Co je mikrokontrolér?

Mikrokontrolér, zkráceně MCU, je počítač umístěný na čipu integrovaného obvodu. Mikrokontroléry nejsou počítače v tom smyslu, že fungují jako notebook nebo herní PC. Obsahují jeden nebo více CPU, jejich paměť a vstupní/výstupní konektory, ale nic jako OS nebo UI.

Jejich hlavními propojovacími prvky jsou spínače, LED nebo senzory. Jsou omezeni v tom, jaké programy mohou spouštět, tím, co se vejde do jejich integrované paměti – připojovat další paměť je nákladné a neefektivní, takže cokoli, co mají dělat, se musí vejít do dostupné paměti čipu. Mikrokontroléry se používají spíše pro vestavěné aplikace než pro použití v osobních počítačích. To znamená, že slouží specifickému, vyhrazenému účelu v rámci rozsáhlejšího elektronického systému.

Tip: Porovnejte funkci mikrokontroléru s funkcí ozubeného kolečka ve stroji. Spíše než aby byl přímo přístupný uživateli, tiše plní svůj účel, aby systém, na kterém je, fungoval hladce.

Mikrokontroléry jsou podobné SoC nebo System-on-a-chips. SoC jsou poněkud sofistikovanější, ale mohou se objevit společně – SoC může například ovládat externí mikrokontroléry připojené přes základní desku. Na rozdíl od mikrokontrolérů mají SoC obvykle připojenou nějakou formu GPU a nástrojů pro připojení k síti ( jako je rozhraní Wi-Fi ).

Mikrokontroléry v reálném světě

Jednou z jejich definujících charakteristik je, že k nim není ve větších systémech přistupováno přímo, ale jsou automaticky řízeny. Mohou být nalezeny v palubním počítači automobilu, elektrickém nářadí nebo dokonce zdravotnických zařízeních. Mikrokontroléry mohou mít různé velikosti, ale být malé, což umožňuje jejich umístění do malých zařízení.

Mohou být také postaveny tak, že spotřebovávají neuvěřitelně málo energie – při nečinnosti nebo při čekání na vstup; je možné postavit mikrokontroléry, které spotřebují jen nanowatt za minutu – to je jedna miliardtina wattu. I když ne všechny mohou být takto účinné, mnohé si vystačí se spotřebou energie se zlomky wattu. Díky tomu se ideálně hodí pro zařízení s omezeným nabíjením baterie.

Historie mikrokontroléru

První mikrokontrolér byl vytvořen v roce 1971, i když to trvalo až do roku 1974, než byl první mikrokontrolér komerčně dostupný. Vyznačoval se přímočařejším nastavením než ty moderní a byl speciálně vytvořen pro vestavěné systémy. Technologii se chopili zejména japonští výrobci a začali je vyrábět pro automobily. Využití našly v zábavě v autě, automatizovaných nebo senzorově řízených stěračích čelního skla, elektronických zámcích, přístrojových deskách a ovládání motoru.

Tip: Moderní automobil střední třídy bude mít pravděpodobně asi 30 různých mikrokontrolérů. Některé najdete také v pračkách, troubách, telefonech a interkomech.

Dřívější modely byly silně omezeny v tom, jak snadno je bylo možné vymazat a přepsat, a také nebylo snadné je vyrobit. To od té doby přestalo být problémem – od roku 1993, kdy byl do mikrokontrolérů zařazen nový typ paměti, je jejich výroba výrazně levnější. Výroba většiny modelů bude stát jen pár centů – a prodávají se za přibližně jeden dolar, v závislosti na specifikacích.

V dnešní době se mikrokontroléry používají i mimo vyhrazené vestavěné systémy – jsou oblíbené u hobby inženýrů, kteří si s nimi rádi hrají. Některým konkrétním modelům se dokonce věnují celé online komunity a jejich možnému využití.

Závěr

Mikrokontrolér je malý procesor. Obvykle se používají ke správě něčeho specifického, jako je aktivace stěračů čelního skla, když je detekována voda. Obvykle jsou zcela automatické, nepotřebují dálkové ovládání z univerzálního CPU, i když mohou zpětně poskytovat nějakou jednoduchou telemetrii. Jak název napovídá, mikrokontroléry bývají fyzicky malé.

Mají také malý odběr energie a nízkou cenu. Zatímco dřívější modely měly tendenci být uzamčeny na svou specifickou funkci, moderní mikrokontroléry lze obecně přeprogramovat, i když je často vyžadován specifický hardware. Tato programovatelnost umožňuje komunitě, která si s nimi ráda hraje a používá je neobvyklým způsobem.