MCU 선택하는 기준 (2)

전기적 특성 (동작 전압과 전류 소비)

 

사용하게 될 전원의 유형이 전원 전압과 전류 소비를 결정한다. 대부분의 사람에게 친숙한 전원 유형은 배터리이다. 만약 2개의 배터리로 구성된 3V 전원을 사용한다면, 약 3V의 전원 전압을 갖는 MCU를 선택해야 한다. 또한 가능한 배터리를 오래 쓰기 원하므로 낮은 전류의 MCU를 선택해야 한다.

 

 

저전압과 전류 용량을 갖는 버튼 배터리를 사용한다면, 낮은 동작 전압과 전류 소비를 갖는 MCU를 선택하면 된다. 다른 대안으로, 상용 전원으로부터 DC 전원을 생성하거나 전압 레귤레이터 IC를 사용하는 등 다른 유형의 전원을 사용하고자 한다면, MCU를 사용자가 선택하는 전압과 전류 용량을 갖도록 설계할 수 있다. 이 방법은 전원에 기반해 MCU를 선택하거나 또는 선택하는 MCU에 기반해 전원을 설계할 수 있는 유연성을 제공한다. 

 

최근 무접점 전원이 개발되었다. 무접점 전원은 대부분 저전력 용량밖에 가지지 못하므로, 많은 전력을 소비하는 MCU에 충분한 전력을 공급할 수 없다. 따라서 이러한 특수한 전원을 사용하기 전에, 사용하고자 하는 MCU의 전력 소비를 확인할 필요가 있다.

 

내장 주변장치 기능

 

일례로 휴대용 혈압계를 설계하고자 할 때 MCU에 어떠한 주변장치 기능을 갖춰야 하는지 살펴보아야 한다. 위 그림은 혈압계에 대한 간단한 블록 다이어그램을 보여준다. 혈압 센서에 의해 생성된 아날로그 값은 ADC (아날로그-디지털 컨버터)를 이용해 디지털 데이터로 변환된다. ADC는 또한 배터리 레벨을 확인하는 데도 사용된다. 만약 측정이 완료될 때 알람 사운드가 발생되기 원한다면 PWM (펄스 폭 변조) 기능을 이용해 부저 사운드를 발생시킬 수 있다.

 

 

측정 값은 LCD 기능을 이용해 LCD (Liquid Crystal Display)에 화면에 표시된다. 이러한 결과는 SPI (Serial Peripheral Interface) 또는 I2C(Inter-Integrated Circuit)와 같은 표준 인터페이스를 사용하여 외부 메모리 (EEPROM 등)에 기록된다. 동작 버튼에서 발생하는 입력은 범용 I/O 또는 인터럽트 기능을 통해 캡처된다. MCU는 모터나 솔레노이드 밸브를 직접 구동할 수 없기 때문에 외부 드라이버 트랜지스터를 연결해, 이를 대용량 전류 처리가 가능한 범용 I/O를 이용하여 제어해야 한다. RS232C 또는 USB와 같은 통신 프로토콜은 측정을 외부 디바이스에 전달하는 데 사용할 수 있다. 

 

USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter)는 RA232C에 사용된다. USB 기능이 설치되어 있다면, USB도 당연히 사용할 수 있다. 또한 혈압 측정 시가 아니라도 언제든 보여주길 원한다면 RTC (Real Time Clock) 캘린더 기능이 내장된 MCU를 선택해야 한다. MCU는 클록과 동기되어 동작하므로 발진기 회로는 필수적이다. 또한 RTC를 위한 32.768kHz 발진기를 포함시키는 것도 생각해야 한다.

 

 

이와 같은 고려사항에 기초하면 다음과 같은 주변장치 기능이 내장된 MCU를 선택할 필요가 있다. LCD 기능, RTC 및 발진기 회로, ADC, PWM, SPI (또는 I2C), 대용량 전류 범용 I/O, 그리고 USART이다. 이와 같은 모든 기능이 필요하지 않을 수 있지만, 이러한 기능을 MCU에 설치하면 액세서리 부품들을 추가할 필요가 없으므로 더 경제적일 수 있다.

 

참조를 위해 표에는 가장 일반적인 MCU 주변장치 기능과 애플리케이션이 나열돼 있다.

 

패키지

 

MCU를 위해 선택해야 하는 패키지는 전기 회로를 탑재할 디바이스에서 사용 가능한 공간에 따라 결정된다. 

 

휴대용 혈압계는 손에 들고 다닐 수 있으므로 크기가 크지 않다. 이 경우 MCU에 사용되는 패키지는 충분히 작을 필요가 있다. 전기 부품을 위한 공간이 거의 없는 카메라 렌즈 시스템에 사용되는 MCU의 경우 심지어 더 작은 패키지가 필요하다. 이러한 유형의 애플리케이션을 위한 MCU 패키지는 지극히 작아야 한다. 한편, 산업용 장비나 대형 가전제품은 대형 패키지를 탑재하기에 충분한 공간이 있으므로 이와 같이 작은 MCU 패키지가 필요하지 않다.

 

가격

 

MCU의 가격은 이 글에서 설명한 규격에 따라 크게 달라진다. 대용량 내부 메모리는 대용량 칩을 필요로 한다는 것을 의미하며, 따라서 비용이 증가한다. 이 밖에 더 많은 내장 주변장치 기능을 필요로 할수록 비용이 증가한다. 또한 가격은 구매하고자 하는 수량에 의해서도 좌우된다. 더 많은 MCU를 구매할수록 칩 1개당 가격은 내려가고, 더 적은 칩을 구매할수록 개당 가격은 올라간다. MCU 제조업체는 종종 높은 성능도 낮은 가격으로 전략적 MCU (대량 수량으로 판매하고자 하는 제품)를 제공하고 있다.

 

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MCU Q&A - 1. MCU를 선택할 때 어떤 기준을 적용해야 하나요? - e4ds 뉴스