Vi điều khiển ARM – sự khác biệt giữa ARM với AVR, 8051 và PIC

Ngày nay, thay vì sử dụng các mạch logic người ta thường sử dụng vi điều khiển bởi chúng có thiết kế linh hoạt và tiết kiệm không gian. Có nhiều bộ vi điều khiển khác nhau, mỗi loại có một đặc điểm riêng. Bài viết này, cmcdistribution.com.vn sẽ giới thiệu về vi điều khiển ARM và sự khác biệt của ARM với  AVR, 8051 và PIC.

Vi điều khiển ARM là gì?

Một bộ vi điều khiển là một thiết bị cực kỳ mạnh mẽ, có khả năng thực hiện một loạt các tác vụ được lập trình sẵn và tương tác với các thiết bị phần cứng bổ sung.

Được đóng gói trong một mạch tích hợp nhỏ (IC) có kích thước và trọng lượng thường không đáng kể. Vi điều khiển đang trở thành bộ điều khiển tốt nhất cho robot hoặc bất kỳ máy nào cần một số loại tự động hóa thông minh. 

Một bộ vi điều khiển duy nhất có thể đủ để quản lý một robot di động nhỏ, máy giặt tự động hoặc hệ thống bảo mật.

Một số bộ vi điều khiển chứa bộ nhớ để lưu chương trình sẽ được thực thi và rất nhiều dòng vào/ra có thể được sử dụng để hoạt động chung với các thiết bị khác, như đọc trạng thái của cảm biến hoặc điều khiển động cơ.

Vi điều khiển ARM tạo ra bộ xử lý đa lõi RISC 32 bit và 64 bit. Bộ xử lý RISC được thiết kế để thực hiện một số lượng nhỏ hơn các loại hướng dẫn máy tính để chúng có thể hoạt động ở tốc độ cao hơn, thực hiện thêm hàng triệu phép tính mỗi giây (MIPS).

Bằng cách loại bỏ các phép tính không cần thiết và tối ưu hóa các lộ trình, bộ xử lý RISC mang lại hiệu suất vượt trội tại một phần nhu cầu năng lượng của quy trình CISC (tính toán tập lệnh phức tạp).

Vi điều khiển AVR, 8051, PIC

AVR là bộ vi điều khiển được phát triển vào năm 1996 bởi Tập đoàn Atmel. Thiết kế cấu trúc của AVR được phát triển bởi Alf-Egil Bogen và Vegard Wollan. AVR có ba loại là TinyAVR, MegaAVR và XmegaAVR.

8051 là một họ vi điều khiển 8 bit được Intel phát triển vào năm 1981. Đây là một trong những họ vi điều khiển phổ biến đang được sử dụng trên toàn thế giới. Bộ vi điều khiển này còn được gọi là hệ thống trên một chip vì nó có 128 byte RAM, 4Kbyte ROM, 2 Timers, 1 cổng nối tiếp và 4 cổng trên một chip.

CPU cũng có thể hoạt động cho 8 bit dữ liệu tại một thời điểm vì 8051 là bộ xử lý 8 bit. Trong trường hợp dữ liệu lớn hơn 8 bit, thì nó phải được chia thành các phần để CPU có thể xử lý dễ dàng. Hầu hết các nhà sản xuất có chứa 4Kbyte ROM mặc dù số lượng ROM có thể vượt quá 64 Kbyte.

PIC là bộ vi điều khiển được phát triển bởi Microchip. PIC thực hiện chương trình nhanh và đơn giản. Lập trình và giao tiếp với các thiết bị ngoại vi khác dễ dàng.

Sự khác biệt giữa ARM, AVR, 8051 và PIC

Sức mạnh chi tiết

Không nói rõ ràng về tiến độ xung clock tại đây. điều tạo ra sự khác lạ to hơn là lõi 32 bit có khả năng nhân hai số 10 chữ số chỉ trong một chu kì xung nhịp. Sống cùng vận tốc xung nhịp, kiến trúc 32 bit có khả năng nhanh hơn 8 lần đối chiếu với kiến trúc 8 bit bình thường.

Còn được hiểu là hữu hiệu năng lượng tốt hơn ( mức tiêu thụ điện năng tăng tuyến tính với vận tốc xung nhịp ). Một vi mạch được đưa bởi lõi arm có khả năng làm vài ba cử chỉ khó và có khả năng chạy các thuật toán để khiến cho sử dụng của bạn khôn ngoan hơn, tốt hơn và nhanh hơn.

Tốc độ đáp ứng

Đây là địa điểm có các lõi và máy móc ngoại vi cao tốc nảy sinh. Với vận tốc xung nhịp lớn nhất trên 50 mhz, cho đến hết rất nhiều mhz, lõi và các máy móc ngoại vi phản ứng khá nhanh. đối với những sử dụng thời kỳ thực như khai triển máy chủ /máy khách , web và sử dụng internet of things , chuyện này tạo nên sự khác lạ.

Hơn nữa, nền tảng giải pháp xử lí ngắt tốt hơn nhiều đối chiếu với kiến trúc 8 bit. Chuyện này sẽ được lưu tâm lại trong một thông tin trong thời gian tới về arm vic ( thiết bị kiểm soát ngắt vectơ ). Tiêu thụ năng lượng thấp và với vận tốc lớn và phản ứng nhanh khiến arm tạo nên lựa chọn tối ưu cho các trang thiết bị có công suất thấp , công suất cao.

Thiết bị ngoại vi

Dù cho arm có vẻ xa xỉ chính từ cái nhìn thứ nhất, chúng được xây dựng cho các xây dựng giá bèo. Chip thường chứa phần lớn nhiều điều mà một vài ứng dụng bình thường, ví dụ như bộ định thời , adc và dac. Các kết nối thông tin như uart, i2c, spi, sdio, jtag, usb, can, i2s, v. V. đều được xây dựng dưới dạng máy móc ngoại vi.

Bình thường có hơn 6-8 kết nối thông tin sự khác nhau trên một arm. Bạn sẽ chả khi nào phải ngẫm ngợi về việc dùng chip/phần cứng bề mặt của bạn nữa. Thêm vào cao đồng nghĩa với pcb bé hơn và xây dựng dễ dàng hơn – nhiều khả năng khiến bạn không lãng phí rất đông tiền.

Bộ nhớ tăng

Không nên chờ đợi trông thấy bộ nhớ flash là 16 mb ! nhiều dung lượng bộ nhớ hơn thường flash khoảng 512kb hoặc 1 mb. Tuy nhiên thêm một lần nữa, tập lệnh cấy ghép cho mật độ mã máy cực kỳ cao. Bạn có khả năng mã hóa trình phát mp3 toàn bộ chức năng với dung lượng bộ nhớ flash là 400kb.

Hơn thế nữa, bộ đệm và nền tảng giải pháp đường ống giúp bứt tốc truy cập flash để một lệnh được thi hành cho mỗi chu kì xung clock. Dường như thiếu hẳn trạng thức chờ trong bộ vi xử lí arm nếu bạn thiết kế giải pháp đúng cách. Bên cạnh đó, ram được kết nối trực tiếp với bus chuỗi nội bộ ( thường được biết với tên ahb ) với vận tốc cực cao.

Bạn thường nhận được hơn 16-23kb ram trên chip arm7 bình thường. Lúc bạn chuyển hướng sang các trang thiết bị arm có flash / ram ngoài , bạn có khả năng đạt đến 64 hoặc 128 mb cho các phiên bản dung lượng bộ nhớ ram và flash.

Cấu hình đầy đủ

Đây là một trong những tính năng hấp dẫn nhất bạn sẽ tìm thấy trên chip ARM. Mỗi thiết bị ngoại vi đều có cấu hình đầy đủ – chi tiết đến từng phút. Ví dụ, trên phần cứng giao diện nối tiếp, bạn thậm chí có thể quyết định thời gian cao và thời gian thấp cho tín hiệu xung.

Đối với UART, tốc độ baud không lỗi và hỗ trợ phần cứng để kiểm tra tính chẵn lẻ và nhiều tính năng khác giúp nhận ra ứng dụng của bạn đẹp mắt và chuyên nghiệp.

Trên đây là bài viết giới thiệu tổng quan về vi điều khiển ARM. Mong rằng qua bài viết này của cmcdistribution.com.vn đã giúp các bạn hiểu rõ hơn về ARM.