Какво е микроконтролер?

Микроконтролерът или накратко MCU е компютър, поставен върху чип с интегрална схема. Микроконтролерите не са компютри в смисъл, че работят като лаптоп или компютър за игри. Те съдържат един или повече процесори, тяхната памет и входно/изходни конектори, но нищо подобно на операционна система или потребителски интерфейс.

Техните основни интерфейсни елементи са превключватели, светодиоди или сензори. Те са ограничени в това какви програми могат да изпълняват от това, което ще се побере в тяхната вградена памет – скъпо е и неефективно е да се прикачва допълнителна памет, така че каквото и да правят, трябва да се побере в наличната памет на чипа. Микроконтролерите се използват за вградени приложения, а не за използване на персонален компютър. Това означава, че те служат за специфична, специална цел в рамките на по-обширна електронна система.

Съвет: Сравнете функцията на микроконтролер с тази на зъбно колело в машина. Вместо да бъде директно достъпен за потребителя, той тихо изпълнява целта си да направи системата, в която се намира, да работи гладко.

Микроконтролерите са подобни на SoC или System-on-a-chips. SoC са малко по-сложни, но могат да се появят заедно – SoC може например да управлява външни микроконтролери, свързани чрез дънна платка. За разлика от микроконтролерите, SoC обикновено имат някаква форма на GPU и инструменти за мрежово свързване ( като Wi-Fi интерфейс ).

Микроконтролери в реалния свят

Една от определящите им характеристики е, че те не са достъпни директно, а се управляват автоматично в по-големи системи. Те могат да бъдат намерени в бордовия компютър на автомобила, електрически инструменти или дори медицински устройства. Микроконтролерите могат да варират по размер, но да са малки, което прави възможно поставянето им в малки устройства.

Те могат също така да бъдат изградени по такъв начин, че да консумират невероятно малко енергия – докато стоят бездействащи или чакат въвеждане; възможно е да се изградят микроконтролери, които консумират само нановат на минута – това е една милиардна от вата. Въпреки че не всички могат да бъдат толкова ефективни, много се задоволяват с части от вата за консумация на енергия. Това ги прави идеални за устройства, които работят с ограничено зареждане на батерията.

Историята на микроконтролера

Първият микроконтролер е създаден през 1971 г., въпреки че отне до 1974 г., за да може първият микроконтролер да бъде наличен в търговската мрежа. Той се отличаваше с по-лесна настройка от съвременните и беше специално създаден за вградени системи. Особено японските производители взеха технологията и започнаха да ги правят за автомобили. Те намериха приложение в развлеченията в автомобила, автоматизираните или сензорно контролирани чистачки на предното стъкло, електронните ключалки, таблата и контролите на двигателя.

Съвет: Една модерна кола от среден клас вероятно ще има около 30 различни микроконтролера. Можете също да намерите някои в перални машини, фурни, телефони и домофонни системи.

Ранните модели бяха силно ограничени в това колко лесно могат да бъдат изтрити и презаписани и също не бяха лесни за производство. Оттогава това вече не е проблем – от 1993 г., когато в микроконтролерите беше включен нов тип памет, те станаха значително по-евтини за производство. Повечето модели ще струват само няколко цента за производство – и ще се продават за около един долар, в зависимост от спецификата.

В днешно време микроконтролерите се използват и извън специализирани вградени системи – те са популярни сред хоби инженерите, които обичат да бърникат с тях. Някои специфични модели дори имат цели онлайн общности, посветени на тях и възможните им употреби.

Заключение

Микроконтролерът е малък процесор. Те обикновено се използват за управление на нещо конкретно, като активиране на чистачките на предното стъкло, когато бъде открита вода. Те обикновено са изцяло автоматични, не се нуждаят от дистанционно управление от процесор с общо предназначение, въпреки че могат да подават обратна връзка с някаква проста телеметрия. Както подсказва името, микроконтролерите обикновено са физически малки.

Те също имат малка мощност и ниска цена. Докато ранните модели са склонни да бъдат заключени към тяхната специфична функция, модерните микроконтролери обикновено могат да бъдат препрограмирани, въпреки че често се изисква специфичен хардуер. Тази възможност за програмиране дава възможност на общност, която обича да бърника с тях и да ги използва по необичайни начини.