Τι είναι ένας μικροελεγκτής;

Ένας μικροελεγκτής, ή MCU για συντομία, είναι ένας υπολογιστής τοποθετημένος σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα τσιπ. Οι μικροελεγκτές δεν είναι υπολογιστές με την έννοια ότι λειτουργούν όπως ένας φορητός υπολογιστής ή ένας υπολογιστής παιχνιδιών. Περιέχουν μία ή περισσότερες CPU, τη μνήμη τους και υποδοχές εισόδου/εξόδου, αλλά τίποτα σαν λειτουργικό σύστημα ή διεπαφή χρήστη.

Τα κύρια στοιχεία διεπαφής τους είναι διακόπτες, LED ή αισθητήρες. Περιορίζονται στα προγράμματα που μπορούν να τρέξουν από αυτό που θα χωρέσει στη μνήμη του οχήματος – είναι δαπανηρό και αναποτελεσματικό να προσαρτούν επιπλέον μνήμη, επομένως ό,τι προορίζονται να κάνουν πρέπει να χωράει στη διαθέσιμη μνήμη του τσιπ. Οι μικροελεγκτές χρησιμοποιούνται για ενσωματωμένες εφαρμογές αντί για χρήση προσωπικού υπολογιστή. Αυτό σημαίνει ότι εξυπηρετούν έναν συγκεκριμένο, αποκλειστικό σκοπό σε ένα πιο εκτεταμένο ηλεκτρονικό σύστημα.

Συμβουλή: Συγκρίνετε τη λειτουργία ενός μικροελεγκτή με αυτή ενός οδοντωτού τροχού σε μια μηχανή. Αντί να είναι άμεσα προσβάσιμο στον χρήστη, εκπληρώνει αθόρυβα το σκοπό του να κάνει το σύστημα που βρίσκεται σε λειτουργία ομαλά.

Οι μικροελεγκτές είναι παρόμοιοι με τα SoC ή το System-on-a-chips. Τα SoC είναι κάπως πιο εξελιγμένα, αλλά μπορούν να εμφανίζονται μαζί – ένα SoC μπορεί, για παράδειγμα, να ελέγχει εξωτερικούς μικροελεγκτές που συνδέονται μέσω μητρικής πλακέτας. Σε αντίθεση με τους μικροελεγκτές, τα SoC συνήθως έχουν κάποια μορφή GPU και εργαλεία συνδεσιμότητας δικτύου ( όπως μια διεπαφή Wi-Fi ).

Οι μικροελεγκτές στον πραγματικό κόσμο

Ένα από τα καθοριστικά χαρακτηριστικά τους είναι ότι δεν έχουν άμεση πρόσβαση αλλά ελέγχονται αυτόματα σε μεγαλύτερα συστήματα. Μπορεί να βρεθούν στον υπολογιστή του αυτοκινήτου, σε ηλεκτρικά εργαλεία ή ακόμα και σε ιατρικές συσκευές. Οι μικροελεγκτές μπορεί να ποικίλουν σε μέγεθος, αλλά να είναι μικροί, καθιστώντας δυνατή την τοποθέτησή τους σε μικροσκοπικές συσκευές.

Μπορούν επίσης να κατασκευαστούν με τέτοιο τρόπο ώστε να καταναλώνουν απίστευτα λίγη ισχύ – ενώ κάθεστε σε αδράνεια ή περιμένετε για εισαγωγή. είναι δυνατό να κατασκευαστούν μικροελεγκτές που καταναλώνουν μόλις ένα νανοβάτ ανά λεπτό – αυτό είναι το ένα δισεκατομμυριοστό του βατ. Αν και δεν μπορούν να είναι όλα τόσο αποτελεσματικά, πολλοί αρκούνται σε κλάσματα του watt για κατανάλωση ενέργειας. Αυτό τα καθιστά ιδανικά για συσκευές που λειτουργούν με περιορισμένη φόρτιση μπαταρίας.

Η ιστορία του μικροελεγκτή

Ο πρώτος μικροελεγκτής δημιουργήθηκε το 1971, αν και χρειάστηκε μέχρι το 1974 για να διατεθεί στο εμπόριο ο πρώτος μικροελεγκτής. Είχε μια πιο απλή ρύθμιση από τις σύγχρονες και ήταν ειδικά κατασκευασμένη για ενσωματωμένα συστήματα. Ειδικά οι Ιάπωνες κατασκευαστές πήραν την τεχνολογία και άρχισαν να τις φτιάχνουν για αυτοκίνητα. Βρήκαν χρήση σε ψυχαγωγία στο αυτοκίνητο, αυτοματοποιημένους ή ελεγχόμενους από αισθητήρες υαλοκαθαριστήρες παρμπρίζ, ηλεκτρονικές κλειδαριές, ταμπλό και χειριστήρια κινητήρα.

Συμβουλή: Ένα σύγχρονο αυτοκίνητο μεσαίας αγοράς πιθανότατα θα έχει περίπου 30 διαφορετικούς μικροελεγκτές. Μπορείτε επίσης να βρείτε μερικά σε πλυντήρια ρούχων, φούρνους, τηλέφωνα και συστήματα ενδοεπικοινωνίας.

Τα πρώιμα μοντέλα ήταν πολύ περιορισμένα στο πόσο εύκολα μπορούσαν να διαγραφούν και να ξαναγραφτούν και δεν ήταν επίσης εύκολο να κατασκευαστούν. Αυτό έκτοτε έπαψε να είναι ένα πρόβλημα – από το 1993, όταν ένας νέος τύπος μνήμης συμπεριλήφθηκε στους μικροελεγκτές, έγινε σημαντικά φθηνότερος η κατασκευή τους. Η κατασκευή των περισσότερων μοντέλων κοστίζει μόνο λίγα σεντς – και πωλούνται για περίπου ένα δολάριο, ανάλογα με τις ιδιαιτερότητες.

Σήμερα, οι μικροελεγκτές χρησιμοποιούνται και έξω από ειδικά ενσωματωμένα συστήματα – είναι δημοφιλείς στους χομπίστες μηχανικούς που τους αρέσει να ασχολούνται μαζί τους. Ορισμένα συγκεκριμένα μοντέλα έχουν ακόμη και ολόκληρες διαδικτυακές κοινότητες αφιερωμένες σε αυτά και στις πιθανές χρήσεις τους.

συμπέρασμα

Ένας μικροελεγκτής είναι ένας μικρός επεξεργαστής. Συνήθως χρησιμοποιούνται για τη διαχείριση κάτι συγκεκριμένου, όπως η ενεργοποίηση των υαλοκαθαριστήρων όταν ανιχνεύεται νερό. Συνήθως είναι εντελώς αυτόματα, δεν χρειάζονται τηλεχειρισμό από CPU γενικής χρήσης, αν και μπορούν να ανατροφοδοτήσουν κάποια απλή τηλεμετρία. Όπως υποδηλώνει το όνομα, οι μικροελεγκτές τείνουν να είναι φυσικά μικροί.

Έχουν επίσης μικρή κατανάλωση ενέργειας και χαμηλή τιμή. Ενώ τα πρώιμα μοντέλα έτειναν να είναι κλειδωμένα στη συγκεκριμένη λειτουργία τους, οι σύγχρονοι μικροελεγκτές μπορούν γενικά να επαναπρογραμματιστούν, αν και συχνά απαιτείται συγκεκριμένο υλικό. Αυτή η δυνατότητα προγραμματισμού δίνει τη δυνατότητα σε μια κοινότητα που απολαμβάνει να τα πειράζει και να τα χρησιμοποιεί με ασυνήθιστους τρόπους.