Mis on mikrokontroller?

Mikrokontroller ehk lühidalt MCU on integraallülituskiibile paigutatud arvuti. Mikrokontrollerid ei ole arvutid selles mõttes, et nad töötavad nagu sülearvuti või mänguarvuti. Need sisaldavad ühte või mitut protsessorit, nende mälu ja sisend-/väljundpistikuid, kuid mitte midagi sellist, nagu OS või kasutajaliides.

Nende peamised liideseelemendid on lülitid, LED-id või andurid. Neil on piiratud see, milliseid programme nad saavad käivitada, mis mahub nende sisemällu – lisamälu ühendamine on kulukas ja ebaefektiivne, nii et kõik, mida nad on ette nähtud, peab mahtuma kiibi saadaolevasse mälusse. Mikrokontrollereid kasutatakse pigem manustatud rakenduste kui personaalarvutite jaoks. See tähendab, et need teenivad laialdasemas elektroonikasüsteemis kindlat, pühendatud eesmärki.

Näpunäide: võrrelge mikrokontrolleri funktsiooni masina hammasratta funktsiooniga. Selle asemel, et olla kasutajale otse ligipääsetav, täidab see vaikselt oma eesmärki muuta süsteem, milles see töötab, sujuvalt.

Mikrokontrollerid on sarnased SoC-de või System-on-a-kiibidega. SoC-d on mõnevõrra keerukamad, kuid need võivad ilmuda koos – SoC võib näiteks juhtida emaplaadi kaudu ühendatud väliseid mikrokontrollereid. Erinevalt mikrokontrolleritest on SoC-del tavaliselt ühendatud GPU ja võrguühenduse tööriistad ( nt Wi-Fi liides ).

Mikrokontrollerid reaalses maailmas

Üks nende iseloomulikke omadusi on see, et neile ei pääse otse juurde, vaid neid juhitakse suuremates süsteemides automaatselt. Neid võib leida auto pardaarvutist, elektritööriistadest või isegi meditsiiniseadmetest. Mikrokontrollerite suurus võib olla erinev, kuid need võivad olla väikesed, võimaldades neid paigutada väikestesse seadmetesse.

Neid saab ehitada ka nii, et need tarbivad uskumatult vähe energiat – jõude istudes või sisendit oodates; on võimalik ehitada mikrokontrollereid, mis tarbivad vaid nanovatti minutis – see on üks miljardik vatist. Kuigi mitte kõik ei saa olla nii tõhusad, saavad paljud energiatarbimiseks hakkama vatti murdosaga. See muudab need ideaalselt sobivaks seadmetele, mis töötavad piiratud aku laetusega.

Mikrokontrolleri ajalugu

Esimene mikrokontroller loodi 1971. aastal, kuigi esimese mikrokontrolleri müügiks jõudmine võttis aega kuni 1974. aastani. Sellel oli lihtsam seadistus kui tänapäevastel ja see oli spetsiaalselt loodud manussüsteemide jaoks. Eriti Jaapani tootjad võtsid selle tehnoloogia kasutusele ja hakkasid neid autodele valmistama. Nad leidsid kasutust auto meelelahutuses, automaatsetes või anduritega juhitavates klaasipuhastites, elektroonilistes lukkudes, armatuurlaudades ja mootori juhtseadistes.

Näpunäide: kaasaegsel keskmise turuga autol on tõenäoliselt umbes 30 erinevat mikrokontrollerit. Mõned leiate ka pesumasinatest, ahjudest, telefonidest ja sisetelefonisüsteemidest.

Varasematel mudelitel oli tugevalt piiratud nende kustutamise ja ümberkirjutamise lihtsus ning neid polnud ka lihtne valmistada. Sellest ajast alates pole see enam probleemiks olnud – alates 1993. aastast, mil mikrokontrolleritesse lisati uut tüüpi mälud, on nende valmistamine muutunud oluliselt odavamaks. Enamiku mudelite tootmine maksab vaid paar senti – ja olenevalt eripärast müüakse umbes dollari eest.

Tänapäeval kasutatakse mikrokontrollereid ka väljaspool spetsiaalseid manussüsteeme – need on populaarsed hobiinseneride seas, kes naudivad nendega nokitsemist. Mõne konkreetse mudeli puhul on neile ja nende võimalikele kasutusviisidele pühendatud isegi terved veebikogukonnad.

Järeldus

Mikrokontroller on väike protsessor. Neid kasutatakse tavaliselt millegi konkreetse juhtimiseks, näiteks klaasipuhastite lubamiseks, kui tuvastatakse vesi. Need on tavaliselt täiesti automaatsed, ei vaja kaugjuhtimispulti üldotstarbelisest CPU-st, kuigi nad võivad anda tagasisidet mõne lihtsa telemeetria abil. Nagu nimigi ütleb, kipuvad mikrokontrollerid olema füüsiliselt väikesed.

Neil on ka väike võimsustarve ja madal hinnasilt. Kui varased mudelid kippusid oma spetsiifiliste funktsioonide jaoks lukustama, saab tänapäevaseid mikrokontrollereid üldiselt ümber programmeerida, kuigi sageli on vaja spetsiaalset riistvara. See programmeeritavus võimaldab kogukonnal, kes naudib nende kallal nokitsemist ja nende kasutamist ebatavalisel viisil.