ไมโครคอนโทรลเลอร์ MCU ในอุตสาหกรรมและอุปกรณ์อัจฉริยะ: การประยุกต์ใช้งานจริงพร้อมรหัสชิ้นส่วนที่ได้รับการยืนยัน

I. เหตุใด MCU จึงยังคงเป็นแกนกลางการควบคุมของระบบอิเล็กทรอนิกส์

ในยุคที่ถูกครอบงำโดยโปรเซสเซอร์ปัญญาประดิษฐ์และ SoC สมรรถนะสูง MCU ยังคงทำหน้าที่เป็นโครงสร้างหลักในการควบคุมอุปกรณ์อุตสาหกรรมและอุปกรณ์อัจฉริยะส่วนใหญ่
เหตุผลมีอยู่จริง: ความเสถียร การใช้พลังงานต่ำ การสนับสนุนตลอดอายุการใช้งานยาวนาน และต้นทุนที่คาดการณ์ได้

ตั้งแต่ PLC และเกตเวย์อุตสาหกรรม ไปจนถึงมิเตอร์อัจฉริยะ เทอร์มินัล POS และที่ชาร์จ MCU ยังคงเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้

II. พารามิเตอร์ของ MCU ที่วิศวกรให้ความสำคัญจริงๆ

การเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) ไม่ใช่แค่พิจารณาจากความเร็วคล็อกเพียงอย่างเดียว วิศวกรให้ความสำคัญกับ:

หน่วยความจำที่เหลือเฟือ

ความสมบูรณ์ของอุปกรณ์เสริม (Peripheral)

ค่าอุณหภูมิสำหรับใช้งานในอุตสาหกรรม

ความเข้ากันได้ของแพ็กเกจกับการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่มีอยู่

III. ไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) ในการควบคุมอุตสาหกรรม: รุ่นจริงที่ใช้งานอยู่ในผลิตภัณฑ์

ในระบบออโตเมชั่นอุตสาหกรรม หน้าจอแสดงผลและควบคุม (HMI) และโมดูล PLC I/O รุ่นไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) ต่อไปนี้ถูกใช้อย่างแพร่หลายในโครงการจริง:

หมายเลขชิ้นส่วน MCU อุตสาหกรรมทั่วไป

STM32F103C8T6（STMicroelectronics）

Cortex-M3，72MHz

ใช้กันอย่างแพร่หลายใน PLCs, เครื่องมืออุตสาหกรรม และบอร์ดควบคุม

จัดหาได้ในระยะยาว ระบบนิเวศที่สุกงอม

STM32F407VGT6

Cortex-M4 พร้อม FPU

สำหรับ HMI อุตสาหกรรมและอินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร

รองรับ CAN/USB/Ethernet ได้อย่างยอดเยี่ยม

NXP LPC1768FBD100

Cortex-M3

ยังคงถูกใช้อย่างแพร่หลายในโครงการควบคุมอุตสาหกรรมของยุโรป

ไมโครคอนโทรลเลอร์เหล่านี้ถูกนำไปใช้กันอย่างกว้างขวางในประเทศเยอรมนี โปแลนด์ และอิตาลี โดยลูกค้าอุตสาหกรรมให้ความสำคัญกับเสถียรภาพตลอดอายุการใช้งานและการรับรองที่ต่อเนื่อง

IV. ไมโครคอนโทรลเลอร์ในอุปกรณ์สำหรับผู้บริโภคและอุปกรณ์อัจฉริยะ

ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคและอุปกรณ์อัจฉริยะ จุดเน้นของไมโครคอนโทรลเลอร์กำลังเปลี่ยนไปสู่:

การใช้พลังงานต่ำ (โหมด Sleep/Stop)

ควบคุมต้นทุน

ขนาดบรรจุภัณฑ์ที่เล็กลง

ตัวอย่างรุ่น

STM32G030F6P6

Cortex-M0+

ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านอัจฉริยะและแผงควบคุม

ไมโครชิป ATmega328P-AU

หน่วยประมวลผลหลักของระบบนิเวศ Arduino

ใช้กันอย่างแพร่หลายในโมดูลควบคุมอัจฉริยะและอุปกรณ์เพื่อการศึกษา

NXP KL25Z128VLK4

Cortex-M0+

พบได้ทั่วไปในบอร์ดควบคุมสำหรับผู้บริโภคและโหนดเซ็นเซอร์

ไมโครคอนโทรลเลอร์เหล่านี้มีแหล่งจัดหาหลักในอินเดีย เวียดนาม และเม็กซิโก โดยการผลิต ODM เน้นปริมาณสั่งซื้อต่ำ (MOQ) สต็อกพร้อมขาย และรอบเวลาจัดส่งที่รวดเร็ว

ข. ตัวอย่างศึกษา: การเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับบอร์ด HMI อุตสาหกรรม

โครงการบอร์ด HMI อุตสาหกรรมเริ่มต้นโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ระดับต่ำและประสบปัญหาดังต่อไปนี้:

ความล่าช้าในการรีเฟรชหน้าจอผู้ใช้

ความเสี่ยงสูงของการหยุดชะงักในการสื่อสาร

อินเตอร์เฟซการขยายไม่เพียงพอ

หลังจากการประเมินผล การออกแบบได้เปลี่ยนไปใช้:

STM32F407VGT6

SDRAM ภายนอก + ตัวควบคุมจอแสดงผล TFT

ปรับปรุงความเสถียรของ CAN และ RS485 ให้ดีขึ้น

ผลลัพธ์สุดท้าย:

ความเร็วในการตอบสนองของอินเทอร์เฟซผู้ใช้ดีขึ้นประมาณ 40%

ความเสถียรของระบบดีขึ้นอย่างมาก

โครงการประสบความสำเร็จและเข้าสู่การผลิตจำนวนมากในตลาดยุโรปตะวันออก