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EMBEDDED SETTEMBRE 30 SPECIALE 8-16-32 BIT MCUS Microcontrollori: criteri di scelta Una guida ragionata per aiutare i progettisti a scegliere, tra la miriade di MCU a 8, 16 e 32 bit presenti sul mercato, il modello più adatto a soddisfare le specifiche esigenze delle proprie applicazioni A. Di Paolo ggi il mercato delle MCU mette a disposizione dei progettisti let- teralmente migliaia di modelli di tutte le tipologie. Differenti per numero di porte, per facoltà di ge- stire la conversione A/D e D/A, PWM, per proto- colli di ogni genere e altre soluzioni, essi hanno in comune la possibilità di eseguire, molto velo- cemente e senza eventualità di errori, il codice impartito dal programmatore. Come può, il pro- gettista, destreggiarsi in questa giungla di dispo- sitivi, in modo da scegliere il modello perfetto o, quanto meno, il più adatto possibile di MCU per !! ! À ) 8, 16 e 32 bit Oggi i progetti integrati richiedono un’ampia gamma di funzionalità a bassa potenza e presta- zioni elevate, con uso di periferiche, connettività, ampia memoria e tanto altro. Tutte queste op- zioni sono facilmente rintracciabili e disponibili nei dispositivi MCU a 32 bit, per cui i progettisti, attualmente, preferiscono utilizzare tale archi- tettura. Quando i primi microcontrollori furono lanciati sul mercato, essi erano dotati solo di registri a 8 bit, con limitazioni di memoria e di velocità operativa. Tra le tre categorie esistono differenze abissali in termini di potenza, velo- cità e performance. Non è così, per fortuna, per quanto riguarda i costi che si mantengono in un ! À prestazioni. La scelta di un microcontrollore a 8 bit, 16 bit o 32 bit (Fig. 1) è un passo molto impor- tante per la realizzazione di un design hardware. Considerare le principali differenze tra i micro- controllori a 8, 16 e 32 bit aiuterà a prendere la decisione migliore per il proprio progetto. Per una buona gestione occorre programmare anche À - ranno, in futuro, possibilità di effettuare pesanti upgrade al sistema. Per fare la scelta giusta, tuttavia, è importante comprendere le differenze fondamentali tra le diverse tipologie di microcontrollori. Sostanzial- mente le differenze principali tra i modelli a 8, 16 e 32 bit sono le medesime di quelle che passano tra le CPU. In generale un microcontrollore a 8 bit elabora, in un determinato momento, 8 bit di dati alla volta. Una MCU a 8 bit ha 8 linee digita- li (bus dati) in parallelo. Ciò consente a una MCU a 8 bit di funzionare solo con valori compresi tra 0 e 255 per ogni ciclo di clock. Il numero di bit indica la dimensione dei registri (8 bit per regi- stro), il numero di indirizzi di memoria (2^8=256 indirizzi) e i massimi valori che esso può elabo- rare (2^8=256 valore massimo di numeri interi compresi tra 0 e 255). In questo caso il dispositivo non è in grado, nativamente, di eseguire la som- ma 200+200=400, a meno che s’implementino adeguati algoritmi. Una MCU a 16 o 32 bit, inve- ce, riesce a effettuare l’operazione usando solo un ciclo macchina, risultando estremamente veloce e performante. Quando si aumentano i bit del microcontrollore, aumenta anche l’intervallo di valori con cui si può lavorare. Ci si rende subito conto che per trattare numeri interi più grandi, il O