Hvad er en mikrocontroller?

En mikrocontroller, eller MCU for kort, er en computer placeret på en integreret kredsløbschip. Mikrocontrollere er ikke computere i den forstand, at de fungerer som en bærbar eller gaming-pc. De indeholder en eller flere CPU'er, deres hukommelse og input/output-stik, men intet som et OS eller UI.

Deres vigtigste grænsefladeelementer er kontakter, LED'er eller sensorer. De er begrænset i, hvilke programmer de kan køre af, hvad der passer til deres indbyggede hukommelse – det er dyrt og ineffektivt at tilslutte yderligere hukommelse, så hvad end de er beregnet til at gøre, skal passe ind i den tilgængelige hukommelse på chippen. Mikrocontrollere bruges til indlejrede applikationer i stedet for personlig computerbrug. Det betyder, at de tjener et specifikt, dedikeret formål i et mere omfattende elektroniksystem.

Tip: Sammenlign funktionen af ​​en mikrocontroller med den af ​​et tandhjul i en maskine. I stedet for at være direkte tilgængelig for brugeren, opfylder den stille og roligt sit formål om at få systemet, det er i, til at køre problemfrit.

Mikrocontrollere ligner SoC'er eller System-on-a-chips. SoC'er er noget mere sofistikerede, men de kan optræde sammen - en SoC kan for eksempel styre eksterne mikrocontrollere forbundet via et bundkort. I modsætning til mikrocontrollere har SoC'er normalt en form for GPU og netværksforbindelsesværktøjer ( såsom en Wi-Fi-grænseflade ) tilknyttet.

Mikrocontrollere i den virkelige verden

En af deres definerende egenskaber er, at de ikke tilgås direkte, men automatisk kontrolleret i større systemer. De kan findes i en bils indbyggede computer, elværktøj eller endda medicinsk udstyr. Mikrocontrollere kan variere i størrelse, men være små, hvilket gør det muligt at placere dem i små enheder.

De kan også bygges på en sådan måde, at de bruger utrolig lidt strøm – mens de sidder stille eller venter på input; det er muligt at bygge mikrocontrollere, der bruger så lidt som en nanowatt i minuttet – det er en milliardtedel af en watt. Selvom ikke alle kan være så effektive, nøjes mange med brøkdele af en watt til strømforbrug. Dette gør dem velegnede til enheder, der kører på begrænset batteriopladning.

Mikrocontrollerens historie

Den første mikrocontroller blev skabt i 1971, selvom det tog indtil 1974, før den første mikrocontroller var kommercielt tilgængelig. Det indeholdt en mere ligetil opsætning end moderne og var specielt bygget til indlejrede systemer. Især japanske producenter tog teknologien op og begyndte at lave dem til biler. De fandt anvendelse i underholdning i bilen, automatiserede eller sensorstyrede vinduesviskere, elektroniske låse, instrumentbrætter og motorstyringer.

Tip: En moderne mellemmarkedsbil vil sandsynligvis have omkring 30 forskellige mikrocontrollere. Du kan også finde nogle i vaskemaskiner, ovne, telefoner og samtaleanlæg.

Tidlige modeller var stærkt begrænset i, hvor let de kunne slettes og omskrives og var heller ikke nemme at fremstille. Dette er siden holdt op med at være et problem – siden 1993, hvor en ny type hukommelse blev inkluderet i mikrocontrollere, er de blevet væsentligt billigere at lave. De fleste modeller vil kun koste et par cent at fremstille - og sælges for omkring en dollar, afhængigt af detaljerne.

I dag bruges mikrocontrollere også uden for dedikerede indlejrede systemer - de er populære blandt hobbyingeniører, der nyder at pille ved dem. Nogle specifikke modeller har endda hele online-fællesskaber dedikeret til dem og deres mulige anvendelser.

Konklusion

En mikrocontroller er en lille processor. De bruges typisk til at styre noget specifikt, såsom at aktivere vinduesviskerne, når der registreres vand. De er typisk helt automatiske og behøver ikke fjernbetjening fra en generel CPU, selvom de kan give noget simpel telemetri tilbage. Som navnet antyder, har mikrocontrollere en tendens til at være fysisk små.

De har også et lille strømforbrug og en lav pris. Mens tidlige modeller havde en tendens til at være låst til deres specifikke funktion, kan moderne mikrocontrollere generelt omprogrammeres, selvom specifik hardware ofte er påkrævet. Denne programmerbarhed muliggør et fællesskab, der nyder at pille ved dem og tage dem i brug på usædvanlige måder.