Výběr správného mikrokontroléru pro váš projekt: Hluboký ponor do ESP32, RP2040 a STM32

Mikrokontroléry se široce používají v různých kontrolních elektronických zařízeních, automatizačních systémech, vojenském vybavení, zdravotnickém vybavení, domácích spotřebičkách a dalších oborech.Během procesu vzorkování dat mohou zvládnout různé abnormální situace, zajistit přesnost a spolehlivost dat, implementovat energeticky účinné režimy spotřeby nízkého napájení a zlepšit efektivitu práce.Dnes prozkoumejme rozdíly mezi mikrokontroléry ESP32, RP2040 a STM32 a vyberte si nejvhodnější čip pro váš projekt.

Mikrokontrolér je mikropočítač s jedním čipem, který integruje hlavní části mikropočítače na jednom čipu.Běžně se používá k řízení a sledování různých elektronických zařízení a systémů, jako jsou automobilové elektronické systémy, domácí spotřebiče a lékařské vybavení.Jedná se o integrovaný čip obvodu složený z paměti, mikroprocesoru, logického obvodu pro řízení systému a rozhraní vstupních a výstupů.Může implementovat různé kontrolní úkoly prostřednictvím programování a komunikovat s externími zařízeními prostřednictvím vstupních a výstupních rozhraní.

ESP32 je vysoce integrovaný mikrokontrolér s nízkým výkonem na čipu (SOC) spuštěný společností Espressif Systems.Kombinuje bezdrátovou komunikaci, procesory s dvojím jádrem, nízkoenergetické funkce a bohaté periferie.Je vhodný pro různé aplikace Internet of Things.Je poháněn 32bitovým procesorem s dvojitým jádrem, jeden pro připojení Wi-Fi a druhý pro běžící kód.ESP32 podporuje připojení Wi-Fi a Bluetooth, má 512 kb RAM, 448 KB ROM a 34 GPIO kolíků.

RP2040 je první mikrokontrolér Raspberry Pi.Má 264 kB interního SRAM a podporuje až 16 MB off-chip flash paměti.Vyrobeno prostřednictvím procesního uzlu 40nm a mísí vysoce výkonné schopnosti s minimálním dynamickým využitím energie a používá několik režimů s nízkým výkonem, aby byla zajištěna rozšířená provoz baterie.Kompaktní velikost RP2040, energetická účinnost a působivý výkon způsobuje, že je vhodná volba pro širokou škálu aplikací IoT a vložených systémových aplikací.

Mikrokontrolér STM32 je 32bitový mikrokontrolér vyrobený společností ST Microelectronics založený na jádru Cortex-M ARM a používá se v zabudovaných polích, jako je internet věcí, bezdrátová komunikace a průmyslová kontrola.Podle různých scénářů a charakteristik aplikací lze je rozdělit na různé série a modely.Mezi nimi jsou obyčejné ty, které patří STM32F0, STM32F1, STM32F4, STM32F7 a další série.

ESP32 vyrábí Espressif Systems, globální polovodičová společnost.Založena v roce 2008 se zaměřuje na vývoj a návrh softwarových a hardwarových produktů v oblasti AIOT, včetně čipů bezdrátové komunikace, které jsou bezpečné a stabilní, mají vynikající výkon a jsou nákladově efektivní.Mezi jeho hlavní produkty patří čipy řady ESP8089, čipy řady ESP8266, čipy řady ESP32, moduly řady ESP8266 a moduly řady ESP32.

RP2040 je vyráběn nadací Raspberry Pi Foundation, charitativní nadací ve Velké Británii.Raspberry Pi je vývojová deska o velikosti karty, která může provozovat systém Linux a poskytuje mnoho programovatelných GPIO pro rozšíření hardwaru.

STM32 je vyrobena společností ST Microelectronics, která byla výsledkem sloučení italské mikroelektroniky SGS a francouzského Thomsona polovodiče.Má širokou škálu rozvržení produktů v inteligentním cestování, energetické energii, internetu věcí a dalších oborech.Jeho řada produktů se pohybuje od diskrétních diod a tranzistorů po komplexní zařízení na čipu, až po kompletní řešení platformy, včetně referenčních návrhů, aplikačního softwaru, výrobních nástrojů a specifikací.STMicroelectronics je hlavním dodavatelem různých průmyslových odvětví a poskytuje širokou škálu zákazníků širokou škálu služeb a produktů.

Jejich pinout je následující.

- GPIO: Má 34 portů GPIO, které mohou propojit a ovládat různé periferie.

- WiFi a Bluetooth modul: Vestavěný modul WiFi a Bluetooth 4.2, který je schopen bezdrátové komunikace

-Dual-Core: Většina ESP32 je dvojí jádro, přicházejí se dvěma 32bitovými mikroprocesory LX6 XtenSA.

- Zabezpečení: Podporuje bezpečnostní funkce, jako je šifrování a digitální podpisy

- Nízká spotřeba energie: Má více režimů šetření energie a nejnižší spotřeba energie je pouze 5 μA.

- Vysoký výkon: Má dvoujádrový procesor 240 MHz, 520 kB RAM a 4MB Flash Memory.

- Micropython je nativně podporován, takže je vhodné pro uživatele, kteří nejsou v softwaru příliš dobrý, aby získali programy open source z internetu a flexibilně je používali podle svých potřeb, aniž by se navzájem ovlivnili.

- Každý pin může být naprogramován samostatně a lze jej použít ke generování různých běžně používaných a přizpůsobených protokolů.

- Kolíky RP2040 mohou být flexibilně nakonfigurovány do skupin tak, aby podporovaly nejčastěji používané sériové sběrnice.

- Má uvnitř dvě jader M0+ jádra.

- Vyrábí se nadací Raspberry Pi na silikonové oplatce 40nm TSMC a používá návrh balíčku 7 × 7 mm QFN-56SMD.

- Existuje mnoho typů modelů čipů a široké pokrytí.

- Má zabudovanou ochranu zásobníku, ochranu paměti, ladění a ochranu trasování a další funkce ochrany zabezpečení.

- Řada mikrokontrolérů STM32 má množství periferií, včetně více časovačů, ADC, DAC, čítačů, výstupu PWM, komunikačních rozhraní atd.

- Má vestavěnou paměť flash různých kapacit pro ukládání programového kódu a dat.

- Používá jádro Cortex-M ARM, které má vynikající výkon zpracování a rychlost běhu.

-Poskytuje celou řadu režimů s nízkým výkonem, které mohou procesor a periferie vložit do stavu nízkého výkonu, aby se prodloužila výdrž baterie nebo snížila spotřebu energie.

-Jeho rozsah napájení napájecího napětí je 2,2 V-3,6 V, s vestavěnou jednotkou pro správu výkonu (SMU) a regulátorem s nízkým napětím (LDO).

- Podporuje přenos zvuku Bluetooth (A2DP/AVRCP/SPP).

-Dual-Core 32bitový mikroprocesor LX6 běžící při 160 nebo 240 MHz

- Podporuje pracovní režim STA/AP/STA+AP s maximální rychlostí přenosu 150 Mb/s.

- Až 34 programovatelných kolíků GPIO pro připojení senzorů, pohonů a dalších periferií

- Jeho rozměry jsou 23,5 x 17,5 mm.

- Rozhraní USB Type-C pro připojení napájení, datového kabelu a programování

- Má 30 kolíků GPIO, z nichž 4 lze použít jako analogové vstupy.

- 264 kB na čipu SRAM v šesti nezávislých bankách

- Duální kůra M0+ jádra, až 133 MHz (výchozí 48 MHz)

- Podporuje více komunikačních protokolů, jako je I2C, CAN, SPI, USART atd.

- Obvykle má více časovačů a čítačů a lze jej použít v různých časových a kontrolních aplikacích.

- Poskytuje různé balíčky jako BGA, LQFP, TSSOP atd.

- Má řadu kolíků včetně digitálních kolíků GPIO, vstupních kolíků ADC atd.

- Jeho rozsah napájecího napětí je 3,3 V nebo 5V.

- Inteligentní domácí systém

- Kontrola dronů a robotů

- Sběr a monitorování dat senzorů

- Sledování zdraví a zdravotnické prostředky

- zařízení a aplikace IoT

- Průmyslová automatizace a vestavěná kontrola

- Chytrý domov

- Lékařské vybavení

- zařízení IoT

- Vestavěné zvukové a video

- Komunikace

- Aerospace

- Lékařské vybavení

- Elektronika vozidla

- Automatizovaný průmysl

Kromě výše uvedeného se můžeme dozvědět, že existují určité rozdíly mezi ESP32, RP2040 a STM32, pokud jde o I/O, cenu a hodinovou frekvenci.

Zpočátku, s ohledem na I/O, se RP2040 může pochlubit relativně skromným počtem portů, zatímco jak ESP32, tak STM32 poskytují podporu pro větší řadu portů a periferií.Zadruhé, pokud jde o ceny, RP2040 nabízí možnost vhodnější pro rozpočet ve srovnání s ESP32 a STM32.A konečně, pokud jde o hodinové frekvence, ESP32 využívá 32bitový procesor s rychlostí hodiny až 240 MHz, zatímco STM32 obvykle pracuje v rozmezí 72 MHz až 180 MHz.Na druhé straně RP2040 využívá 16bitový procesor s rychlostí hodin, která může dosáhnout až 133 MHz.

Proto musíme komplexně zvážit faktory, jako je výkon, cena, scénáře aplikací atd., A vybrat příslušný mikroprocesor podle našich vlastních potřeb.

Čtyři IO RP2040 se používají pro interní funkce - řízení LED, palubní přepínací režim napájení (SMPS) řízení napájení a snímání systému systému.

RP2040 má interní SAR (po sobě jdoucí aproximační registr) ADC.ADC používá nezávislé 48MHz hodiny a vzorek trvá 96 cyklů této hodiny k dokončení (2US).Časovač stimulace lze použít ke snížení rychlosti, se kterou se shromažďují vzorky (ale jakákoli jednotlivá konverze vždy trvá 96 cyklů).

Mikrokontroléry STM32 hrají zásadní roli v různých průmyslových odvětvích.V automobilovém průmyslu se používají pro řízení motoru, bezpečnostní systémy, infotainmentové systémy a další.Ve spotřební elektronice, napájecí zařízení STM32 mikrokontroléry, jako jsou chytré telefony, tablety, chytré hodinky a systémy automatizace domácnosti.

Oba jsou dobré pro jejich funkce.ESP32 vám dává funkci WiFi, kde nukleo STM32 nemáte vestavěné.A nukleo STM32 je založená na ARM Cortex -Mx, která má dobrý trh.

ESP32 může fungovat jako kompletní samostatný systém nebo jako otrokářské zařízení pro hostitel MCU, čímž se snižuje režijní náklad na komunikační zásobník na hlavním procesoru aplikace.ESP32 může propojit s jinými systémy a poskytovat funkčnost Wi-Fi a Bluetooth prostřednictvím rozhraní SPI / SDIO nebo I2C / UART.