การเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เหมาะสมสำหรับโครงการของคุณ: การดำน้ำลึกลงไปใน ESP32, RP2040 และ STM32

ไมโครคอนโทรลเลอร์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุมระบบอัตโนมัติอุปกรณ์ทหารอุปกรณ์การแพทย์เครื่องใช้ในบ้านและสาขาอื่น ๆพวกเขาสามารถจัดการกับสถานการณ์ที่ผิดปกติต่าง ๆ ในระหว่างกระบวนการสุ่มตัวอย่างข้อมูลตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลและความน่าเชื่อถือใช้โหมดการบริโภคพลังงานต่ำที่ประหยัดพลังงานและปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานวันนี้มาสำรวจความแตกต่างระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP32, RP2040 และ STM32 เพื่อเลือกชิปที่เหมาะสมที่สุดสำหรับโครงการของคุณ

ไมโครคอนโทรลเลอร์ เป็นไมโครคอมพิวเตอร์ชิปเดียวที่รวมส่วนหลักของไมโครคอมพิวเตอร์บนชิปเดียวมันมักจะใช้ในการควบคุมและตรวจสอบอุปกรณ์และระบบอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆเช่นระบบอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์เครื่องใช้ในบ้านและอุปกรณ์การแพทย์มันเป็นชิปวงจรรวมที่ประกอบด้วยหน่วยความจำไมโครโปรเซสเซอร์วงจรควบคุมระบบควบคุมระบบและอินเทอร์เฟซอินพุตและเอาต์พุตมันสามารถใช้งานการควบคุมที่หลากหลายผ่านการเขียนโปรแกรมและสื่อสารกับอุปกรณ์ภายนอกผ่านอินเทอร์เฟซอินพุตและเอาต์พุต

ESP32 เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ระบบพลังงานต่ำแบบบูรณาการสูง (SOC) ที่เปิดตัวโดยระบบ Espressifมันรวมการสื่อสารแบบไร้สายโปรเซสเซอร์แบบดูอัลคอร์คุณสมบัติที่ใช้พลังงานต่ำและอุปกรณ์ต่อพ่วงที่หลากหลายเหมาะสำหรับแอพพลิเคชั่น Internet of Things ต่างๆใช้พลังงานจากโปรเซสเซอร์คู่ 32 บิตหนึ่งตัวสำหรับการเชื่อมต่อ Wi-Fi และอื่น ๆ สำหรับการเรียกใช้รหัสESP32 รองรับการเชื่อมต่อ Wi-Fi และ Bluetooth มี RAM 512 KB, 448 KB ROM และ 34 GPIO

RP2040 เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวแรกของ Raspberry Piมี SRAM ภายใน 264KB และรองรับหน่วยความจำแฟลชออฟชิปสูงสุด 16MBผลิตผ่านโหนดกระบวนการ 40nm มันผสมผสานความสามารถในการทำงานสูงกับการใช้พลังงานแบบไดนามิกน้อยที่สุดและใช้โหมดพลังงานต่ำหลายโหมดเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของแบตเตอรี่แบบขยายขนาดขนาดกะทัดรัดของ RP2040 ประสิทธิภาพการใช้พลังงานและประสิทธิภาพที่น่าประทับใจทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการใช้งาน IoT และระบบฝังตัวที่หลากหลาย

Microcontroller STM32 เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ขนาด 32 บิตที่ผลิตโดย St Microelectronics โดยใช้แกนกลางเยื่อหุ้มสมองและใช้ในสนามที่ฝังอยู่เช่น Internet of Things การสื่อสารไร้สายและการควบคุมอุตสาหกรรมตามสถานการณ์และลักษณะของแอปพลิเคชันที่แตกต่างกันมันสามารถแบ่งออกเป็นซีรีย์และโมเดลที่แตกต่างกันในหมู่พวกเขาคนทั่วไป ได้แก่ STM32F0, STM32F1, STM32F4, STM32F7 และซีรี่ส์อื่น ๆ

ESP32 ผลิตโดย Espressif Systems ซึ่งเป็น บริษัท เซมิคอนดักเตอร์ระดับโลกก่อตั้งขึ้นในปี 2551 มันมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาและการออกแบบผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ในสนาม AIOT รวมถึงชิป MCU การสื่อสารไร้สายที่ปลอดภัยและมั่นคงมีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมและประหยัดค่าใช้จ่ายผลิตภัณฑ์หลักของมัน ได้แก่ ชิปซีรีส์ ESP8089 ชิป ESP8266 ซีรี่ส์ชิป ESP32 ซีรี่ส์โมดูล ESP8266 Series และโมดูล ESP32 Series

RP2040 ผลิตโดยมูลนิธิ Raspberry Pi ซึ่งเป็นมูลนิธิการกุศลในสหราชอาณาจักรRaspberry Pi เป็นบอร์ดพัฒนาขนาดการ์ดที่สามารถเรียกใช้ระบบ Linux และให้ GPIO ที่ตั้งโปรแกรมได้มากมายสำหรับการขยายฮาร์ดแวร์

STM32 ผลิตโดย St Microelectronics ซึ่งเป็นผลมาจากการควบรวมกิจการของ SGS microelectronics ของอิตาลีและ Thomson Semiconductor ของฝรั่งเศสมันมีเลย์เอาต์ผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายในการเดินทางอัจฉริยะพลังงานพลังงานอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่าง ๆ และสาขาอื่น ๆช่วงผลิตภัณฑ์มีตั้งแต่ไดโอดที่ไม่ต่อเนื่องและทรานซิสเตอร์ไปจนถึงอุปกรณ์ระบบบนชิปที่ซับซ้อนไปจนถึงโซลูชันแพลตฟอร์มที่สมบูรณ์รวมถึงการออกแบบอ้างอิงซอฟต์แวร์แอปพลิเคชันเครื่องมือการผลิตและข้อกำหนดSTMICROELTRONICS เป็นซัพพลายเออร์รายใหญ่ของภาคอุตสาหกรรมต่างๆให้บริการและผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายแก่ลูกค้าที่หลากหลาย

pinout ของพวกเขามีดังนี้

- GPIO: มีพอร์ต GPIO 34 พอร์ตซึ่งสามารถเชื่อมต่อและควบคุมอุปกรณ์ต่อพ่วงต่างๆ

- โมดูล WiFi และ Bluetooth: โมดูล WiFi และ Bluetooth 4.2 ในตัวสามารถสื่อสารแบบไร้สายได้

-Dual-core: ESP32 ส่วนใหญ่เป็นคู่-คอร์พวกเขามาพร้อมกับไมโครโปรเซสเซอร์ LX6 32 บิตสองตัว

- ความปลอดภัย: รองรับคุณสมบัติด้านความปลอดภัยเช่นการเข้ารหัสและลายเซ็นดิจิตอล

- การใช้พลังงานต่ำ: มีโหมดประหยัดพลังงานหลายโหมดและการใช้พลังงานต่ำสุดคือเพียง5μA

- ประสิทธิภาพสูง: มีโปรเซสเซอร์คู่ 240MHz, RAM 520KB และหน่วยความจำแฟลช 4MB

- Micropython ได้รับการสนับสนุนอย่างสม่ำเสมอทำให้สะดวกสำหรับผู้ใช้ที่ไม่ค่อยดีนักซอฟต์แวร์ในการรับโปรแกรมโอเพ่นซอร์สจากอินเทอร์เน็ตและใช้มันอย่างยืดหยุ่นตามความต้องการของพวกเขาโดยไม่ส่งผลกระทบต่อกันและกัน

- แต่ละพินสามารถตั้งโปรแกรมได้อย่างอิสระและสามารถใช้เพื่อสร้างโปรโตคอลที่ใช้กันทั่วไปและกำหนดเองต่างๆ

- พินของ RP2040 สามารถกำหนดค่าได้อย่างยืดหยุ่นเป็นกลุ่มเพื่อรองรับรถบัสอนุกรมที่ใช้กันมากที่สุด

- มันมีคอร์เท็กซ์แขนสองแขน+ คอร์ภายใน

- ผลิตโดยมูลนิธิ Raspberry Pi บนเวเฟอร์ซิลิคอน TSMC 40nm และใช้การออกแบบแพ็คเกจ 7 × 7 มม. qFN-56SMD

- มีชิปหลายประเภทและครอบคลุมกว้าง

- มีการป้องกันสแต็กในตัวการป้องกันหน่วยความจำการดีบักและการป้องกันการติดตามและฟังก์ชั่นการป้องกันความปลอดภัยอื่น ๆ

- ไมโครคอนโทรลเลอร์ STM32 ซีรี่ส์มีอุปกรณ์ต่อพ่วงมากมายรวมถึงตัวจับเวลาหลายตัว ADC, DAC, เคาน์เตอร์, เอาท์พุท PWM, อินเทอร์เฟซการสื่อสาร ฯลฯ

- มีหน่วยความจำแฟลชในตัวที่มีความสามารถที่แตกต่างกันสำหรับการจัดเก็บรหัสโปรแกรมและข้อมูล

- ใช้ CORE ARM Cortex-M Core ซึ่งมีประสิทธิภาพการประมวลผลที่ยอดเยี่ยมและความเร็วในการทำงาน

-มีโหมดพลังงานต่ำที่หลากหลายซึ่งสามารถทำให้โปรเซสเซอร์และอุปกรณ์ต่อพ่วงเข้าสู่สถานะพลังงานต่ำเพื่อยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่หรือลดการใช้พลังงาน

-ช่วงแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟคือ 2.2V-3.6V พร้อมหน่วยจัดการพลังงานสลับในตัว (SMU) และเครื่องควบคุมแรงดันไฟฟ้าต่ำ (LDO)

- รองรับการส่งสัญญาณเสียงบลูทู ธ (A2DP/AVRCP/SPP)

-ไมโครโปรเซสเซอร์ LX6 32 บิต 32 บิตทำงานที่ 160 หรือ 240 MHz

- รองรับโหมดการทำงาน STA/AP/STA+AP โดยมีอัตราการส่งสูงสุด 150Mbps

- พิน GPIO ที่ตั้งโปรแกรมได้สูงสุด 34 ตัวสำหรับการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์แอคทูเอเตอร์และอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่น ๆ

- ขนาดของมันคือ 23.5 x 17.5 มม.

- อินเตอร์เฟส USB Type-C สำหรับการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟสายเคเบิลข้อมูลและการเขียนโปรแกรม

- มีหมุด 30 GPIO ซึ่งสามารถใช้เป็นอินพุตแบบอะนาล็อกได้ 4 อัน

- 264KB บนชิป SRAM ในหกธนาคารอิสระ

- Cortex Dual M0+ Cores สูงถึง 133 MHz (ค่าเริ่มต้น 48MHz)

- รองรับโปรโตคอลการสื่อสารหลายอย่างเช่น I2C, CAN, SPI, USART ฯลฯ

- มักจะมีตัวจับเวลาและเคาน์เตอร์หลายตัวและสามารถใช้ในแอปพลิเคชันเวลาและการควบคุมต่างๆ

- มีแพ็คเกจที่แตกต่างกันเช่น BGA, LQFP, TSSOP ฯลฯ

- มีหมุดหลากหลายชนิดรวมถึงหมุด GPIO ดิจิตอลพินอินพุต ADC ฯลฯ

- ช่วงแรงดันไฟฟ้าของอุปทานคือ 3.3V หรือ 5V

- ระบบบ้านอัจฉริยะ

- การควบคุมเสียงพึมพำและหุ่นยนต์

- การรวบรวมและตรวจสอบข้อมูลเซ็นเซอร์

- การติดตามสุขภาพและอุปกรณ์การแพทย์

- อุปกรณ์และแอปพลิเคชัน IoT

- ระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมและการควบคุมแบบฝังตัว

- บ้านอัจฉริยะ

- อุปกรณ์การแพทย์

- อุปกรณ์ IoT

- เสียงและวิดีโอฝังตัว

- การสื่อสาร

- การบินและอวกาศ

- อุปกรณ์การแพทย์

- อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานพาหนะ

- อุตสาหกรรมอัตโนมัติ

นอกเหนือจากข้างต้นเราสามารถเรียนรู้ได้ว่ามีความแตกต่างระหว่าง ESP32, RP2040 และ STM32 ในแง่ของ I/O ราคาและความถี่นาฬิกา

ในขั้นต้นเกี่ยวกับ I/O, RP2040 มีพอร์ตจำนวนเล็กน้อยในขณะที่ทั้ง ESP32 และ STM32 ให้การสนับสนุนสำหรับพอร์ตและอุปกรณ์ต่อพ่วงที่หลากหลายประการที่สองเกี่ยวกับการกำหนดราคา RP2040 เสนอตัวเลือกที่เป็นมิตรกับงบประมาณมากขึ้นเมื่อเทียบกับ ESP32 และ STM32สุดท้ายในแง่ของความถี่นาฬิกา ESP32 ใช้โปรเซสเซอร์ 32 บิตด้วยความเร็วสัญญาณนาฬิกาสูงถึง 240MHz ในขณะที่ STM32 มักจะทำงานภายในช่วง 72MHz ถึง 180MHzในทางกลับกัน RP2040 ใช้โปรเซสเซอร์ 16 บิตด้วยความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่สามารถสูงถึง 133MHz

ดังนั้นเราจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่าง ๆ เช่นประสิทธิภาพราคาราคาสถานการณ์แอปพลิเคชัน ฯลฯ และเลือกไมโครโปรเซสเซอร์ที่เหมาะสมตามความต้องการของเราเอง

สี่ RP2040 IO ใช้สำหรับฟังก์ชั่นภายใน - การขับเคลื่อนการควบคุมพลังงาน LED, Switch Suppled Power (SMPS) LED และการตรวจจับแรงดันไฟฟ้าของระบบ

RP2040 มี SAR ภายใน (การลงทะเบียนประมาณต่อเนื่อง) ADCADC ใช้นาฬิกา 48MHz อิสระและตัวอย่างใช้เวลา 96 รอบของนาฬิกานี้เพื่อให้เสร็จสมบูรณ์ (2US)ตัวจับเวลาการเว้นจังหวะสามารถใช้เพื่อลดความเร็วที่รวบรวมตัวอย่าง (แต่การแปลงบุคคลใด ๆ ใช้เวลา 96 รอบเสมอ)

ไมโครคอนโทรลเลอร์ STM32 มีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมต่างๆในอุตสาหกรรมยานยนต์พวกเขาใช้สำหรับการควบคุมเครื่องยนต์ระบบความปลอดภัยระบบสาระบันเทิงและอื่น ๆในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคอุปกรณ์พลังงานไมโครคอนโทรลเลอร์ STM32 เช่นสมาร์ทโฟนแท็บเล็ตสมาร์ทวอทช์และระบบอัตโนมัติในบ้าน

ทั้งสองดีสำหรับคุณสมบัติของพวกเขาESP32 ให้คุณสมบัติ WiFi ที่คุณไม่มีนิวเคลียส STM32 ที่คุณไม่มีและนิวเคลียส STM32 เป็นส่วนหนึ่งของแขนเยื่อหุ้มสมอง -mx มีตลาดที่ดี

ESP32 สามารถทำงานเป็นระบบสแตนด์อโลนที่สมบูรณ์หรือเป็นอุปกรณ์ทาสไปยังโฮสต์ MCU ลดการสื่อสารสแต็กค่าใช้จ่ายบนตัวประมวลผลแอปพลิเคชันหลักESP32 สามารถเชื่อมต่อกับระบบอื่น ๆ เพื่อให้การทำงานของ Wi-Fi และ Bluetooth ผ่านอินเทอร์เฟซ SPI / SDIO หรือ I2C / UART