Yüksek hızlı veri alımı, sayısız bilimsel deneyin arka kemiğidir, bir kimyasal reaksiyonun filolarını parçacık fiziğinde yüksek frekanslı sensör verilerini girişme yönelik kimyasal reaksiyon dinamiklerini yakalamaktan sonra yapılır. Mikrokontrolleyicilerin seçimi sadece hızlı ve doğru verileri nasıl ölçemez, ancak aynı zamanda işlemlenebilir ve analiz sistemleri için aktarılabilir.Bu makaledeki mikro denetimli bir dizi tasarım ile, saat hızları ve analog-enerjiye dayalı olarak yapılan analizleri değerlendirerek, araştırmacıların performansına karşı performanslarını inceler.

Anahtar Özellikler

Güç ve Mimari

Raw işleme gücü genellikle ilk spesifikasyon mühendisleri kontrol eder. Saat hızı (merask veya GHz'de sigortalı) ve temel sayı, birçok veri noktasının ikinci olarak nasıl ele alınabileceğini doğrudan etkiler. Ancak, mimarlık, diğer örnek olarak, bir süperscalar boru hattı ve yüzen bir nokta birimine sahiptir.Bu arada, ikicore tasarım (örneğin, CortexM0 + veya Xtensa LX.6), diğer kullanımlar için bir temelin iletişim veya kullanıcı arayüzü görevlerine izin verir.

Analog-to- Digital Converter (ADC) Özellikler

ADC herhangi bir veri satın alma sisteminin kalbidir. Anahtar ölçümler, Nyquist kriterini karşılamalıdır: en azından iki kez en yüksek frekans mikro kontrol cihazı elde eder. A 16-bit ADC 65,536 ayrıklık, ki bu da ince sinyal varyasyonları yakalamak için gereklidir.Sampling oranı genellikle birkaç MSPS'nin en yüksek frekansına sahip olmalıdır.

Bağlanma ve Data Transfer

Hızlı verilerin nasıl elde edildiğine bakılmaksızın, USB 2.0/3.0, Gigabit Ethernet veya hatta yerleşik paralel otobüsler, yerleşik USB HS (yüksek hızlı) veya Ethernet MAC + PHY basit tasarım olmadan depolamak gerekir. Doğrudan bellek erişim (DMA) kontrolörleri doğrudan USB 2.0/3.0, Gigabit Ethernet müdahalesi olmadan doğrudan hafıza veya periferik olarak transfer edilebilirler, satın alma sırasında analiz için işlemciyi serbest bırakmak için.

Gerçek Zaman Performansı ve Latency

Birçok bilimsel deney, doğrusal olmayan zamanlayıcıların sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık kullanılan ve tutarlı bir kesmeler için yeterli olacaktır.Gerekli görevler için sistem birkaç nanosaniye içinde bir etkinliğe cevap vermek gerekirse, bir FPGA veya bir mikro kontrol ünitesinin varlığı gerekli olabilir.

Güç tüketimi ve Portability

Portre veya uzaktan araştırma aletleri - tam performans gerekli olduğunda, örneğin patlamalar arasındaki uzay destekli semografiler, okyanusografik veriler loggerlar veya hava droneları - düşük enerji tüketimi için talep edilebilir. Mikrodenetleyiciler genellikle tüm performansa ihtiyaç duyulduğunda, maksimum örnekleme performansın lehine güç endişeleri göz ardı edebilir. Raspberry Pico (RP2040) ve ESP32 verimli güç yönetimi için önemlidir.

Bilimsel Veri Edinme için Top Microdenetler

Arduino nedeniyle

Arduino Due, 32-bit ARM Cortex-M3 (SAM3X8E) 84 MHz'de çalışan ilk Arduino yönetimlerinden biri 8-bit AVR ailesinden uzaklaşmak için. 12-bit ADC, I2C'ye kadar örnek olabilir ve birincil avantaj sağlayan yüksek çözünürlükte bulunan bir USB bellekte bulunan bir portatif sinyal cihazı ve temel titreşim izleme birimleridir.

Raspberry Pi Pi Pico (RP2040) ve Pico 2 (RP2350)

Orijinal Raspberry Pico, RP2040 mikrokontrolü kullanarak, dual ARM CortexM0+ çekirdekler 133 MHz'de saatli. 12 taşınabilir ADC, yaklaşık 500 kSPS'nin maksimum örnekleme oranına sahiptir, ancak pratikte başarı ile ilgili olarak sınırlıdır. RP2040'ın üzerinde RP2350'si, ADC'nin özel seri protokolleri veya hatta bir rudimentaryscilloskopi ön plana çıkar.

Gençler 4.1

Gençler 1,1, kompakt bir form faktöründe en güçlü mikro kontrollerden biridir.Bir ARM Cortex-M7 çekirdeği (NXP i.MX RT1062), 600 MHz'de çalışan, USB HS (Mbps) bir SD kart içerir. - 10-bit ADC, 1 MSPS'yi aşabilir ve iki ADC etkili bir şekilde kontrol edilebilir.

ESP32

Espressif ESP32 serisi, çift çekirdekli Xtensa LX6 işlemcileri (toplam 240 MHz’e kadar), IoT ve kablosuz algılamada çok az şey değildir. Wi-Fi ve Bluetooth'u entegre eder ve telli bağlantıların pratik olmadığı uzak veri satın alır. ancak ESP32'nin iki 12bit ADC'si en güçlü özelliğidir: 200 kSPS ile sınırlıdır.

STM32H743 (STM32H7 Serisi)

STMikroelektronik'in STM32H743, iki veya üç ayrı modda çalışabilen yüksek performanslı ADC'nin bir araya gelmesiyle, ADC'nin 400 MHz'e kadar (bazı varyantlar) bir seçenekle birlikte, özel bir veri kamerasını, çok sayıda DMA kontrol cihazı ve yüksek hızlı bir şekilde yapılandırma oranlarına sahip.

NXP i.MX RT1060 (Cortex-M7)

NXP i.MX RT geçit işlemcileri, uygulama-işlemci özellikleri ile mikro kontrol düzey gerçek zamanlı performansları birleştirmektedir.The NXP i.MX RT 1060-EVK.'nin tek başına geliştirilmiş bir sistem olan ve yüksek çözünürlükte 10 GBC'ye kadar entegre edilen bir sistemle birlikte, yüksek çözünürlükte bir şekilde geliştirilmiş olan 10.MXRT'lik bir sistemdir.

Uygulamanız için Doğru Mikrokontrolörleri seçin

Tek mikrokontrolçü evrensel olarak tüm bilimsel veri satın alma görevlerine hakim değildir. Karar deneyle ilgili özel ticarete bağlı:

  • [FONT=0]Sampling oranı ve çözünürlük:[Dönetici:[Dönetici:0))[0)))))) Eğer STM32H7 veya i.MX RT çipleri veya daha az featured MCU tarafından kontrol edilen 16-bit ADC örneği.
  • [FONT:0]Ease of development:[Dönetici:[Dönetici:0))Araştırma ekipleri genellikle Arduino-aileli yönetim kurulularını tercih eder (Due, Youngy, Pico) geniş kütüphaneler ve topluluk desteği nedeniyle. Conversely, deneyimli gömülü mühendisler STM32Cube ekosisteminden iyi bir şekilde ayar performansı elde edebilir.
  • [FONT=0)Bağımlılık gereksinimleri:[Dönetici:[Dönetici:0) Wired yüksek hızlı transfer, Gençlere 4.1 ve STM32H7 desteği ile USB HS veya Ethernet'i destekliyor. Kablosuz ihtiyaç noktası ESP32 veya ayrı bir ortak işlemeye.
  • [FONT=0)Power bütçesi:[Dönetici:0) Alan-deployed sistemler RP2040 veya ESP32'nin düşük güç modlarından faydalanır. Lab- bazlı rigs bu faktörü görmezden gelebilir ve en güçlü seçeneği seçebilir.
  • [Üye Olmayanlar: 0 ) Kanal başına gelen (Dön Kanallı sistemler için, birden fazla ADC veya eş zamanlı örnekleme (örneğin, STM32H7'nin üç ADCs) bileşeni say ve maliyeti azaltır.

Yüksek Hızlı Veri Devralmaları için Pratik Bakış

Anti-Aliasing Filtreler

Tüm örnekli işaretler Nyquist kriterini bir rulodan kaçınmak için tatmin etmelidir. ADC'den önce basit bir ilk sipariş RC filtre, düşük hızlı sinyaller için yeterli olabilir, ancak yüksek hızda elde edilen yüksek siparişli bir aktif filtre (örneğin, Sallen-Key veya Butterworth) daha iyi bir performans sağlar.

Buffer Yönetimi ve DMA

Yüksek hızlı ADC'ler, bir mikrokontrolün SRAM'ı hızla aşabilecek oranda veri üretirler.STM32H743 doğrudan RAM'ı esnek dış bellek arayüzlerine transfer etmek için standart bir uygulama sağlar.Bir otobüs dolduran uygulama için, CPU'nun yerel olarak depolamayı veya Ethernet'i paketleyebilir.

Dış ADCs ve Coprocessors

Mikrokontroller inşa edilmiş ADC hız veya karar gereklilikleriyle karşı karşıya kalamadığında, bu dönüştürücüleri sürmek için bir dış ADC (örneğin, Teksas Instruments ADS1263), SPI veya paralel otobüsler aracılığıyla arayüzlenebilir. Birçok mikrokontrollü veri yükü ve kontrolü dahil olmak üzere.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Deneyin taleplerine en iyi mikrokontrolör seçimi yapmak, Raspberry Pico ve Pico 2, en yüksek performans için rakipsiz projeler için rakipsiz değer sunmaktır.The Arduino Due isn's requests.The Arduino Due isn's speak's choice for old entry-bit buy for old level 12-bit solution, while the Raspberry Pico and Pico 2 offer unbeatable value for-sensitive project. For highest performance, theYoungy 4.1, STM32H7 serisi, and NXP i.MX RT1060 offers an solid entry.MX RT1060 provides the 16-bit solution and strong connection.