Микроконтроллеры против систем на чипе. Что выбрать?

Введение

Выбор подходящего устройства, на котором будет основана ваша новая разработка, бывает не простым. Необходимо найти баланс между ценой, производительностью и энергопотреблением, а также учесть долгосрочные последствия этого выбора. Например, если используемое устройство, будь то микроконтроллер или микропроцессор, станет основой целого ряда новых продуктов.

Чем отличается микропроцессор и микроконтроллер?

Для начала давайте рассмотрим разницу между микроконтроллером (MCU) и микропроцессором (MPU). Обычно микроконтроллер использует встроенную флэш память, в которой хранятся и выполняется его программа. Благодаря этому, микроконтроллер имеет очень короткое время запуска и может выполнять код очень быстро. Единственное ограничение при использовании встроенной памяти – это ее конечный объем. Большинство микроконтроллеров, доступных на рынке, имеют максимальный объем флэш памяти

2 мегабайта. Для некоторых приложений это может оказаться критическим фактором.

Микропроцессоры не имеют ограничений на размер памяти, поскольку для хранения программы и данных они используют внешнюю память. Программа обычно хранится в энергонезависимой памяти, такой как NAND или последовательная флэш память. При запуске программа загружается во внешнюю динамическую оперативную память и затем выполняется. Микропроцессор не способен запускаться так же быстро, как микроконтроллер, но объем оперативной и энергонезависимой памяти, которую можно подключить к процессору, может достигать сотен и даже тысяч мегабайт.

Другое отличие между микроконтроллером и микропроцессором – это система питания. Благодаря встроенному регулятору напряжения, микроконтроллеру необходимо только одно значение внешнего напряжения. Тогда как микропроцессору требуется несколько разных напряжений для ядра, периферии, портов ввода-вывода и т.д. О наличии этих напряжений на плате должен заботиться разработчик.

Что выбрать MPU или MCU?

Выбор микроконтроллера или микропроцессора определяется некоторыми аспектами спецификации разрабатываемого устройства. Например, требуется такое количество периферийный интерфейсных каналов, которое не может предоставить микроконтроллер. Или требования относительно пользовательского интерфейса невозможно выполнить, используя микроконтроллер, потому что у него не хватает памяти и быстродействия. Приступая к первой разработке, мы знаем, что продукт в дальнейшем может сильно измениться. В этом случае возможно лучшим решением будет использование какой-то готовой платформы. Так мы учтем запас вычислительной мощности и интерфейсных возможностей для будущих модификаций устройства.

Один из аспектов, которые сложно определить, это быстродействие, требуемое для работоспособности будущей системы. Количественно оценить этот критерий можно с помощью так называемой вычислительной мощности, которая измеряется в Dhrystone MIPS или DMIPS (Dhrystone – это синтетический тест производительности компьютеров, а MIPS – количество миллионов инструкций в секунду). Например, микроконтроллер Atmel SAM4 на базе ядра ARM Cortex-M4 обеспечивает 150 DMIPS, а микропроцессор на ядре ARM Cortex-A5, такой как Atmel SAM5AD3 может обеспечить до 850 DMIPS. Один из способов оценить требуемый DMIPS – это посмотреть какая производительность нужна для запуска части приложения. Запуск полноценной операционной системы (Linux, Android или Windows CE) для работы вашего приложения потребовал бы около 300 – 400 DMIPS. А если использовать для приложения RTOS, то достаточно всего 50 DMIPS. При использовании RTOS также требуется меньше памяти, поскольку ядро обычно занимает несколько килобайт. К сожалению полноценная операционная система требует для своего запуска блок управления памятью (MMU), что в свою очередь ограничивает тип процессорных ядер, которые могут быть использованы.

Для приложений, которые обрабатывают большие объемы чисел, требуется определенный запас DMIPS. Чем больше приложение ориентировано на числовую обработку, тем выше вероятность использования микропроцессора.

Серьезного обсуждения требует использование пользовательского интерфейса, будь то бытовая или промышленная электроника. Потребителям уже привычно пользоваться интуитивно понятными графическими интерфейсами, да и в промышленности все чаще используется этот метод взаимодействия с оператором.

Существует несколько факторов относительно пользовательского интерфейса. Во-первых, это дополнительная вычислительная нагрузка. Для такой интерфейсной библиотеки как Qt, которая широко используется на Linux`e, дополнительно потребуется 80-100 DMIPS. Во-вторых – это сложность пользовательского интерфейса. Чем больше вы используете анимации, эффектов и мультимедийного содержимого, чем выше разрешение изображения, тем большая производительность и память вам потребуется. Поэтому вероятнее всего здесь подойдет микропроцессор. С другой стороны, простой пользовательский интерфейс со статическим изображением на дисплее низкого разрешения может быть реализован и на микроконтроллере.

Читайте также:
Что можно сделать из старых джинсов своими руками. Идеи (фото)

Другой аргумент в пользу микропроцессора – это наличие встроенного TFT LCD контроллера. Мало микроконтроллеров имеют в своем составе такой модуль. Можно поставить внешний TFT LCD контроллер и какие-то другие драйверы к микроконтроллеру, но нужно учитывать получаемую в итоге себестоимость изделия.

На рынке сейчас появляются флэш микроконтроллеры с TFT LCD контроллерами, но все же должно быть достаточное количество встроенной оперативной памяти для управления дисплеем. Например, 16-цветный QVGA 320х240 требует 150 кБ оперативной памяти чтобы выдавать изображение и обновлять дисплей. Это довольно большой объем ОЗУ и может потребоваться внешняя память, что тоже скажется на себестоимости.

Более сложные графические пользовательские интерфейсы, особенно использующие дисплеи размером больше 4,3 дюйма, требуют применения микропроцессоров. Если микропроцессоры доминируют в приложениях, где используется пользовательский интерфейс с цветным TFT экраном, то микроконтроллеры – короли сегментных или точечно-матричных LCD и других экранов с последовательным интерфейсом.

С точки зрения коммуникаций, большинство микроконтроллеров и микропроцессоров имеют в своем составе наиболее популярные периферийные интерфейсы. Но высокоскоростные интерфейсы, такие как HS USB 2.0, 10/100 Мбит/с Ethernet порты или гигабитные Ethernet порты, обычно есть только у микропроцессоров, потому что они лучше приспособлены к обработке больших объемов данных. Ключевой вопрос здесь – это наличие подходящих каналов и полосы пропускания для обработки потока данных. Приложения, использующие высокоскоростные подключения и ориентированные на операционную систему, требуют применения микропроцессоров.

Другой ключевой аспект, определяющий выбор между микроконтроллером и микропроцессором, это требование по детерминированному времени реакции приложения. Из-за процессорного ядра, встроенной флэш памяти и программного обеспечения в виде RTOS (операционной системы реального времени) или чистого Си кода, микроконтроллер будет определенно лидировать по этому критерию.

Заключительная часть нашего обсуждения будет касаться энергопотребления. Хотя у микропроцессора есть режимы пониженного энергопотребления, у типичного микроконтроллера их намного больше. Кроме того, внешнее аппаратное обеспечение микропроцессора осложняет его перевод в эти режимы. Фактическое потребление микроконтроллера значительно ниже, чем микропроцессора. Например, в режиме энергосбережения с сохранением регистров и оперативной памяти, микроконтроллер может потреблять в 10-100 раз меньше.

Заключение

Выбор между микроконтроллером и микропроцессором зависит от многих факторов, таких как производительность, возможности и бюджет разработки.

Вообще говоря, микроконтроллеры обычно используются в экономически оптимизированных решениях, где важное значение имеет стоимость изделия и энергосбережение. Они, например, широко используются в приложениях с ультра низким энергопотреблением, где требуется длительное время работы от батарей. Например, в пультах дистанционного управления, потребительских электросчетчиках, охранных системах и т.п. Также они используются там, где необходима высоко детерминированное поведение системы.

Микропроцессоры, как правило, применяются для создания функциональных и высокопроизводительных приложений. Они идеально подходят для промышленных и потребительских приложений на основе операционных систем, где интенсивно используются вычисления или требуется высокоскоростной обмен данными или дорогой пользовательский интерфейс.

И последнее. Выбирайте поставщика, предлагающего совместимые микроконтроллеры или микропроцессоры, чтобы иметь возможность мигрировать вверх или вниз, увеличивая повторное использование программного обеспечения.

Как выбрать программатор

Развитие человечества сопровождалось совершенствованием механизмов и техники. Устройства становились сложнее, управление ими также стало труднее. Для того чтобы не повторять одни и те же действия человеку потребовались запоминающие устройства. От них требовалась не только возможность хранения данных, но и возможность воспроизведения их.

Одним из первых устройств со встроенной памятью считается Антикитерский механизм (3 век до н.э.). Но большинству нам оно известно, как кулачковый валик. Он применяется в шарманках, музыкальных шкатулках, часах с боем и иных механизмах.

Читайте также:
Шкатулка в форме сердца из бобин от скотча (мастер-класс, фото, пошагово)

Развитие компьютерной техники, микроэлектроники память устройств «перекочевала» в полупроводниковые элементы. Они получили название постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), флэш-память. Транзисторная техника позволяет записывать, читать информацию при помощи программатора.

Время чтения: 18 минут

Программатор

Представляет собой устройство, содержащее аппаратную и программную часть, предназначенное для чтения, записи информации в ПЗУ, флэш-память или внутреннюю память микроконтроллеров (МК).

Они получили широкое распространение в ремонтных работах, в разработке, конструировании схем и устройств на базе таких чипов памяти как: PROM, EPROM, EEPROM, Flash-память, eMMC, MRAM, FeRAM, NVRAM.

Появление устройств программируемой логики, таких как: PLD, PLA, PAL, GAL, CPLD, FPGA также потребовало разработки специализированных программаторов.

Рост производительности, уменьшение техпроцесса и цены сделали МК более доступными для рядовых потребителей. Поэтому потребовалось появление недорогих, конструктивно простых программаторов.

Однако благодаря разнообразию видов памяти, различию в архитектуре, интерфейсах обмена данными микропроцессоров, достаточно сложно сконструировать универсальный прибор.

Программаторы делят по следующим признакам:

  • По типу микросхем;
  • По способу подключения к компьютеру
  • Интерфейсу передачи данных
  • Наличию дополнительных функций.

По типу программируемых микросхем

В первую очередь это напрямую влияет как на возможности устройства, так на его цену.

Существуют универсальные программаторы, позволяющие работать практически со всеми устройствами, они обладают продвинутой начинкой, обновляемым программным обеспечением (ПО) и поддержкой производителя. Однако в них нуждаются единицы пользователей.

Давайте подробнее рассмотрим их классификацию.

Работа программатора с чипами памяти

Чипы энергонезависимой памяти получили широкое распространение в различной технике, от бытовых, беспроводных устройств до компьютеров, смартфонов и бортовых систем автомобилей.

Наиболее популярными объектами, для прошивки которых приобретается прибор, являются микросхемы EPROM/EEPROM серий 24, 25 и 93, а также FLASH 25 серии. Это с вязано с тем, что чипы этих серий широко применяются в компьютерной технике, электронике для хранения BIOS (basic input/output system).

EEPROM

EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) — электрически стираемое перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Этот вид энергонезависимой памяти способен выдержать миллион циклов записи/стирания.

FLASH

FLASH – разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Свое наименование (FLASH) получила из-за высокой скорости стирания записанной информации. Выделяют двумерную память – NOR с трехмерным массивом ячеек NAND, 3D NAND. Максимальное число циклов перезаписи памяти NAND не превышает 100 тысяч.

Чаще всего недорогие программаторы используются в любительских целях для перепрошивки энергонезависимой памяти собственных устройств, малой техники или BIOS компьютеров. Однако при выборе стоит четко осознавать, что работа с более современными типами памяти, а также иными устройствами может быть не доступна.

Это связано с тем, что на функционал любого прибора значительно влияет тип применяемого контроллера, версия его прошивки и программное обеспечение. Поэтому не стоит ожидать от дешевого «no name» функционала профессионального устройства.

Так как у большинства любителей требования не велики, то чаще они приобретают несколько приборов направленных на работу с конкретными устройствами. Универсальные, специализированные программаторы востребованы в мастерских и сервисных центрах по ремонту техники, электроники.

Работа программатора с ПЛИС

ПЛИС обладает большим потенциалом, в первую очередь это возможность конструирования на его базе практически любой логической схемы или МК.

Возможности FPGA ограничиваются только числом встроенных транзисторов, фантазией самого разработчика. Так как технология FPGA достаточно уникальна, различные производители используют различные архитектуры, то для программирования требуется индивидуальный, профессиональный инструмент.

Популярными ПЛИС являются компании Intel (Altera) и Xilinx. Однако, в настоящее время число производителей, выпускающих FPGA значительно растет, что ведет к снижению цены, доступности этих устройств.

Читайте также:
Сказочный ночник для девочки из куклы Барби и пластиковой бутылки

Работа программатора с MCU

Микроконтроллер или MCU (Micro Controller Unit) — это микросхема, способная управлять другими электронными устройствами. Её особенность — это не только процессор, но встроенная: оперативная и постоянная память (ОЗУ, ПЗУ), устройство ввода-вывода, таймер, иные периферийные устройства.

В настоящее время МК выпускаются многими производителями. Различные MCU различаются не только архитектурой, но рабочей частотой, объемом памяти, типом протокола обмена данных, шириной интерфейса ввода-вывода.

Можно выделить следующие, наиболее популярные, семейства микропроцессоров: ESP8266, ESP32, ARM, STM32, AVR, PIC, STM8.

Для микроконтроллеров выпускаются как в специализированном исполнении – для конкретного семейства МК, так в универсальном – для нескольких семейств.

По способу подключения к компьютеру

За время существования компьютерной техники способы подключения к компьютеру менялись с развитием устройств, шин ввода-вывода. Некоторые интерфейсы недоступны или практически не используются из-за устаревания, однако они все же могут быть использованы в настоящее время.

Параллельный порт

Параллельный порт предназначен для подключения к компьютеру различных периферийных устройств. Больше он известен как LPT. Интерфейс появился в 70-х годах в разных формах и числах контактов. К 80-м годам стандартизировался в двух вариантах: 36-контактный Centronics (IEEE 1284-B), 25-контактный DB-25 (IEEE 1284-A). Centronics чаще использовался на стороне оборудования, но постепенно от него отказались и оставили разъем DB-25 male/female.

Порт использует 8 сигнальных проводов для передачи данных, что позволяет передавать 8 сигналов параллельно друг другу, за это он получил свое название. Максимальная скорость передачи данных LPT достигает 16-20 Мбит/с.

Постепенно параллельный порт был вытеснен с большинства устройств более скоростным интерфейсом USB, в настоящее время не используется для подключения.

На базе параллельного порта существует много схем самодельных программаторов различной сложности, которые можно использовать по сей день для прошивки некоторых E/EPROM, ряда MCU.

Последовательный порт

Последовательный порт, COM-порт (communications port) или RS-232, в отличие от параллельного передает информацию побитно всего по двум проводам. Изначально интерфейс создавался для присоединения телефонных модемов и обмена данными с некоторыми устройствами. В свое время порт широко использовался для подключения некоторых моделей, в том числе конструировались самодельные устройства. Максимальная скорость передачи данных интерфейса RS-232 достигает 115200 бод. Однако в настоящее время СОМ-порт активно вытесняется его «сородичем» – USB интерфейсом. В связи с этим программаторы, подключаемые через последовательный порт, практически не выпускаются. Однако существуют схемы для самостоятельной сборки, подключаемых через данный интерфейс.

В настоящее время COM-порт чаще используется для обмена данными с устаревшими устройствами, а также в сочетании с преобразователями RS-232/RS-485 для создания промышленных сетей, используемых в промышленной автоматизации.

Программаторы с а) параллельным б) и последовательным портом

USB порт

Хорошо известный всем интерфейс обмена данными USB (Universal Serial Bus) появился в 1995 году. Как и СОМ-порт относится к последовательному интерфейсу передачи данных. Интерфейс использует всего четыре провода: два для питания устройства, два для передачи данных. За счёт высокой скорости передачи данных (от 1,5 Мбит/с для USB 1.0 до 20 Гбит/с для USB 3.2), простоты конструкции, малых размеров, он быстро вытеснил другие интерфейсы.

Интерфейс USB 3.2 имеет четыре пары дифференциальной сигнализации, используемых для высоких скоростей передачи данных: две пары для данных TX, две пары для данных RX. Они обеспечивают полнодуплексную связь на полной скорости. Также есть два новых сигнала SBU с одной боковой полосой для вспомогательной связи, а также линии конфигурации CC, которые могут использоваться для определения режимов работы, уровня мощности и скорости подключенного оборудования.

На данный момент USB-интерфейс активно развивается, большинство устройств используют именно его для обмена данными. А все современные программаторы используют именно его для обмена данными с компьютером. Однако некоторые могу сочетать USB-интерфейс с LPT или COM-портом.

Читайте также:
Красивый абажур из проволоки своими руками (мастер-класс, фото, пошагово)

LAN и WLAN соединение

Некоторые современные приборы производятся с поддержкой LAN или WLAN соединения. Технологии проводного (LAN), беспроводного (WLAN) позволяют объединять их в сеть для обеспечения их массового контроля и управления, создания автоматизированных комплексов программирования, копирования. Наличие беспроводного соединения позволяет осуществлять отладку, программирование микросхем как в труднодоступных местах, так при помощи мобильных устройств.

Также преимуществом таких сетей являются: высокая скорость передачи данных до 10 Гбит/с (LAN соединение).

Интерфейсная плата

Интерфейсные платы или платы расширения применяются при отсутствии необходимых портов или нехватке существующих. Они подключаются к материнской плате компьютера через шину PCI или PCI-E. Плата расширения позволяет добавить не только устаревшие разъемы LPT или COM, но создать LAN или WLAN соединение..

Пропускная способность таких плат значительно зависит как от числа создаваемых интерфейсов, так от пропускной способности самой шины PCI.

Интерфейсные платы портов а) LPT, б) СОМ, в) LAN, г) Wi-Fi.

По способу подключения микросхем

Способ подключения важен при выборе. Это связано с тем, что не все чипы поддерживают программирование при том или ином способе подключения.

Параллельное программирование

Параллельное программирование было достаточно популярным методом прошивки микросхем. Его особенность заключается в высокой скорости передачи данных, однако для его реализации требуется 8 линий для передачи данных, примерно столько же служебных. Поэтому физически такой способ программирования можно осуществить только через параллельный порт LPT или его эмуляцию. При этом программируемая микросхема должна иметь соответствующее число ножек.

Параллельное программирование сохранилось в промышленности для массового производства, прошивки большого числа чипов памяти, микроконтроллеров и для перепрошивки неверно сконфигурированных MSU.

Последовательное или внутрисхемное программирование

Появление флэш-памяти позволило быстро стирать данные. Уменьшение технологического процесса потребовало уменьшения размеров чипа, снижения числа рабочих контактов. Все это в сочетании с увеличением скорости передачи сигналов нивелировало недостатки данного способа программирования.

В внутрисхемном программировании используется всего пять рабочих линий. Это связано с включением в чипы памяти блоков логики, управления, дешифрации.

В микропроцессорах, за интерпретацию последовательного интерфейса также отвечают внутренние блоки логики. Они определяют способ загрузки напрямую или через внутренний загрузчик – bootloader (не у всех MCU реализовано).

Отдельным преимуществом ISP является возможность прошивки чипа без извлечения из платы.

Виды разъемов для подключения микросхем к программатору

Тип применяемого разъема напрямую зависит от протокола передачи данных, от типа, модели EEPROM/MCU.

Разъем ZIF (Zero Insertion Force) наиболее часто встречается. Он предназначен для прошивки микрочипов в корпусе DIP. В бюджетных версиях чаще встречаются 16 контактные ZIF-разъемы. В более дорогих моделях устанавливают 40 контактные.

ZIF разъем в программаторах

JTAG (Joint Test Action Group) применяют для внутрисхемного программирования. Разъем можно встретить в различных исполнениях, но чаще это 10 и 20-пиновые разъемы.

JTAG разъем в программаторах

SWD – штыревой разъем. Он часто встречается в бюджетных программаторах, представлен 4 или 5 штырями, однако его можно встретить в 20-пиновом исполнении.

Специализированные разъемы

Такие разъемы применяются для подключения конкретных устройств. Можно выделить такие, как:

VGA, HDMI – для внутрисхемного программирования аудио, видео приборов;

Контактные площадки – для параллельного программирования чипов в корпусах SOP, BGA;

Адаптеры – для параллельного программирования чипов в корпусах SOP, PLCC, TSOP и других;

Прищепки – для подключения к чипам без их выпаивания с платы;

Специализированные кабели – для присоединения специализированных устройств (LED матрицы, экраны).

Микроконтроллер или микропроцессор, что выбрать для проекта?

Выбор подходящего устройства, на котором станет базироваться следующий проект, может оказаться весьма непростым делом.
Необходимость соблюсти баланс между ценой, производительностью и потреблением энергии подразумевает учет многих факторов. В первую очередь, к ним относятся технологические аспекты, но если основой целого ряда новых изделий становится микроконтроллер (МК) или микропроцессор (МП), выбор решения имеет далеко идущие последствия.

Читайте также:
Как выплавить золото из старых электронных приборов своими руками

Для начала рассмотрим некоторые из главных различий между микроконтроллерами и микропроцессорами. В типичном случае МК использует встроенную флэш-память, где хранится и из которой исполняется его программа. При таком способе хранения программы микроконтроллер может сразу стартовать и очень быстро ее выполнить. Единственное практическое ограничение на использование встроенной памяти — ее суммарный объем. Объем памяти программ у большинства предлагаемых МК с флэш-памятью не превышает 2 Мбайт и в некоторых приложениях может стать ограничивающим фактором. У микропроцессоров такого ограничения нет, т.к. в них для программ и данных используется внешняя память. Как правило, программа хранится во флэш-памяти с параллельным (NAND)или последовательным доступом, а при запуске перегружается во внешнюю
память ОЗУ, из которой и выполняется. Это означает, что МП не может стартовать так же быстро, как микроконтроллер, но объемы подключаемой к процессору флэш-памяти и DRAM измеряются мегабайтами и даже гигабайтами в случае флэш-памяти NAND.
Другое отличие касается мощности. При собственном встроенном питании МК нуждается только в одном-единственном уровне питания. Для сравнения, микропроцессору требуется несколько разных уровней отдельно для ядра, интерфейса памяти и т.д., что влечет за собой необходимость в установке на плату дополнительных микросхем преобразователей.
На выбор устройства также могут повлиять некоторые аспекты спецификации разработки. Например, следует определить, не превышает ли число требуемых каналов периферийного интерфейса возможности микроконтроллера? Не станут ли невыполнимыми требования к пользовательскому интерфейсу из-за недостаточной производительности МК или объема встроенной памяти? Но даже если ответы на эти вопросы известны на начальном этапе проекта, их, скорее всего, не будет для последующих вариантов изделия. В этом случае более предпочтительной может стать разработка на основе единой платформы, которая оставит больше возможностей выбора уровней потребляемой мощности и интерфейсных функций при модификации изделия.
Для реализации заданной производительности конкретного решения она приводится к единицам DMIPS (Dhrystone MIPS). Например, производительность микроконтроллера SAM4 от Atmel на основе ядра ARM Cortex-M4 оценивается в 150 DMIPS, а производительность микропроцессора SAMA5D3 той же компании, выполненного на ARM Cortex-A5, достигает 850 DMIPS. Оценка требуемого значения DMIPS зависит от используемых компонентов приложения. Полновесные операционные системы (ОС), такие как Linux, Android или Windows CE, отнимут у приложения минимум 300–400 DMIPS, тогда как на работу простейшей операционной системы реального времени (ОСРВ), вполне достаточной для многих приложений, потребуется не более 50 DMIPS. Другое достоинство ОСРВ заключается в том, что она занимает сравнительно малый объем памяти, а размер ее стандартного ядра не превышает нескольких килобайт. Кроме того, полновесная ОС предполагает наличие диспетчера памяти, что ограничивает выбор процессорного ядра более мощными моделями.
Для приложений с интенсивными вычислениями необходимо зарезервировать соответствующее количество DMIPS поверх потребностей ОС и прочих коммуникационных и управленческих задач. В целом, чем интенсивнее предполагаются вычисления, тем предпочтительнее использование микропроцессора.
При разработке приложения для потребительской электроники или промышленной автоматизации предметом серьезного рассмотрения становится интуитивно понятный пользовательский интерфейс (User Interface, UI). Промышленные приложения все шире задействуют этот метод операторского взаимодействия, хотя операционное окружение может ограничить его оправданность множеством факторов. Во-первых, к ним относятся сопутствующие накладные расходы. Для такой широко используемой под Linux библиотеки UI как Qt накладные расходы составляют 80–100 DMIPS. Во-вторых, сложность UI. Чем в большей мере задействована анимация, различные эффекты и мультимедийный контент, тем больше требуется вычислительной мощности и объема памяти. Поскольку эти требования растут с увеличением разрешения экрана, в приложениях с UI, скорее всего, подойдут микропроцессоры. И, наоборот, в приложениях с более простыми пользовательскими интерфейсами с псевдостатическими образами и относительно скромными разрешениями в большей
мере уместны МК. Соответственно, еще одним аргументом в пользу применения микропроцессоров является то, что они, как правило, оснащены встроенными контроллерами TFT ЖКД. Лишь немногие МК могут похвастаться такой особенностью, а остальным требуются дополнительные внешние контроллер TFT ЖКД и усилители. В итоге, при выборе между МК и МП разработчик должен учесть все аспекты. Некоторые предлагаемые на рынке микроконтроллеры с флэш-памятью обладают встроенным контроллером TFT ЖКД, но помимо него для управления дисплеем необходима оперативная память. Например, для 16-цветного формата QVGA 320×240 требуется 150 Кбайт специально выделенной для дисплея памяти SRAM. Это
довольно-таки большой объем, для которого чаще всего используется только внешняя память, что в еще большей мере
сокращает разницу между решениями на основе МК и МП. Более сложные графические пользовательские интерфейсы, особенно для экранов с диагональю 4,3 дюйма и выше, склоняют выбор в пользу микропроцессора. Таким образом, МП будут доминировать при использовании графических пользовательских интерфейсов с цветными экранами TFT, а микроконтроллеры останутся вне конкуренции для сегментных или матричных ЖКД и прочих экранов с последовательными интерфейсами.
Большинство МК и МП оснащены всеми наиболее популярными периферийными интерфейсами. Однако высокоскоростные коммуникационные интерфейсы, такие как HS USB 2.0, множественные порты 10/100 или гигабитный Ethernet, как правило, присутствуют только в микропроцессорах, т.к. они лучше приспособлены для обработки больших объемов данных. При наличии каналов передачи данных с соответствующей пропускной способностью обработка трафика становится ключевой проблемой. Следует также учитывать объемы кодов от сторонних поставщиков в зависимости от протоколов связи. Приложения с высокоскоростными средствами подключения, использующие стеки протоколов какой-либо стандартной ОС, предполагают разработку на основе микропроцессоров.
Еще один ключевой аспект выбора между МК и МП — необходимость детерминистского поведения приложения в реальном времени. Благодаря тому, что в микроконтроллере используется процессорное ядро и встроенная флэш-память, а также за счет простоты программного обеспечения (ОСРВ, а то и «голый» Си) микроконтроллер, несомненно, имеет преимущество в этом аспекте и прекрасно подходит для приложений, критичных ко времени и требующих поведенческого детерминизма.
Наконец, следует учесть потребление энергии. хотя среди микропроцессоров имеются модели с малым потреблением, их не так много, а потребляют они больше, чем типовые МК. Кроме того, из-за дополнительного внешнего оборудования перевод МП в режим малого потребления может оказаться более сложным. В целом, действительное потребление энергии у МК в разы меньше, чем у МП; в режиме малого потребления с сохранением содержимого памяти и регистров можно
говорить о коэффициенте 10–100. Очевидно, это напрямую зависит от объема памяти, занимаемой ОС и потому требующей сохранения питания для немедленного возобновления работы. Таким образом, в числе многих факторов, учитываемых при выборе между МК и МП, оказываются производительность, функциональные возможности и перечень используемых элементов. В первом приближении, МК применяются в недорогих устройствах, где важны цена и потребление энергии. Область применения микропроцессоров — приложения с широкими функциональными возможностями и высокой производительностью. Микроконтроллеры предпочтительны в тех случаях, когда, в первую очередь, требуется обеспечить сверхмалое потребление энергии: в удаленном управлении, потребительской электронике и интеллектуальных измерительных приборах, где упор делается на время работы батарей при пользовательском интерфейсе с минимальным функционалом или даже полном его отсутствии. Они также применяются в тех случаях, когда необходимо обеспечить детерминистское поведение. Микропроцессоры идеальны для промышленных и потребительских приложений на основе ОС с интенсивными вычислениями, множеством высокоскоростных соединений и полнофункциональным пользовательским интерфейсом.

Читайте также:
Самодельная гимнастическая стенка с турником из полипропиленовых труб

Журнал «Электронные компоненты» №08 2013

20 маленьких елочек своими руками, которые украсят любой дом

В предновогодние дни многие украшают дома и офисы елками.

Конечно, ничто не может сравниться с настоящей большой елкой, украшенной гирляндами и новогодними игрушками.

Однако у нас не всегда есть время или желание покупать такую елку. В этом случае мы всегда можем создать праздничное настроение с помощью небольших елочек, сделанных своими руками.

1. Деревянная елочка на Новый год своими руками

Если вы хотите добавить современные нотки в украшение дома, попробуйте сделать такие стильные елочки пастельных цветов.

· Краски и кисточки

· Жидкая золотая краска

Покрасьте конусы в цвет по выбору и оставьте высыхать. Кисточкой нарисуйте золотистые верхушки на конусах и опять оставьте до полного высыхания. Можно также добавить небольшие точки для украшения.

2. Елочка из пробковой древесины: мастер-класс

Вам не понадобятся серьезные инструменты для изготовления елочек из пробкового дерева, так как она достаточно мягкая, чтобы вырезать обычным канцелярским ножом.

· Ткань с рисунком

Вырежьте форму елочки из пробкового дерева и приклейте к детали ткань.

Оставьте высыхать. Канцелярским ножом отрежьте всю лишнюю ткань.

Повторите то же самое с другой деталью. Приклейте тесьму по краю деталей вашей елочки.

Осталось вдеть две детали друг в друга.

3. Елочка из веток своими руками

Используйте веточки и обрезки от елочек, пихты или других деревьев и плоские деревянные диски, чтобы создать свежие миниатюрные деревья.

· Пеньки или деревянные диски

· Пистолет с горячим клеем

Проделайте отверстия в пеньках больше, чем диаметр веточки. Поместите веточку в отверстие и прикрепите ее с помощью горячего клея. Придерживайте веточку до высыхания.

Украсьте елочку игрушками и другими украшениями.

4. Поделка-елочка из книжных или газетных страниц

Если у вас есть старая ненужная книга или газеты, вы можете использовать их, чтобы сделать такую миниатюрную елочку. Для украшения можно добавить к краям листьев блестки.

5. Елочка из шишек своими руками

Соберите несколько шишек, чтобы сделать простые симпатичные елочки для дома.

Читайте также:
Браслеты из пластиковых бутылок своими руками. Почти ирландское кружево

· Краска для поделок

Вымойте елочки в мыльной воде и оставьте до высыхания примерно на день.

Покрасьте горшочки в желаемый цвет. Затем покрасьте концы каждой чешуйки шишки в зеленый цвет и оставьте высохнуть.

Чтобы создать заснеженный вид елочки, оставьте капельку клея на чешуйках и нанесите немного блесток. Поместите елочки из шишек в горшочки и украсьте звездой из фольги.

6. Пряничная елочка

А такая съедобная елочка украсит любой новогодний стол.

7. Елочка из бусин

Используйте бусины, чтобы создать уникальную и винтажную елочку, которую можно поставить в любом месте в доме.

Для поделки вам понадобятся конусы из бумаги или картона. Вы можете использовать бумагу для скрапбукинга, кружево или просто бусины, чтобы обернуть конус елочки.

Используйте проволоку, чтобы нанизать бусинки и обернуть их гирляндой вокруг конуса. Если вы полностью покрываете конус бусинами, можете приклеить их с помощью горячего клея.

8. Елочка из атласных лент

Эти елочки выглядят причудливыми, но их очень просто сделать, обернув ленточку или ткань вокруг конуса из картона, прикрепив их горячим клеем.

9. Новогодняя елочка из золотых листьев

· Золотистые искусственные листья

· Конус из пенопласта

· Пистолет с горячим клеем

Возьмите листики и ножницами отрежьте от них стержни. Можно прикрепить каждый листочек с помощью прозрачного скотча, начиная с основания конуса. Нижние листки заверните под основание и закрепите горячим клеем.

Продолжайте покрывать конус листьями так, чтобы не было белых просветов и сверху закрепите горячим клеем.

10. Оригинальная елочка из книг

Если у вас есть большая коллекция книг разного размера, сложите их вместе, чтобы создать миниатюрное дерево из книг. Самые крупные книги располагайте внизу, а маленькие наверху.

11. Елочка из ниток

Если вы не умеете вязать спицами или крючком, то это елочка вам идеально подойдет. Все, что вам нужно, это нити и пистолет с горячим клеем.

12. Объемная светящаяся елочка

Эти простые елочки выглядят очень стильно и украсят любой интерьер.

· Конусы из бумаги

Читайте также:
47 ярких идей! Самоделки из шишек к Новому году и Рождеству (фото)

Покройте конусы спрей-краской и оставьте высыхать.

Обозначьте на конусе места, где вы будете прикреплять шарики. Ножом сделайте отверстия в обозначенных местах. Отверстие должно быть такого размера, чтобы можно было вставить стеклянный шарик или бусину наполовину. Нанесите клей на края отверстий и вставьте бусины.

Внутрь конуса поместите огоньки, и ваша светящаяся елочка готова!

13. Декоративная елочка из фильтров для кофе

Если у вас много кофейных фильтров, которые вы не планируете использовать, можно применить их для создания праздничной елочки.

· Конус из поролона

· 9-10 фильтров для кофе

· Пистолет с горячим клеем

Сложите кофейные фильтры вдове и вырежьте круг в центре.

Откройте фильтр и наденьте его на конус, как кольцо. Соберите фильтр вокруг конуса и закрепите булавками. Повторите с другими фильтрами. По мере продвижения наверх, вам нужно будет отрезать лишнюю бумагу от фильтра, и использовать ее для того, чтобы покрыть конус.

Используйте декоративные булавки и пуговицы, чтобы украсить елочку.

14. Елочка-оригами из бумаги

Для изготовления этой елочки вам понадобится терпение, но она того стоит.

15. Современная елочка из конуса

Покрасьте несколько конусов зеленой краской и украсьте помпонами и синельной нитью.

16. Креативная пушистая елочка

Для изготовления этой красивой елочки вам не понадобятся какие-то особые навыки.

Просо оберните конус из пенопласта тканью из искусственного меха и закрепите ее горячим клеем.

17. Необычная елочка из фольги

Сделайте елочку из фольги, чтобы сделать декор уникальным. Для этой поделки вам нужно вырезать форму елочки из плотных листов фольги и соединить их.

18. Елочка-сувенир из веток

Для минималистической елочки соберите веточки разных размеров и просто скрепите их в елочку с помощью горячего клея.

19. Елочка из фетра

· Конус из пенопласта

· Маркер и булавки

20. Простая елочка из мешковины

Для этой елочки оберните конус куском ткани из мешковины и прикрепите ее булавками. Можно украсить елочку джутовой лентой, нитью и бусинами.

Ёлки своими руками

Ни один Новый год не проходит без зелёной красавицы. Она прекрасно вписывается в праздничный декор и является чудесным зимним подарком. В этой статье мы рассмотрим: как сделать ёлку на Новый год разными креативными способами своими руками.

Ёлка из бахромы

Вам понадобится: медные трубки либо деревянные гладкие палочки, зелёная бахрома шириной 15 см, тонкая проволока, бумага, гирлянда из помпонов, линейка, плоскогубцы, ножовка с тонким лезвием, клеевой пистолет, ножницы.

Мастер-класс

  1. Нарежьте бахрому на 5 частей такого размера: 45 см, 35 см, 25 см, 15 см и 5 см. Нарежьте ножовкой медные трубки, такого же размера что и бахрому.
  2. Приклейте бахрому к трубкам.
  3. Подготовьте длинный отрезок тонкой проволоки и проденьте его в 45 см трубку таким способом, чтобы оба конца проволоки были одинаковы.
  4. Проденьте концы проволоки через 35 см трубку таким образом, чтобы правый конец проволоки оказался слева, а левый справа. Нанизайте на проволоку остальные трубки с бахромой таким же способом.
  5. Приклейте гирлянду из помпонов.
  6. Сделайте звезду таким способом: подготовьте 2 квадрата сторонами 10 см, сложите их гармошкой, склейте верхние края каждой заготовки, затем склейте 2 заготовки вместе, сформировав круг.
  7. Приклейте звезду на вершину ёлки, прикрепите крючок из проволоки и подвесьте ёлку.

Ёлка из бахромы готова!

Ёлки из палочек от мороженного

Вам понадобится: палочки от мороженного, линейка, ножницы, краски, клеевой пистолет, верёвочка, элементы декорирования – звёздочки, стразы, помпоны, мишура.

Читайте также:
Кошелек из упаковки тетра-пак

Мастер-класс

  1. Покрасьте палочки и дождитесь высыхания.
  2. Срежьте края 5ти палочек таким способом, чтобы каждая палочка была, длиннее предыдущей на пол сантиметра.
  3. Склейте палочки, как показано на фото-инструкции, сформировав ёлку.
  4. Сделайте петельку и прикрепите её.
  5. Украсьте ёлочку, прикрепив различные элементы декорирования.
  6. Сделайте несколько разных ёлочек.

Ёлки из палочек от мороженного готовы!

Парящая ёлка из шаров

Вам понадобится: ёлочные шары с креплением в виде петелек, леска, ножницы, круглогубцы, цепочка, металлическая решётка, карабин (соединительное звено для подвешивания ёлки).

Мастер-класс

  1. Подготовьте 4 равных отрезка цепочки и с помощью круглогубцев создайте подвес, который будет держать решётку на крючке.
  2. Продумайте разметку ярусов ёлки. Стоит отметить, что наружный диаметр наибольшей окружности должен совпадать с внешнем радиусом металлической решётки.
  3. Подвесьте решётку к потолку.
  4. Начните развешивание шаров с верхушки ёлки, затем последовательно увеличивайте длину лески.

Парящая ёлка из шаров готова! Рекомендую к просмотру данное видео!

Мини-ёлочки своими руками: 8 идей с инструкциями

13 декабря 2018

  • Описание
  • Комментарии 1

Мини-ёлкой можно украсить стол , полку или использовать её в качестве новогоднего сувенира. 8 самых разных ёлочек , которые можно сделать своими руками — в нашей подборке.

1. Ёлочка из живых веток

Такую ёлочку можно сделать из живых еловых веток. Понадобится губка для флористики (продаётся в цветочных и флористических магазинах), несколько живых веток, большие ножницы, макетный нож и некая небольшая ёмкость — в качестве подставки. Вставьте губку в подставку и обрежьте губку, придав ей форму конуса. Обрезайте веточки до нужной длины и укрепляйте в губке, начав с макушки и спускаясь вниз. Можно добавить несколько декоративных веточек с ягодами и другие украшения. В завершение поместите ёмкость с ёлочкой в декоративный горшочек.

Фото и источник: craftberrybush.com

Новогодний декор из гирлянд: 12 идей с инструкциями

2. Ёлочка из фетровых кружочков

Чтобы сделать такую ёлочку, нужна основа из вспененного пластика в форме конуса (можно найти в рукодельном магазине, подойдёт и конус из пенопласта — тогда его нужно покрасить в зелёный цвет), пара листов фетра и портновские булавки для тонких и деликатных тканей (тонкие, с маленькой плоской головкой, как у гвоздика). Сначала на фетре надо нарисовать много одинаковых кругов, воспользовавшись подходящим шаблоном. Затем — вырезать круги и приколоть к основе рядами, начиная снизу.

Фото и источник: papiervalise.typepad.com

Самые необычные ёлки, которые можно сделать своими руками: 15 идей

3. Ёлочка из пуговиц

По принципу, описанному в мастер-классе выше, можно сделать ёлочку из пуговиц (заодно перебрав свои пуговичные запасы). Если есть булавки с разноцветными или интересными головками, они станут дополнительным украшением!

Как сшить поросёнка, символ 2019 года: 4 мастер-класса + выкройки

4. Ёлочки из зубочисток или деревянных палочек

Использовав конус из вспененного пластика как основу, можно сделать ёлочку из зубочисток или деревянных палочек. Приклеивайте их к основе, начиная снизу, слой за слоем. Готовую ёлку можно покрасить или оставить в цвете натурального дерева.

Как сделать юбку для новогодней ёлки: мастер-класс

5. Ёлочки из фетра

Для каждой ёлки нужна деревянная палочка, кружок для подставки, фетр, ножницы и клей (в данном случае — термоклей). Сначала нарисуйте на бумаге шаблон. Затем обведите его на фетре и вырежьте несколько деталей — чем их будет больше, тем пышнее получится ёлка. Приклеивайте детали к палочке, сложив их пополам. В завершение укрепите палочку в подставке.

Фото и источник: littlehouseoffour.com

Елочные мягкие игрушки из фетра

6. Вязаные ёлочки

Сделать такие ёлочки несложно. Для каждой надо связать квадрат, сложить его по диагонали, свернуть в кулёчек, наполнить синтепоном и сшить. Останется только добавить украшения — в том числе можно использовать бусины, бисер и так далее.

Читайте также:
Ночник "Звездное небо" своими руками

Фото и источник: thetwistedyarn.com

Блокнот для творческих идей от Burda

7. Ёлочка из войлочных шариков

Чтобы сделать такую ёлочку, нужно достаточное количество небольших войлочных шариков (в основном зелёного цвета, плюс несколько других цветов — они выступят в качестве украшений). Их можно свалять своими руками или купить готовые. Также потребуется картон и клей. Из картона нужно склеить конус и облепить его войлочными шариками.

Фото и источник: woutadoubt.blogspot.com

Украшение на елку из пряжи: мастер-класс

8. Ёлочки из ткани на подсвечниках

А если конус из картона, как в идее выше, оклеить красивой тканью, добавить тесьму/бахрому/пайетки и другой декор, то получатся такие вот интересные декоративные ёлочки. В качестве подставки для них выступают подсвечники (без свечей, конечно).

Новогодняя ёлка: 30+ оригинальных идей

Новый год — самый волшебный праздник – сказочный, красивый, мерцающий разноцветными огнями. Трудно представить его без новогодней красавицы. В этой статье я собрал для вас коллекцию новогодних ёлочек: 30+ оригинальных идей. Эти идеи понравятся всем любителям нестандартных решений.

Для этих ёлочек подойдёт любая бумага: крафт, страницы старых книг, нотные листы.

Восхитительная инсталляция с объёмной елочкой из картона. Для неё понадобится фанерная доска в рамке, картон и немного фантазии. Такая ёлочка – отличный новогодний декор стен офиса, гостиной или прихожей.

Эко-стиль очень популярен во всем мире. Самодельные ёлочки из природных материалов гармонично впишутся в любой интерьер.

Ёлка из хвойных веточек.

Закрепите веточки хвои на стене и украсьте маленькими ёлочными игрушками. Такая ёлочка станет прекрасной альтернативой громоздкому дереву.

Создать праздничное настроение поможет ёлка из гирлянды. Десятки огоньков и разные режимы свечения позволят вашей красавице сверкать и менять краски.

К гирлянде можно добавить мишуру и украсить её ёлочными игрушками.

Ёлка из ёлочных игрушек, рамочек и красивого декора. Закрепить композицию можно на стене или холсте. Такая новогодняя красавица выглядит очень эффектно и занимает мало места.

Полное собрание сочинений любимых авторов можно выложить в виде ёлочки. А в новогоднюю ночь устроить гадание на «корешках». Просто загадайте желание, отсчитайте задуманный ряд сверху или снизу, и первый, бросившийся в глаза корешок книги, даст вам ответ.

Ёлка из бус. Делается очень просто, выглядит эффектно.

А для этих ёлочек используйте всё, что подскажет фантазия – пуговицы, бисер, бусины, часы. Создайте свой неповторимый шедевр!

Ёлка на грифельной доске.

Ещё одна оригинальная идея – изображение новогодней ёлки, распечатанное на бумаге или ткани. Украшать такую красавицу лучше после того, как повесите её на стену. Так она будет казаться более объёмной.

Ёлка, нарисованная на поддоне. Украсьте её гирляндой, любимыми игрушками и не забудьте звездочку на макушку.

Настенная ёлка – мудборд. Для неё понадобятся фотографии, картинки и журнальные вырезки. Таким образом вы получаете не только креативную красавицу, но и целую доску вдохновения, которую можно долго разглядывать.

Ёлка из атласных или хлопковых подушек. Особенно понравится детям. Ведь после праздника можно устроить настоящие бои без правил.

И завершить подборку хочу своими любимыми деревянными ёлочками. Ничто не сравнится с запахом дерева. И эти новогодние красавицы лучшее тому подтверждение.

Ставьте «Нравится», добавляйте публикацию в Избранное. А в комментариях напишите, какая идея ёлочки понравилась больше всего.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: