南华大学黄智伟+2013+在电子设计竞赛中需要准备几种微控制器.pdf

南华大学黄智伟 2013 在电子设计竞赛中需要准备几种微控制器？ 根据历届赛题的要求来看，赛题没有专门指定需要使用哪一种控制器。但赞助公司不同， 通常会在个别赛题中指定使用一种该公司提供的芯片，例如：索尼公司赞助时，多为收音机 芯片。NEC 赞助时，指定了电机控制芯片（2009 年 声音导引系统(B 题) ）。 但有一些赛题如果控制器选择不当，是无法达到赛题所要求的性能指标的，例如：无线 识别装置（2007 年B 题）要求：阅读器采用单电源供电，在识别状态时，电源供给功率≤2W。 如果不选择低功耗的控制器芯片，达到该指标就会有困难。 在电子设计竞赛中，单片机、FPGA、嵌入式处理器、DSP 都可以使用，但对于每个参 赛队，如果要求单片机、FPGA 、嵌入式处理器、DSP 全部都掌握，而且能够在竞赛中熟练 的使用是存在一定困难的。 分析历届获奖作品，大多数的作品采用“单片机+FPGA”都可以完成。嵌入式处理器（俗 称的ARM ）多是作为一款性能更好的单片机使用，没有使用操作系统。DSP 在获奖作品中 也有使用。 1. 单片机的最小系统选型 单片机是大学生电子设计竞赛中应用最多的微控制器，从往届获奖作品中来看，有各种 不同型号的单片机在作品中被使用，如：AT89C52 、AT89S51 、AT89S52 、MSP430F1611 、 MSP430F2274 、Atmega128 、PIC16F628A、ADuC841 、C8051F022、W78E51B 等等。 根据竞赛要求，单片机 （包括FPGA、ARM 、DSP ）最小系统是可以采用成品板的，通 常在赛题要求中会对其提出一些限制性的要求，如“最小系统”主要包含单片机、ADC 、DAC 、 存储器等。 随着新技术新器件的出现，2009 年全国大学生电子设计竞赛全国专家组讨论认为竞赛 涉及的“最小系统”内涵应随着技术发展而变化，对于这个问题要本着与时俱进的原则，可以 通过竞赛命题具体的约束条件予以调控。责任专家们建议不宜统一给出明确的“最小系统” 定义，这样可能会限制学生、束缚命题，但也必须以合适的方式及早向社会表明专家组的基 本态度，如竞赛命题对今年的竞赛作品将增加“性价比”与“系统功耗”指标要求，以此方式间 接调控参赛学校对准备“万能化”竞赛装置的攀比追逐。在命题要求中引入“性价比”指标要 求，这项建议对于调控“最小系统”使用具有积极作用。本着节能原则，专家提出设计作品应 有“系统功耗”的指标要求。“系统功耗”是“性价比”的某一量化评测指标，增加这两项指标要 求，得到了专家们的普遍首肯。（/news.asp ） 根据增加的“性价比”与“系统功耗”这两个指标的要求，设计时应根据赛题需要选择合适 的单片机 （包括FPGA、ARM 、DSP ）最小系统，采用不同的最小系统满足设计要求。 建议可以准备“通用的单片机最小系统+低功耗的单片机最小系统”，例如 “AT89S52 最小系统+低功耗的C8051F022 最小系统”。 2. FPGA 选型 （1）主流的FPGA FPGA 是现场可编程门阵列（Field Programable Gate Array) 的简称，目前世界上有十几 家生产 CPLD/FPGA 的公司，其中最大的三家是：Altera ，Xilinx ，Lattice ，其中 Altera 和 Xilinx 占有了60% 以上的市场份额。 Altera 公司的FPGA ： Altera 是目前最大的可编程逻辑器件供应商之一。Altera 的主流FPGA 分为两大类，一 种侧重低成本应用，容量中等，性能可以满足一般的逻辑设计要求，如Cyclone，CycloneII ； 还有一种侧重于高性能应用，容量大，性能能满足各类高端应用，如Startix，StratixII 等， 用户可以根据自己实际应用要求进行选择。 在性能可以满足的情况下，优先选择低成本器 件。 Altera 公司目前有两种免费软件可以下载： MaxplusII Baseline 版：支持30,000 门以下所有设计,支持原理图,AHDL 语言，支持波形 仿真,时间分析,编程下载.约40M ，目前已经不推荐使用，建议使用QuartusII Web 版。 QuartusII Web 版：支持Altera 绝大多数器件设计，支持原理图，HDL 语言，支持波形 仿真,时间分析，编程下载，和全版本的功能相差不大。 QuartusII Web 版的 L