设计与开发

单片机流水线 只有8个引脚的单片机,片上资源丰富,性价比高,只有不到一块钱

小编 2024-10-21 设计与开发 23 0

只有8个引脚的单片机,片上资源丰富、性价比高、只有不到一块钱

说起单片机,大家都想到的是引脚数众多,体积较大,如48引脚的LQFP48、100引脚的LQFP100,40引脚的DIP40等。但是在做一些小项目的时候,需求简单功能不复杂,用多引脚单片机比较浪费,这时候该怎么办?有没有一些不需要太多的片上资源、引脚较少、价格便宜的单片机?

1- 8引脚单片机

ST的8引脚单片机

半导体巨头ST就推出了只有8个引脚的单片机。之前提到8引脚的单片机,大家马上就联想到Microchip,该公司推出的8引脚单片机较早。但是PIC系列的单片机编译器众多,不同系列的单片机需要安装不同的编译器,而且下载器不通用,比较昂贵,如ICD3系列市场价在800-1000左右,这就让很多用户望而却步了。

2-多引脚单片机

ST所推出的8引脚单片机为STM8S001,属于STM8S系列,该单片机将以极高的性价比服务于广大用户。全新的 STM8S001 采用小型工业标准的 SOP8 封装,在内核处理速度、系统控制、存储器大小、通信外设及模拟功能方面实现最佳配置与优化。

单片机的基本参数和参数

该单片机的基本参数如下:

内核和片上资源

内核为STM8,主频16MHz,,三级指令流水线,工作电压2.95-5.5V,5个IO口,有两个定时器,有三种低功耗模式:wait,active-halt,halt。

存储空间

具有8KB的Flash, 1KB的RAM, 128字节 EEPROM。

通信接口和片上资源

具有UART, SPI, I2C各一路,3通道10位ADC,具有5个可配置的外部中断,下载接口为SWIM方式。

3-片上资源

单片机最小系统的搭建

单片机的最小系统包括电源电路、晶振电路、下载电路、复位电路等。STM8S001具有三个可选择的时钟源:1)HSE;2)HSI;3)LSI,如果对时钟频率的精度要求不高可以选择内置时钟。下载接口为SWIM单总线方式可以使用STLINK来实现。其最小系统原理图如下图所示。

4-最小系统电路图

编程环境和下载方式介绍

该芯片的内核为STM8,所以可以使用IAR for STM8,该编程环境专门用于STM8系列单片机,界面清爽,易于操作。

5-IAR Workbench

下载工具使用STLINK-V2即可,只需要和单片机连接SWIM和GND即可,连线简单,还可以实现在线仿真,大大提高代码的调试效率。

6-STM8S001电路板

STM8S001是一款性价比极高的单片机,适用于需求简单、功能不复杂的产品开发,批量价格不到1元钱,大大节省了产品成本。

单片机可以取代PLC吗?单片机和PLC有什么区别?

有人说这是个伪问题,单片机是元器件,PLC是由元器件以及庞大的软件构成的系统,两者在这一方面没有可比性 —— 大多PLC的控制芯片实际上就是单片机,也就是说可以将PLC看成是单片机的二次开发。单论工业防护等级,单片机的稳定性和可靠性能根本比不了PLC这种IP67类的产品( IP为标记字母,第一标记数字表示接触保护和外来物保护等级,第二标记数字表示防水保护等级)。而且就PLC这种能应对工业恶劣环境的产品还开发出一套冗余系统。

I/O功能

单片机的I/O点实在有限,而反观PLC呢?针对不同的现场信号,均有相应的I/O点可与工业现场的器件(如按钮、开关、传感电流变送器、电机启动器或控制阀等)直接连接,并通过总线与CPU主板连接。工业里几乎任意一条生产线,都有上百甚至上千I/O点,就这点单片机完全无法比拟。

开发周期

PLC的品牌多达200多种,几乎每个品牌都有不同编程软件,而且都在不断完善自己的编程软件,使之能够越来越简单的服务于电气工程师,而各种程序块也是越来越方便人性化的任意去调用,比如PID模块、运动控制模块等,大大减轻了工程师的开发压力也缩短了开发周期。

那单片机要如何实现?没有现成的模块使用,那就只能开发,那么做过非标自动化设备的工程师都会遇到工期不足问题。PLC这种高度集成化模块化的产品在达到满足设备所需的开发周期,在工期面前也是抓襟见肘,更不用说如同白纸一张的单片机。

通信距离

现在大多数流水线是要跨区域整合与监视的,所用的通讯方式多为以太网加中继器,或者直接走民用宽带光纤,所用的东西到最后很可能是用的就是微软的IE浏览器,很明显PLC是有RJ-45接口,即使本体没有RJ-45也可以配备以太网模块,可单片机搭载的PCB板能加上这个接口然后开发出以太网通信吗?开发需要多久?

编程语言

这点对单片机来讲是一个优势,同时也是一个劣势。上面提到PLC的品牌有两百多种,编程软件更多,尽管大多数PLC的编程语言都大同小异,但是每接触一款不同品牌的PLC,电气工程师就要从PLC的硬件参数、软元件、编程软件等等各个方面从头了解一次才能使用的得心应手。而单片机的编程语言用的是C语言或者汇编语言,这对于任何单片机都是通用的。换句话说,学会C语言或者汇编语言,便可以应用任何单片机开发想要的功能(前提是要有相关的电工电子学基础)。

但话又说回来,电气工程师不是电子工程师,他们的工作不是单单考虑单片机如何驱动继电器来控制机床的,甚至有的电气工程师都不会C语言、汇编语言之类的MCU开发语言。近些年,IEC-61131-3标准的推广,越来越多的PLC支持多种编程语言,如类似C语言的ST语言,类似电路图的CFC语言。这种便利的功能是传统单片机开发环境真的无法实现。

在工业控制领域,PLC占据绝对优势,就目前形势(单片机的功能、稳定性、易用性、编程及维护等)来看,单片机取代PLC那将是一项不可能完成,或者说期限趋向于无穷的艰巨任务。

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