Izbira pravega mikrokontrolerja za vaš projekt: globok potop v ESP32, RP2040 in STM32

Mikrokontrolerji se pogosto uporabljajo v različni kontrolni elektronski opremi, sistemih za avtomatizacijo, vojaško opremo, medicinski opremi, domačih aparatih in drugih poljih.Med postopkom vzorčenja podatkov lahko obvladajo različne nenormalne situacije, zagotavljajo natančnost in zanesljivost podatkov, izvajajo energetsko učinkovite načine porabe z nizko močjo in izboljšajo delovno učinkovitost.Danes raziskujmo razlike med mikrokontrolerji ESP32, RP2040 in STM32, da izberemo najprimernejši čip za vaš projekt.

Mikrokontroler je mikroračunalnik z enim čipom, ki združuje glavne dele mikroračunalnika na enem samem čipu.Običajno se uporablja za nadzor in spremljanje različnih elektronskih naprav in sistemov, kot so avtomobilski elektronski sistemi, domači aparati in medicinska oprema.Gre za integriran čip vezja, sestavljen iz pomnilnika, mikroprocesorja, logičnega vezja sistema in vhodnih in izhodnih vmesnikov.S programiranjem lahko izvaja različne kontrolne naloge in prek vhodnih in izhodnih vmesnikov komunicira z zunanjimi napravami.

ESP32 je zelo integriran mikrokontroler z nizko močjo sistema na čipu (SOC), ki ga sprožijo sistemi Espressif.Združuje brezžične komunikacije, dvojedrni procesorji, značilnosti z nizko močjo in bogate periferne naprave.Primerno je za različne aplikacije Internet of Things.Poganja ga 32-bitni dvojedrni procesor, eden za povezljivost Wi-Fi in drugi za zagon kode.ESP32 podpira povezljivost Wi-Fi in Bluetooth, ima 512 KB RAM-a, 448 KB ROM in 34 GPIO zatičev.

RP2040 je prvi mikrokontroler Raspberry Pi.Ima 264KB notranjega SRAM in podpira do 16 MB bliskovnega pomnilnika zunaj čipa.Izdelana v 40Nm procesnem vozlišču, združuje zmogljivosti z visoko zmogljivostjo z minimalno dinamično porabo energije in uporablja več načinov nizke moči, da se zagotovi razširjeno delovanje baterije.Kompaktna velikost, energetska učinkovitost in impresivna zmogljivost RP2040 omogočajo izbiro za široko paleto IoT in vgrajenih sistemskih aplikacij.

STM32 Microcontroller je 32-bitni mikrokontroler, ki ga proizvaja ST mikroelektronika, ki temelji na jedru Cortex-M ARM in se uporablja v vgrajenih poljih, kot so internet stvari, brezžična komunikacija in industrijski nadzor.Glede na različne scenarije uporabe in značilnosti ga lahko razdelimo na različne serije in modele.Med njimi so običajni vključeni STM32F0, STM32F1, STM32F4, STM32F7 in druge serije.

ESP32 izdeluje Espressif Systems, globalno polprevodniško podjetje.Ustanovljen je bil leta 2008, se osredotoča na razvoj in oblikovanje izdelkov programske in strojne opreme na področju AIOT, vključno z brezžičnimi komunikacijskimi čipi MCU, ki so varni in stabilni, imajo odlične zmogljivosti in so stroškovno učinkoviti.Njeni glavni izdelki vključujejo ESP8089 Chips, ESP8266 serije Chips, ESP32 serije Chips, module serije ESP8266 in module serije ESP32.

RP2040 izdeluje fundacija Raspberry Pi, dobrodelna fundacija v Veliki Britaniji.Raspberry Pi je razvojna plošča velikosti kartice, ki lahko zažene sistem Linux in zagotavlja številne programirljive GPIO za širitev strojne opreme.

STM32 izdeluje mikroelektronika ST, ki je bila posledica združitve italijanske mikroelektronike SGS in francoskega Thomson polprevodnika.Ima široko paleto postavitev izdelkov v pametnih potovanjih, energiji, internetu stvari in drugih poljih.Njegova ponudba izdelkov sega od diskretnih diod in tranzistorjev do zapletenih naprav na sistemu na čipu, do dokončanja rešitev na platformi, vključno z referenčnimi modeli, aplikacijsko programsko opremo, proizvodnimi orodji in specifikacijami.Stmicroelectronics je glavni dobavitelj različnih industrijskih sektorjev, ki široko paleto kupcev zagotavlja široko paleto storitev in izdelkov.

Njihov pinout je naslednji.

- GPIO: Ima 34 vrat GPIO, ki lahko povežejo in nadzorujejo različne periferne naprave.

- WiFi in Bluetooth modul: vgrajen WiFi in Bluetooth 4.2 modul, ki je sposoben brezžične komunikacije

-Dvojedrni: večina ESP32 je dvojednih, priložena sta dva mikroprocesorja LX6 Xtensa 32-bitna.

- Varnost: podpira varnostne funkcije, kot so šifriranje in digitalni podpisi

- Nizka poraba energije: ima več načinov varčevanja z močjo, najnižja poraba energije pa je le 5 μA.

- Visoka zmogljivost: ima 240MHz dvojedrni procesor, 520KB RAM-a in 4MB bliskovni pomnilnik.

- Micropython je izvorno podprt, zato je uporabnikom, ki niso zelo dobri v programski opremi, priročno za pridobivanje odprtokodnih programov iz interneta in jih prilagodljivo uporabljali glede na njihove potrebe, ne da bi to vplivale drug na drugega.

- Vsak zatič lahko programirate neodvisno in ga lahko uporabite za ustvarjanje različnih pogosto uporabljenih in prilagojenih protokolov.

- Zatiči RP2040 so lahko prožno konfigurirani v skupine, da bi podprli najpogosteje uporabljene serijske avtobuse.

- V notranjosti ima dve roki Cortex M0+ jedra.

- Proizvaja ga fundacija Raspberry Pi na 40Nm TSMC silikonski rezini in uporablja 7 × 7 mm qfn-56smd paket.

- Obstaja veliko vrst modelov čipov in široka pokritost.

- Ima vgrajeno zaščito za sklad, zaščito pomnilnika, odpravljanje napak in zaščito sledenja ter druge varnostne zaščite.

- Serija mikrokontrolerjev STM32 ima veliko perifernih naprav, vključno z več časovniki, ADC, DAC, števci, izhodom PWM, komunikacijskimi vmesniki itd.

- Ima vgrajen bliskovni pomnilnik različnih zmogljivosti za shranjevanje programske kode in podatkov.

- Uporablja jedro ARM Cortex-M, ki ima odlične zmogljivosti obdelave in hitrost teka.

-Ponuja različne načine nizke moči, ki lahko procesor in periferne naprave postavijo v stanje z nizko močjo, da podaljšajo življenjsko dobo baterije ali zmanjšajo porabo energije.

-Njen razpon napajalne napetosti je 2,2V-3,6V, z vgrajeno stikalno enoto za upravljanje električne energije (SMU) in regulatorjem z nizko napetostjo (LDO).

- Podpira zvočni prenos Bluetooth (A2DP/AVRCP/SPP).

-Dvojedrni 32-bitni mikroprocesor LX6, ki deluje pri 160 ali 240 MHz

- Podpira delovni način STA/AP/STA+AP z največjo hitrostjo prenosa 150Mbps.

- Do 34 programirljivih GPIO zatičev za priključne senzorje, aktuatorje in druge periferne naprave

- Njegove dimenzije so 23,5 x 17,5 mm.

- vmesnik USB Type-C za povezovanje napajanja, podatkovnega kabla in programiranja

- Ima 30 zatičev GPIO, od katerih se 4 lahko uporabijo kot analogni vhodi.

- 264kb na čipu SRAM v šestih neodvisnih bankah

- Dvojna skorja M0+ jedra, do 133 MHz (privzeto 48MHz)

- Podpira več komunikacijskih protokolov, kot so I2C, CAN, SPI, USART itd.

- Običajno ima več časovnikov in števcev in se lahko uporablja v različnih aplikacijah za časovno razporeditev in nadzora.

- Ponuja različne pakete, kot so BGA, LQFP, TSSOP itd.

- Ima različne zatiče, vključno z digitalnimi zatiči GPIO, vhodnimi zatiči ADC itd.

- Njen območje napajalne napetosti je 3,3 V ali 5V.

- Smart Home System

- Nadzor drona in robota

- Zbiranje in spremljanje podatkov senzorjev

- Sledenje zdravju in medicinski pripomočki

- IoT naprave in aplikacije

- Industrijska avtomatizacija in vgrajen nadzor

- Pametni dom

- Medicinska oprema

- IoT naprave

- vdelani avdio in video

- komunikacija

- Aerospace

- Medicinska oprema

- Elektronika vozil

- avtomatizirana industrija

Poleg zgoraj navedenega lahko izvemo, da obstajajo tudi razlike med ESP32, RP2040 in STM32 glede na V/I, ceno in frekvenco ure.

Sprva se glede na I/O, RP2040 ponaša z razmeroma skromnim številom pristanišč, medtem ko ESP32 in STM32 zagotavljata podporo za večjo vrsto pristanišč in perifernih naprav.Drugič, v zvezi s cenami RP2040 ponuja bolj prijazno možnost v primerjavi z ESP32 in STM32.Nazadnje, glede na frekvence ur ESP32 uporablja 32-bitni procesor s hitrostjo ure do 240MHz, medtem ko STM32 običajno deluje v območju od 72MHz do 180MHz.RP2040 na drugi strani uporablja 16-bitni procesor s hitrostjo ure, ki lahko doseže do 133MHz.

Zato moramo celovito upoštevati dejavnike, kot so uspešnost, cena, scenariji uporabe itd., In izbrati ustrezen mikroprocesor glede na lastne potrebe.

Štirje RP2040 IO se uporabljajo za notranje funkcije - poganja LED, vgrajeni vklopljeni način napajanja (SMPS) napajanja in zaznavanje napetosti sistema.

RP2040 ima notranji SAR (zaporedni približni register) ADC.ADC uporablja neodvisno uro 48MHz, vzorec pa je za dokončanje 96 ciklov te ure (2U).Časovnik koraka se lahko uporabi za zmanjšanje hitrosti, s katero se zbirajo vzorci (vendar vsaka posamezna pretvorba vedno traja 96 ciklov).

Mikrokontrolerji STM32 igrajo ključno vlogo v različnih panogah.V avtomobilski industriji se uporabljajo za nadzor motorja, varnostne sisteme, infozabavne sisteme in drugo.V potrošniški elektroniki so naprave za mikrokontrolerje STM32 napajanje, kot so pametni telefoni, tablični računalniki, pametne ure in sistemi za avtomatizacijo doma.

Oba sta dobra za svoje lastnosti.ESP32 vam daje funkcijo wifi, kjer je nukleo STM32, ki ga nimate vgrajenega.In Nucleo STM32 je ročna korteks -MX, ki ima dober trg.

ESP32 lahko deluje kot celoten samostojni sistem ali kot podrejena naprava gostiteljskemu MCU, kar zmanjša komunikacijsko ploščo na glavnem procesorju aplikacij.ESP32 lahko povezuje z drugimi sistemi, da zagotovi funkcionalnost Wi-Fi in Bluetooth s svojimi vmesniki SPI / SDIO ali I2C / UART.