ -ykkiä.

- Sen valmistavat Raspberry PI -säätiö 40 nm TSMC-piikiekolla ja käyttää 7 × 7 mm QFN-56SMD-pakettien suunnittelua.

- SIP -malleja on monen tyyppisiä ja laaja kattavuus.

- Siinä on sisäänrakennettu pino-suojaus, muistinsuojaus, virheenkorjaus ja jäljityssuojaus sekä muut suojaussuojaustoiminnot.

- STM32 -mikrokontrollereiden sarjassa on runsaasti oheislaitteita, mukaan lukien useita ajastimia, ADC, DAC, laskurit, PWM -lähtö, viestintärajapinnat jne.

- Siinä on sisäänrakennettu flash-muisti erilaisista kapasiteetteista ohjelmakoodin ja datan tallentamiseen.

- Se käyttää ARM Cortex-M Corea, jolla on erinomainen prosessointi suorituskyky ja juoksunopeus.

-Se tarjoaa erilaisia ​​pienitehoisia tiloja, jotka voivat laittaa prosessorin ja oheislaitteet pienitehoiseen tilaan akun keston pidentämiseksi tai virrankulutuksen vähentämiseksi.

-Sen virransyöttöjännitealue on 2,2 V-3,6 V, sisäänrakennetulla kytkentävoiman hallintayksiköllä (SMU) ja matalajännitesäätimellä (LDO).

- Se tukee Bluetooth -äänensiirtoa (A2DP/AVRCP/SPP).

-kaksoisydin 32-bittinen LX6-mikroprosessori, joka toimii 160 tai 240 MHz

- Se tukee STA/AP/STA+AP -työtilaa, jonka maksimaalinen lähetysnopeus on 150Mbps.

- Enintään 34 ohjelmoitavaa GPIO -nastat anturien, toimilaitteiden ja muiden oheislaitteiden yhdistämiseen

- Sen mitat ovat 23,5 x 17,5 mm.

- USB-tyypin C-liitäntä virtalähteen, datakaapelin ja ohjelmoinnin kytkemiseen

- Siinä on 30 GPIO -nasta, joista 4 voidaan käyttää analogisina tuloina.

- 264 kt on-chip SRAM kuudessa riippumattomassa pankissa

- Dual Cortex M0+ ytimet, jopa 133 MHz (oletus 48MHz)

- Se tukee useita viestintäprotokollia, kuten I2C, CAN, SPI, USART jne.

- Siinä on yleensä useita ajastimia ja laskureita, ja sitä voidaan käyttää erilaisissa ajoitus- ja ohjaussovelluksissa.

- Se tarjoaa erilaisia ​​paketteja, kuten BGA, LQFP, TSSOP jne.

- Siinä on erilaisia ​​tapit, mukaan lukien digitaaliset GPIO -nastat, ADC -syöttötapit jne.

- Sen syöttöjännitealue on 3,3 V tai 5 V.

- Älykäs kotijärjestelmä

- Droni- ja robotin hallinta

- Anturitietojen keruu ja seuranta

- Terveyden seuranta ja lääkinnälliset laitteet

- IoT -laitteet ja sovellukset

- Teollisuusautomaatio ja sulautettu ohjaus

- Älykäs koti

- Lääketieteelliset laitteet

- IoT -laitteet

- Sulautettu ääni ja video

- viestintä

- ilmailu

- Lääketieteelliset laitteet

- Ajoneuvon elektroniikka

- Automaattinen teollisuus

Edellä esitetyn lisäksi voimme oppia, että ESP32: n, RP2040: n ja STM32: n välillä on joitain eroja I/O: n, hinnan ja kellotaajuuden suhteen.

Aluksi I/O: n suhteen RP2040 tarjoaa suhteellisen vaatimattoman määrän portteja, kun taas sekä ESP32 että STM32 tukevat suurempaa valikoimaa portteja ja oheislaitteita.Toiseksi hinnoittelusta RP2040 tarjoaa budjettiystävällisemmän vaihtoehdon verrattuna ESP32: een ja STM32: een.Viimeiseksi, kellotaajuuksien suhteen, ESP32 käyttää 32-bittistä prosessoria, jonka kellonopeus on jopa 240MHz, kun taas STM32 toimii tyypillisesti alueella 72MHz-180MHz.Toisaalta RP2040 käyttää 16-bittistä prosessoria, jolla on kellonopeus, joka voi saavuttaa jopa 133MHz.

Siksi meidän on tarkasteltava kattavasti tekijöitä, kuten suorituskyky, hinta, sovellusskenaariot jne., Ja valittava asianmukainen mikroprosessori omien tarpeidemme mukaan.

Neljä RP2040 IO: ta käytetään sisäisiin toimintoihin - LED -laitteiden kytkettyjen moodin virtalähteen (SMPS) virtalähteen ohjaaminen ja järjestelmän jännitteiden tunnistaminen.

RP2040: llä on sisäinen SAR (peräkkäinen lähentämisrekisteri) ADC.ADC käyttää riippumatonta 48MHz -kelloa, ja näyte kestää 96 sykliä tämän kellon loppuun saattamiseksi (2US).Tahdistusajastin voidaan käyttää vähentämään näytteiden keräämistä nopeutta (mutta mikä tahansa yksittäinen muuntaminen vie aina 96 sykliä).

STM32 -mikrokontrollereilla on tärkeä rooli eri toimialoilla.Autoteollisuudessa niitä käytetään moottorin hallintaan, turvajärjestelmiin, viihdejärjestelmiin ja muihin.Kulutuselektroniikassa STM32 -mikrokontrollerien teholaitteet, kuten älypuhelimet, tablet -laitteet, älykellot ja kodin automaatiojärjestelmät.

Molemmat ovat hyviä niiden ominaisuuksille.ESP32 antaa sinulle WiFi -ominaisuuden, jossa STM32 -nukleo, jota sinulla ei ole sisäänrakennettu.ja Nucleo STM32 on käsivarren Cortex -MX -pohjainen markkinat.

ESP32 voi toimia täydellisenä itsenäisenä järjestelmänä tai orjalaitteena isäntä MCU: lle, vähentäen viestintäpinojen yläpuolella pääasiassa.ESP32 voi olla rajapinta muiden järjestelmien kanssa tarjotakseen Wi-Fi- ja Bluetooth-toimintoja sen SPI / SDIO- tai I2C / UART-rajapintojen kautta.