Què és un microcontrolador?

Un microcontrolador, o MCU per abreujament, és un ordinador col·locat en un xip de circuit integrat. Els microcontroladors no són ordinadors en el sentit que funcionen com un ordinador portàtil o un ordinador de jocs. Contenen una o més CPU, la seva memòria i connectors d'entrada/sortida, però res com un sistema operatiu o una interfície d'usuari.

Els seus principals elements d'interfície són interruptors, LED o sensors. Estan limitats en quins programes poden executar pel que encaixarà a la seva memòria integrada: és costós i ineficient adjuntar memòria addicional, de manera que qualsevol cosa que hagin de fer ha d'encaixar a la memòria disponible del xip. Els microcontroladors s'utilitzen per a aplicacions incrustades en lloc d'utilitzar ordinadors personals. Això vol dir que tenen un propòsit específic i dedicat dins d'un sistema electrònic més ampli.

Consell: compareu la funció d'un microcontrolador amb la d'un engranatge en una màquina. En lloc de ser directament accessible per a l'usuari, compleix silenciosament el seu propòsit de fer que el sistema funcioni sense problemes.

Els microcontroladors són similars als SoC o System-on-a-chips. Els SoC són una mica més sofisticats, però poden aparèixer junts: un SoC podria, per exemple, controlar microcontroladors externs connectats mitjançant una placa base. A diferència dels microcontroladors, els SoC solen tenir algun tipus de GPU i eines de connectivitat de xarxa ( com ara una interfície Wi-Fi ).

Microcontroladors al món real

Una de les seves característiques definitòries és que no s'hi accedeix directament, sinó que es controlen automàticament en sistemes més grans. Es poden trobar a l'ordinador de bord d'un cotxe, eines elèctriques o fins i tot dispositius mèdics. Els microcontroladors poden variar de mida però ser petits, cosa que permet col·locar-los en dispositius petits.

També es poden construir de manera que consumeixin increïblement poca energia, mentre estan asseguts inactius o esperant l'entrada; és possible construir microcontroladors que consumeixin tan sols un nanowatt per minut, això és una mil milions de watt. Tot i que no tots poden ser tan eficients, molts es conformen amb fraccions d'un watt per consumir energia. Això els fa ideals per a dispositius que funcionen amb càrregues de bateria limitades.

La història del microcontrolador

El primer microcontrolador es va crear l'any 1971, tot i que el primer microcontrolador va trigar fins a 1974 a estar disponible comercialment. Presentava una configuració més senzilla que les modernes i es va crear específicament per a sistemes encastats. Sobretot els fabricants japonesos van agafar la tecnologia i van començar a fabricar-los per a cotxes. Van trobar ús en entreteniment dins del cotxe, eixugaparabrises automatitzats o controlats per sensors, panys electrònics, taulers de comandament i controls del motor.

Consell: un cotxe modern de mercat mitjà probablement tindrà uns 30 microcontroladors diferents. També en podeu trobar a rentadores, forns, telèfons i sistemes d'intercomunicació.

Els primers models estaven molt limitats en la facilitat amb què es podien esborrar i reescriure i tampoc eren fàcils de fabricar. Des de llavors, això ha deixat de ser un problema: des de 1993, quan es va incloure un nou tipus de memòria als microcontroladors, s'han tornat molt més barats de fabricar. La majoria dels models costaran només uns pocs cèntims de fabricació i es vendran per un dòlar, depenent de les característiques.

Avui en dia, els microcontroladors també s'utilitzen fora de sistemes integrats dedicats: són populars entre els enginyers aficionats que gaudeixen jugant-hi. Alguns models específics fins i tot tenen comunitats en línia senceres dedicades a ells i als seus possibles usos.

Conclusió

Un microcontrolador és un petit processador. Normalment s'utilitzen per gestionar alguna cosa específica, com ara habilitar els eixugaparabrises quan es detecta aigua. Normalment són totalment automàtics, no necessiten control remot des d'una CPU de propòsit general, tot i que poden retroalimentar una mica de telemetria senzilla. Com el seu nom indica, els microcontroladors solen ser físicament petits.

També tenen un petit consum d'energia i un preu baix. Tot i que els primers models tendien a estar bloquejats a la seva funció específica, els microcontroladors moderns generalment es poden reprogramar, tot i que sovint es requereix un maquinari específic. Aquesta programabilitat permet a una comunitat que gaudeix jugant amb ells i fent-los servir de maneres inusuals.