8-разрядные микроконтроллеры:

• 8-разрядные микроконтроллеры AVR,
• 8-разрядные микроконтроллеры PIC,

8-разрядные микроконтроллеры AVR подразделяются на семейства:

• ATtiny:
• Флеш-память до 16 КБ; SRAM до 512 Б; EEPROM до 512 Б;
• Число линий ввода-вывода 4-18 (общее количество выводов 6-32);
• Ограниченный набор периферийных устройств.
• ATmega:
• Флеш-память до 256 КБ; SRAM до 16 КБ; EEPROM до 4 КБ;
• Число линий ввода-вывода 23-86 (общее количество выводов 28-100);
• Аппаратный умножитель;
• Расширенная система команд и периферийных устройств.
• ATxmega:
• Флеш-память до 384 КБ; SRAM до 32 КБ; EEPROM до 4 КБ;
• Четырёхканальный DMA-контроллер;
• Инновационная система обработки событий.

Буквы в наименовании модели микроконтроллера (после дефиса) означают вариант корпуса (табл.1):
Таблица 1

Современная линейка микроконтроллеров AVR дополнена продуктами: AVR DD, AVR DB, AVR DA.
Продукты AVR DD имеют низкое энергопотребление и идеально подходят для сложных приложений или в качестве сопутствующего микроконтроллера в сложных конструкциях с несколькими уровнями питания. Семейство AVR DD имеет широкий набор функций, включая многовольтный ввод/вывод (MVIO), позволяющий обеспечивать двунаправленную связь с устройствами с разным уровнем питания. Гибкость семейства делает его пригодным для применения во встраиваемых системах, осуществляющих управление в режиме реального времени. Микроконтроллеры используются в промышленных системах, бытовой технике, автомобилестроении, IoT (Internet of Things – интернет вещей) и других приложениях. (Интернет вещей – это приложения, обменивающиеся информацией через интернет).

Основные характеристики:

• Встроенный генератор 24 МГц.
• До 8 КБ SRAM.
• 12-разрядный дифференциальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП).
• 10-разрядный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП).
• Аналоговый компаратор (AC) с масштабируемым опорным входом.
• Обнаружение сбоя часов.
• 16-разрядные часы реального времени (RTC) и таймер прерывания.
• Настраиваемое периферийное устройство с пользовательской логикой (CCL)
• Настраиваемый внутренний генератор опорного напряжения.
• USART / SPI двухрежимный двухпроводной интерфейс (TWI).
• Многовольтный ввод-вывод на порту C.

В семействе AVR DD имеются микроконтроллеры с различным числом контактов и различным объемом флэш-памяти (табл.2).

Таблица 2

Продукты AVR DB разработаны для сложных аналоговых приложений с низким энергопотреблением. Благодаря трем встроенным операционным усилителям, не имеют аналогов по своим возможностям формирования сигнала. AVR DB имеет многовольтный ввод-вывод (MVIO) и является идеальным вспомогательным микроконтроллером в сложных конструкциях с несколькими областями питания. Семейство AVR DB можно использовать для функций управления в режиме реального времени в системах промышленного управления, бытовой техники, автомобилестроения, интернета вещей (IoT), для емкостных сенсорных пользовательских интерфейсов и в других приложениях. 

Основные характеристики:

• Встроенный генератор 24 МГц.
• До 16 КБ SRAM.
• 12-разрядный дифференциальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП).
• 10-разрядный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП).
• Формирование аналогового сигнала (3 операционных усилителя).
• Аналоговый компаратор (AC) с масштабируемым опорным входом.
• Сканирование с циклической проверкой избыточности (CRC).
• Обнаружение сбоя часов.
• 16-разрядные часы реального времени (RTC) и таймер периодического прерывания.
• Настраиваемое периферийное устройство пользовательской логики (CCL).
• USART/SPI/двухрежимный двухпроводный интерфейс (TWI).
• Многовольтный ввод-вывод на порту C.
• Допускаемые входы на 1,8 В могут выбираться для всех входных контактов.

В семействе AVR DB имеются микроконтроллеры с различным числом контактов и различным объемом флэш-памяти (табл. 3).

Таблица 3

Продукты AVR DA разработаны для приложений, выполняющих управление в режиме реального времени, и использующих  устройства HMI с емкостным сенсорным экраном. Высокая плотность памяти делает микроконтроллеры подходящими как для проводной, так и беспроводной связи. В семействе используются новейшие чипы CIPs с низким энергопотреблением и напряжением 5 В для повышения помехоустойчивости. Настраиваемая пользовательская логика (CCL) периферийных устройств, наряду с интеллектуальными аналоговыми периферийными устройствами, делают семейство AVR DA идеальным решением для управления в реальном режиме времени. Микроконтроллеры используются в промышленных системах, бытовой технике, автомобилестроении, интернете вещей (IoT) и в приложениях с функциями сенсорного управления.  

Основные характеристики:

• Встроенный генератор с частотой 24 МГц.
• До 16 Кб SRAM.
• 12-разрядный дифференциальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП).
• 10-разрядный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП).
• Аналоговый компаратор с масштабируемым опорным входом.
• 16-разрядные часы реального времени (RTC) и таймер периодического прерывания.
• Настраиваемое периферийное устройство с пользовательской логикой (CCL).
• Настраиваемый внутренний генератор опорного напряжения.
• USART/SPI двухрежимный двухпроводной интерфейс (TWI).
• До трех детекторов пересечения нуля (ZCD).
• Сканирование с циклической проверкой избыточности (CRC).

В семействе AVR DA имеются микроконтроллеры с различным числом контактов и различным объемом флэш-памяти (табл. 4).

Таблица 4

8-разрядные микроконтроллеры PIC подразделяются на три уровня:

• базовый уровень: младшие модели PIC10, PIC12, PIC16;
• средний уровень: старшие модели PIC10, PIC12, PIC16;
• повышенный уровень PIC

Микроконтроллеры PIC10 имеют простой набор инструкций, обеспечивающих удобство применения и быструю разработку приложений. Они имеют самый малый форм-фактор и могут применяться в конструкциях с ограниченными размерами. Это семейство микроконтроллеров включает в себя внутренний генератор, компаратор, АЦП, память данных.

Микроконтроллеры PIC12, PIC16 подходят для решения задач, требующих более сложных алгоритмов управления и большего объема памяти. Эти микроконтроллеры оснащены различными аналоговыми и цифровыми периферийными устройствами: SPI, I2C, USART, LCD, АЦП. Микроконтроллеры отлично подходят для устройств с малым потреблением энергии, работающих от батарей.

Микроконтроллеры с архитектурой PIC18 появились в 2000 году. Эта серия оказалась очень популярной. В отличие от более ранних устройств, которые чаще всего программировались на ассемблере, для PIC18 и более поздних устройств язык C стал преобладающим языком разработки. Микроконтроллеры PIC18 сочетают в себе максимальный уровень производительности с простотой использования 8-битной архитектуры, обладают наибольшим количеством выводов и достаточно большим объемом памяти, включая до 128 Кбайт флэш-памяти и до 8 Кбайт оперативной памяти.  Микроконтроллеры имеют широкую номенклатуру периферийных устройств: CAN, USB, Ethernet, сенсорные датчики и драйверы ЖК-дисплеев.

16-разрядные микроконтроллеры PIC:

• PIC24F (16 МГц),
• PIC24H (40 МГц),
• PIC24E (70 МГц).

Семейство dsPIC с цифровым сигнальным процессором:

• dsPIC33C (100 МГц),
• dsPIC33E (70 МГц),
• dsPIC33F (16-50 МГц),
• dsPIC30F (30 МГц).

В 2001 году компания Microchip представила серию микросхем dsPIC, которая поступила в массовое производство в конце 2004 года. Это были первые 16-битные микроконтроллеры Microchip. Устройства dsPIC дополнительно включают возможности цифровой обработки сигналов. В отличие от dsPIC устройства PIC24 представляют собой микроконтроллеры общего назначения.

Семейство 16-разрядных микроконтроллеров PIC24 и dsPIC обеспечивает повышенную производительность, низкое энергопотребление, развитую периферию и полный набор программных и аппаратных средств, представляющих собой законченный комплект разработчика.  Семейство dsPIC обеспечивает высокую производительность в вычислительных операциях и идеально подходит для разработки сложных приложений, работающих в режиме реального времени. Микроконтроллеры могут работать с напряжением питания 3 В и 5 В и с расширенным температурным диапазоном применения до +150°С, имеют встроенные функции, повышающие надежность и обеспечивающие безопасное отключение в случае возникновения внештатных ситуаций. Благодаря развитой периферии, 16-разрядные устройства находят широкое применение в промышленности, автомобилестроении, в бытовых приборах.

32-разрядные микроконтроллеры подразделяются на:

• 32-разрядные микроконтроллеры семейства PIC,
• 32-разрядные микроконтроллеры семейства SAM.

Семейство 32-разрядных микроконтроллеров PIC начинается с PIC32MX, который компания Microchip представила в 2007 году. PIC32MX выполнен на основе ядра MIPS32 M4K. Устройство программируется с помощью компилятора Microchip MPLAB C, предназначенного для микроконтроллеров PIC32. Сегодня доступен полный спектр 32-разрядных микроконтроллеров PIC24 среднего уровня, начиная с 28-контактного разъема в малогабаритных корпусах QFN и заканчивая высокопроизводительными устройствами с Ethernet, CAN и USB OTG интерфейсами. OTG (On-The-Go) – спецификация интерфейса USB, которая позволяет USB-устройству выступать в качестве хоста USB. Архитектура PIC32 привнесла в микроконтроллеры ряд новых функций, в том числе:

• максимальная скорость выполнения – 80 MIPS (MIPS – Million Instructions Per Second. Не путать с понятием MIPS-архитектура);
• самая большая флэш-память – 512 Кб;
• одна инструкция на выполнение тактового цикла;
• первый кэшированный процессор;
• полный JTAG и 2-проводное программирование и отладка;
• трассировка в реальном времени.

В 2013 году Microchip представила серию микроконтроллеров PIC32MZ, основанных на ядре MIPS M14K. Серия PIC32MZ имеет следующие характеристики:

• тактовая частота ядра 252 МГц;
• до 2 Мб флэш-памяти и 512 Кб ОЗУ;
• новые периферийные устройства, включая высокоскоростной USB.

В 2015 году Microchip выпустила семейство PIC32MZ EF с использованием обновленного процессора MIPS M5150 Warrior M-класса.
В следующем 2016 году Microchip представила семейство PIC32MM, специализированное для маломощных и недорогих приложений. В микроконтроллерах PIC32MM используется процессор MIPS32 M4K. Микроконтроллеры семейства PIC32MM предназначены для очень низкого энергопотребления и ограничены тактовой частотой до 25 МГц. Их ключевым преимуществом является поддержка 16-битных инструкций MIPS, что делает программу намного более компактной.
В 2017 году Microchip представила семейство PIC32MZ DA, включающее встроенный графический контроллер, графический процессор и 32 Мб DDR2 DRAM. В том же 2017 году Microchip представила семейство PIC32MK, специализирующееся на управлении двигателем и промышленном применении.

Номенклатура микроконтроллеров PIC32 и их сферы применения показана на рис. 1 (боковая стрелка показывает направление повышения производительности микроконтроллеров).

Рис. 1 (щелкнуть по рисунку для увеличения)

32-разрядные микроконтроллеры семейства SAM. Эти микроконтроллеры оснащены процессорами с ядром ARM Cortex-M,  имеют в своем составе множество передовых периферийных устройств, которые делают их отличным вариантом для разработки различных 32-разрядных приложений. Периферийные устройства имеют усовершенствованный сенсорный контроллер (PTC), низкое энергопотребление и большой набор высокопроизводительных аналоговых функций.

Номенклатура 32-разрядных микроконтроллеров SAM компании Microchip и их возможные сферы применения показаны на рис. 2.
                                                   Рис.2 (щелкнуть по рисунку для увеличения)