Definitywny przewodnik po mikrokontrolerach PIC na rok 2024

Kontrolery interfejsu peryferyjnego, czyli mikrokontrolery PIC, są podstawą systemów wbudowanych i elektroniki przemysłowej od czasu ich debiutu w 1993 r. Początkowo zaprojektowane do sterowania urządzeniami peryferyjnymi komputerów PDP, mikrokontrolery PIC stały się od tego czasu jedną z najczęściej używanych rodzin mikrokontrolerów, dzięki łatwości użytkowania, przystępności cenowej i wszechstronności. Możliwość obsługi programowania szeregowego, szeroka baza użytkowników i prostota interfejsu ugruntowały pozycję mikrokontrolerów PIC jako rozwiązania dla hobbystów i profesjonalistów.

W przypadku zespołów produkcyjnych wybór mikrokontrolera PIC powinien zostać przeanalizowany łącznie z przeglądem układu płytki PCB i budową pierwszego prototypu płytki PCB , ponieważ rozkład wyprowadzeń, routing oscylatorów, dostęp programistyczny i odłączenie zasilania często decydują o tym, czy testowanie oprogramowania sprzętowego przebiegnie bez zakłóceń.

W artykule tym zamieszczono kompleksową listę 20 najpopularniejszych mikrokontrolerów PIC na rynku w 2024 roku, podzieloną na kategorie pod względem wydajności, opłacalności i szerokiego zakresu zastosowań.

Czym są mikrokontrolery PIC?

Mikrokontrolery PIC to kompaktowe układy scalone (IC) zaprojektowane do wykonywania zadań, takich jak przetwarzanie danych, sterowanie sygnałami i łączenie się z innymi urządzeniami. Zazwyczaj zawierają one procesor, pamięć, porty wejścia/wyjścia (I/O) i timery na jednym układzie. Mikrokontrolery PIC obsługują protokoły komunikacyjne, takie jak UART, SPI i CAN, co czyni je wysoce adaptowalnymi do różnych zastosowań, takich jak automatyka, robotyka, elektronika użytkowa i inne.

Są one klasyfikowane do kategorii na podstawie ich architektury bitowej, w tym warianty 8-bitowe, 16-bitowe i 32-bitowe. Każda kategoria ma różne poziomy złożoności w projektach, przy czym 8-bitowe PIC są szczególnie popularne w przypadku prostszych zadań ze względu na równowagę między wydajnością energetyczną a funkcjonalnością.

20 najpopularniejszych mikrokontrolerów PIC w 2024 r.

Mikrokontrolery PIC nadal dominują w krajobrazie systemów wbudowanych, cenione za swoją wszechstronność, przystępną cenę i możliwość integracji z szeroką gamą aplikacji. Oto przegląd 20 najlepszych mikrokontrolerów PIC na rok 2024, z informacjami na temat ich funkcji i typowych przypadków użycia.

1. PIC16F877A

PIC16F877A to szeroko stosowany 8-bitowy mikrokontroler, oferujący 368 bajtów pamięci RAM, 256 bajtów pamięci EEPROM i 10-bitowy przetwornik ADC z 8 kanałami. Obsługuje PWM i 35 prostych instrukcji, co ułatwia programowanie. Dzięki 14 KB pamięci Flash i częstotliwości roboczej 20 MHz idealnie nadaje się do instrumentów przemysłowych, systemów automatyki domowej i urządzeń zabezpieczających. Jego elastyczność i dostępność sprawiają, że jest to podstawowy element projektów wymagających wielu interfejsów I/O i konwersji analogowo-cyfrowej.

2. PIC18F4550

Ten mikrokontroler wyróżnia się 8-bitową architekturą ze wsparciem USB 2.0, która obejmuje ulepszoną pamięć Flash o pojemności 32 KB i 13-kanałowy 10-bitowy przetwornik ADC. Wbudowany transceiver USB sprawia, że ​​jest on bardzo odpowiedni do systemów wbudowanych opartych na USB, takich jak kontrolery peryferyjne i projekty rejestrowania danych. Wsparcie dla programowania szeregowego w obwodzie (ICSP) dodatkowo zwiększa jego użyteczność w wielu aplikacjach.

3. PIC12F683

Kompaktowy 8-bitowy mikrokontroler PIC12F683 ma 6 pinów I/O i 128 bajtów pamięci EEPROM. Integruje 10-bitowy przetwornik ADC z 4 kanałami i obejmuje tryb uśpienia dla operacji oszczędzania energii. Dzięki temu jest idealny do systemów o niskim poborze mocy, w tym zdalnych czujników i małych urządzeń, gdzie kluczowe jest zasilanie bateryjne.

4. PIC16F84A

Znany ze swojej prostoty, ten 8-bitowy mikrokontroler oferuje 13 pinów I/O, 68 bajtów pamięci RAM i 64 bajty pamięci EEPROM. Jego niewielki rozmiar i energooszczędny tryb uśpienia sprawiają, że jest popularny w projektach edukacyjnych i małych systemach automatyki. Dzięki 1024 słowom pamięci Flash jest szczególnie przydatny do celów edukacyjnych i prototypowania.

5. PIC32MX170F256

32-bitowy mikrokontroler przeznaczony do bardziej zaawansowanych zastosowań, oferuje 256 KB pamięci Flash i działa na częstotliwości 64 MHz. Dzięki temu nadaje się do zadań wymagających większej mocy przetwarzania, takich jak zaawansowana robotyka lub urządzenia Internetu rzeczy (IoT). Obejmuje również protokoły komunikacyjne UART, SPI i I²C, co jeszcze bardziej zwiększa jego wszechstronność.

6. PIC24FJ64GA002

Ten 16-bitowy mikrokontroler ma 64 KB pamięci Flash i wbudowaną obsługę zegara czasu rzeczywistego, a także 16-kanałowy 10-bitowy przetwornik ADC. Jest często używany w przemysłowych systemach sterowania, rejestrowaniu danych w czasie rzeczywistym i aplikacjach monitorujących, gdzie wymagane jest dokładne odmierzanie czasu i przetwarzanie danych.

7. PIC18F46K22

8-bitowy mikrokontroler z 16 kanałami 10-bitowego ADC i trybami pracy o niskim poborze mocy, PIC18F46K22 zawiera również 64 KB pamięci Flash i 5 modułów PWM. Jego możliwości akwizycji danych i sterowania silnikiem sprawiają, że idealnie nadaje się do projektów opartych na czujnikach i zautomatyzowanych systemów sterowania.

8. PIC18F25K22

Dzięki 28 pinom I/O, 64 KB pamięci Flash i 24 kanałom 12-bitowego ADC ten 8-bitowy mikrokontroler sprawdza się w interfejsach czujników i systemach monitorowania w czasie rzeczywistym. Jego tryby uśpienia o niskim poborze mocy sprawiają, że nadaje się do zastosowań wrażliwych na energię, takich jak sterowanie silnikiem lub wbudowane tablice czujników.

9. PIC12F629

Ten 8-bitowy mikrokontroler ma 8 pinów, z czego 6 to konfigurowalne piny I/O. Zawiera 128 bajtów pamięci EEPROM i tryb uśpienia o niskim poborze mocy, co czyni go popularnym w systemach samochodowych i prostych środowiskach sterowania przemysłowego. Jego niewielkie rozmiary i opłacalność sprawiają, że dobrze nadaje się również do elektroniki użytkowej klasy podstawowej.

10. PIC18F87K22

Pracujący z częstotliwością 64 MHz, ten 8-bitowy mikrokontroler obsługuje 24 kanały analogowe z 12-bitowym przetwornikiem ADC i działa w szerokim zakresie napięć od 1.8 do 5.5 V. Jest często stosowany w urządzeniach zasilanych bateryjnie i systemach przemysłowych, które oprócz dużej wydajności przetwarzania wymagają również energooszczędności.

11. PIC32MZ2048EFH144

Ten potężny 32-bitowy mikrokontroler ma 2 MB pamięci Flash i wbudowany silnik kryptograficzny do bezpiecznego przetwarzania danych. Jest dobrze przystosowany do zaawansowanych aplikacji IoT, bezpiecznych sieci i systemów multimedialnych. Jego zaawansowane możliwości przetwarzania umożliwiają mu obsługę dużych ilości danych i bezpieczną komunikację.

12. PIC18F14K50

Kompaktowy 8-bitowy mikrokontroler PIC18F14K50 integruje obsługę USB 2.0 i 9-kanałowy 10-bitowy przetwornik ADC, dzięki czemu nadaje się do niestandardowych urządzeń peryferyjnych USB, takich jak urządzenia HID (Human Interface) lub rejestratory danych USB.

13. PIC16F690

Ten 8-bitowy mikrokontroler jest wyposażony w 20 pinów I/O, 10-bitowy przetwornik ADC i funkcje komunikacji szeregowej, w tym obsługę PWM. Łatwość integracji sprawia, że ​​jest idealny do projektów opartych na czujnikach i aplikacji o niskim poborze mocy, takich jak automatyka domowa i mała elektronika.

14. PIC12F675

Popularny 8-bitowy mikrokontroler z 6 pinami GPIO, PIC12F675 oferuje 128 bajtów pamięci EEPROM i 10-bitowy przetwornik ADC. Jest szeroko stosowany w systemach przemysłowych klasy low-end, w których architektura RISC zapewnia wydajne przetwarzanie prostych zadań, takich jak odczyt danych z czujników i przetwarzanie sygnałów.

15. PIC18F46K80

Zaprojektowany dla systemów komunikacji samochodowej, ten 8-bitowy mikrokontroler obsługuje komunikację CAN i technologię XLP (Extreme Low Power). Posiada 32 KB pamięci Flash, co czyni go wyborem dla zastosowań magistrali CAN w motoryzacji i przemyśle, gdzie oszczędzanie energii jest kluczowe.

16. PIC16F88

Ten 8-bitowy mikrokontroler wykorzystuje ulepszoną technologię nanoWatt do projektów wrażliwych na zużycie energii. Jego pamięć Flash 7 KB i 16 pinów I/O sprawiają, że jest popularnym wyborem do urządzeń zasilanych bateryjnie i innych systemów o niskim poborze mocy, takich jak urządzenia noszone na ciele i czujniki zdalne.

17. PIC16F1829

Ten mikrokontroler jest przeznaczony do energooszczędnych zastosowań, z technologią Extreme Low Power (XLP) i wewnętrznym oscylatorem 16 MHz. Jego 32 KB pamięci Flash i funkcje w czasie rzeczywistym sprawiają, że jest idealny do IoT i technologii noszonych, gdzie długi czas pracy baterii ma kluczowe znaczenie.

18. PIC16F676

PIC8F10 to 128-bitowy mikrokontroler z 8 kanałami 16-bitowego przetwornika ADC, 676 bajtami pamięci EEPROM i 8 pinami wejścia/wyjścia. Doskonale nadaje się do stosowania w elektronice użytkowej, urządzeniach i systemach sterowania przemysłowego, które wymagają precyzyjnej konwersji analogowo-cyfrowej.

19. PIC18F458

PIC18F458 oferuje 32 KB pamięci Flash i możliwość odbioru prądu o wysokim natężeniu, a także zintegrowaną obsługę magistrali CAN. Jest często używany w automatyce przemysłowej i systemach samochodowych, gdzie solidne systemy komunikacji i sterowania są niezbędne do zarządzania danymi w czasie rzeczywistym i diagnostyki systemu.

20. PIC32MX250F128B

Ten 32-bitowy mikrokontroler ma 128 KB pamięci Flash i działa z częstotliwością 40 MHz. Zintegrowane protokoły komunikacyjne UART, SPI i I²C sprawiają, że jest to mocny kandydat do wysokowydajnych systemów wbudowanych, w tym urządzeń medycznych i zaawansowanych kontrolerów przemysłowych.

Każdy z tych mikrokontrolerów PIC wnosi unikalne cechy, czy to moc przetwarzania, elastyczność I/O, czy energooszczędność. Obejmują szeroki zakres zastosowań, od prostych elementów sterujących czujnikami po złożone systemy przemysłowe, co czyni je wszechstronnymi komponentami dla inżynierów i programistów w różnych branżach.

Podstawowa architektura mikrokontrolerów PIC

Zrozumienie struktury mikrokontrolera PIC jest niezbędne przy wyborze właściwego dla Twojego projektu. Kluczowe komponenty obejmują:

• Procesor (CPU) : Podobnie jak inne mikrokontrolery, procesor przetwarza instrukcje i obsługuje operacje arytmetyczne/logiczne. Komunikuje się z innymi komponentami systemu w celu wykonywania zadań.

• Pamięć (pamięć programu i danych) : Mikrokontrolery PIC mają dwa główne typy pamięci:

  • Pamięć programu przechowuje kod wykonywany przez mikrokontroler.
  • Pamięć danych (RAM) obsługuje tymczasowe przechowywanie zmiennych podczas wykonywania programu. EEPROM może być również dostępny do nieulotnego przechowywania danych.

• Porty wejścia/wyjścia : Wiele portów umożliwia mikrokontrolerowi komunikację z urządzeniami zewnętrznymi. Liczba i typ pinów wejścia/wyjścia (takich jak przetworniki analogowo-cyfrowe) różnią się w zależności od modelu mikrokontrolera PIC.

• Timery i przetworniki analogowo-cyfrowe (ADC) : Timery pomagają zarządzać zadaniami zależnymi od czasu, natomiast przetworniki ADC konwertują sygnały analogowe na cyfrowe, co jest przydatne w aplikacjach opartych na czujnikach.

• Oscylator : Steruje częstotliwością zegara mikrokontrolera, określając prędkość jego działania.

• Interfejsy komunikacyjne : Mikrokontrolery PIC obsługują protokoły takie jak USART, SPI i I²C, co umożliwia im komunikację z innymi komponentami sprzętowymi i czujnikami.

Wybór właściwego mikrokontrolera PIC

Wybierając mikrokontroler PIC do swojego projektu, należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:

1. Interfejs komunikacyjny:Upewnij się, że mikrokontroler obsługuje protokoły komunikacyjne (takie jak UART, I²C lub SPI) wymagane przez urządzenia peryferyjne.
2. Napięcie robocze:Wybierz mikrokontroler z odpowiednim napięciem roboczym, odpowiadającym komponentom Twojego projektu.
3. Pinsy We / Wy: Upewnij się, że masz wystarczająco dużo pinów wejścia/wyjścia ogólnego przeznaczenia (GPIO) do sterowania urządzeniami zewnętrznymi. Jeśli Twój projekt obejmuje silniki lub czujniki, weź pod uwagę liczbę pinów PWM i ADC.
4. Pobór energii:W przypadku zastosowań zasilanych bateryjnie lub wymagających dużej ilości energii należy wybrać mikrokontrolery wykorzystujące technologię XLP (o ekstremalnie niskim poborze mocy).
5. Koszty:: Porównaj ceny różnych mikrokontrolerów na podstawie oferowanych przez nie funkcji. Wiele niedrogich mikrokontrolerów PIC zapewnia odpowiednią wydajność w przypadku prostych aplikacji.

Narzędzia programistyczne dla mikrokontrolerów PIC

Podczas tworzenia mikrokontrolerów PIC wybór odpowiednich narzędzi programistycznych jest niezbędny do usprawnienia procesu rozwoju. Poniżej przedstawiono dwa najpopularniejsze i najszerzej stosowane narzędzia do programowania mikrokontrolerów PIC.

1. MPLAB XIDE

MPLAB X IDE to oficjalne zintegrowane środowisko programistyczne (IDE) dostarczane przez Microchip Technology do programowania i debugowania mikrokontrolerów PIC. Oparte na platformie open-source NetBeans, obsługuje różne funkcje, które pomagają programistom tworzyć, budować i debugować ich kod.

Cechy :

• • Układ wielookienkowy umożliwiający organizowanie komponentów projektu.
  • Obsługuje debugowanie, obejmujące inspekcję zmiennych w czasie rzeczywistym i punkty przerwania kodu.
  • Symulacja zachowania mikrokontrolera umożliwiająca testowanie programu bez konieczności posiadania fizycznego sprzętu.
  • Kompatybilność międzyplatformowa (obsługuje systemy Windows, macOS i Linux).
  • Zintegrowane wsparcie dla różnych kompilatorów, takich jak MPLAB XC8, XC16 i XC32, dostosowanych do różnych rodzin mikrokontrolerów PIC.
  • Obsługuje wtyczki innych firm zapewniające dodatkowe funkcje.

Środowisko programistyczne MPLAB X IDE doskonale nadaje się dla programistów pracujących z mikrokontrolerami PIC, gdyż bezproblemowo integruje się ze sprzętowymi programistami i debugerami firmy Microchip, tworząc ujednolicone środowisko programistyczne.

2. WYBIERZ4

PICKIT4 to bardzo popularny debuger i programator w układzie, używany do przesyłania kodu do mikrokontrolerów PIC. Łączy się z komputerem przez USB i komunikuje się z mikrokontrolerem za pomocą pinów programujących. PICKIT4 jest następcą wcześniejszego PICKIT3 i oferuje kilka ulepszeń w celu poprawy wydajności i doświadczenia użytkownika.

Cechy :

• • Szybsze programowanie i debugowanie w porównaniu do poprzednich wersji.
  • Obsługuje szeroką gamę mikrokontrolerów PIC, w tym nowsze modele.
  • Umożliwia użytkownikom programowanie mikrokontrolera bezpośrednio z poziomu środowiska programistycznego MPLAB X.
  • Wbudowane gniazdo na kartę SD do przechowywania oprogramowania sprzętowego i plików projektów.
  • Przenośna konstrukcja, dzięki czemu urządzenie jest poręcznym narzędziem do pracy w terenie lub programowania na miejscu.

PICKIT4 upraszcza proces pobierania oprogramowania układowego na mikrokontroler i zapewnia funkcje debugowania, umożliwiając programistom rozwiązywanie problemów i optymalizację kodu bezpośrednio na sprzęcie. Jest to niezbędne narzędzie zarówno dla środowisk prototypowych, jak i produkcyjnych.

Wniosek

Mikrokontrolery PIC pozostają kamieniem węgielnym rynku systemów wbudowanych w 2024 r., zapewniając skalowalne i energooszczędne rozwiązania dla szerokiej gamy zastosowań. Niezależnie od tego, czy pracujesz nad małym projektem DIY, czy rozwijasz złożony system sterowania przemysłowego, mikrokontrolery PIC oferują wszechstronność, przystępność cenową i łatwość programowania, co czyni je mądrym wyborem zarówno dla początkujących, jak i doświadczonych programistów.

Jako wiodący producent PCB i PCBA oferujemy kompleksowe usługi elektroniczne, w tym zaopatrzenie w komponenty i dostosowane rozwiązania montażowe. Współpracuj z nami, aby ożywić swoje projekty — od projektowania niezawodnych rozwiązań IoT po tworzenie energooszczędnych systemów wbudowanych. Dzięki odpowiedniemu mikrokontrolerowi PIC i naszym specjalistycznym usługom produkcyjnym Twój projekt może osiągnąć najwyższą wydajność, automatyzację i opłacalność dostosowaną do Twoich konkretnych potrzeb. Skontaktuj się z nami, aby usprawnić swoją następną podróż rozwojową!