Mikä on mikro-ohjain?

Mikro-ohjain tai lyhyesti MCU on tietokone, joka on sijoitettu integroidun piirin piiriin. Mikro-ohjaimet eivät ole tietokoneita siinä mielessä, että ne toimivat kuten kannettava tietokone tai pelitietokone. Ne sisältävät yhden tai useamman suorittimen, niiden muistin ja tulo/lähtöliittimet, mutta eivät mitään kuten käyttöjärjestelmä tai käyttöliittymä.

Niiden tärkeimmät liitäntäelementit ovat kytkimet, LEDit tai anturit. Heidän sisäiseen muistiin mahtuvien ohjelmien määrä on rajallinen – lisämuistin liittäminen on kallista ja tehotonta, joten minkä tahansa niiden on tarkoitus mahtua sirun käytettävissä olevaan muistiin. Mikro-ohjaimia käytetään sulautettuihin sovelluksiin henkilökohtaisen tietokoneen käytön sijaan. Tämä tarkoittaa, että ne palvelevat erityistä tarkoitusta laajemmassa elektroniikkajärjestelmässä.

Vinkki: Vertaa mikro-ohjaimen toimintaa koneen hammaspyörän toimintaan. Sen sijaan, että se olisi suoraan käyttäjän ulottuvilla, se täyttää hiljaisesti tehtävänsä saada järjestelmästä toimimaan sujuvasti.

Mikro-ohjaimet ovat samanlaisia ​​kuin SoC:t tai System-on-a-chips. SoC:t ovat hieman kehittyneempiä, mutta ne voivat esiintyä yhdessä – SoC voi esimerkiksi ohjata emolevyn kautta kytkettyjä ulkoisia mikro-ohjaimia. Toisin kuin mikro-ohjaimissa, SoC:issa on yleensä jonkinlainen GPU- ja verkkoyhteystyökalut ( kuten Wi-Fi-liitäntä ).

Mikro-ohjaimet todellisessa maailmassa

Yksi niiden määrittelevistä ominaisuuksista on, että niihin ei päästä suoraan, vaan niitä ohjataan automaattisesti suuremmissa järjestelmissä. Niitä saattaa löytyä auton ajotietokoneesta, sähkötyökaluista tai jopa lääketieteellisistä laitteista. Mikro-ohjaimet voivat olla kooltaan erilaisia, mutta ne voivat olla pieniä, joten ne voidaan sijoittaa pieniin laitteisiin.

Ne voidaan myös rakentaa niin, että ne kuluttavat uskomattoman vähän virtaa – istuessaan toimettomana tai odottaessaan syöttöä; on mahdollista rakentaa mikrokontrollereita, jotka kuluttavat vain nanowatin minuutissa – se on yksi miljardisosa watista. Vaikka kaikki eivät voi olla näin tehokkaita, monet tyytyvät virrankulutukseen watin murto-osilla. Tämä tekee niistä ihanteellisia laitteille, jotka toimivat rajoitetulla akkulatauksella.

Mikro-ohjaimen historia

Ensimmäinen mikro-ohjain luotiin vuonna 1971, mutta kesti vuoteen 1974, ennen kuin ensimmäinen mikro-ohjain oli kaupallisesti saatavilla. Siinä oli yksinkertaisempi asennus kuin nykyaikaisissa, ja se oli erityisesti suunniteltu sulautettuja järjestelmiä varten. Varsinkin japanilaiset valmistajat ottivat tekniikan käyttöön ja alkoivat valmistaa niitä autoihin. He löysivät käyttöä auton viihteessä, automaattisissa tai anturiohjatuissa tuulilasinpyyhkimissä, elektronisissa lukoissa, kojelaudoissa ja moottorin ohjaimissa.

Vinkki: Nykyaikaisessa keskihintaisessa autossa on todennäköisesti noin 30 erilaista mikro-ohjainta. Löydät joitain myös pesukoneista, uuneista, puhelimista ja sisäpuhelinjärjestelmistä.

Varhaiset mallit olivat voimakkaasti rajoitettuja sen suhteen, kuinka helposti ne voitiin pyyhkiä ja kirjoittaa uudelleen, eikä niitä myöskään ollut helppo valmistaa. Tämä on sittemmin lakannut olemasta ongelma – vuodesta 1993 lähtien, jolloin mikrokontrollereihin sisällytettiin uudentyyppinen muisti, niiden valmistaminen on tullut huomattavasti halvemmaksi. Useimmat mallit maksavat vain muutaman sentin valmistaa – ja myydään noin dollarilla, ominaisuuksista riippuen.

Nykyään mikro-ohjaimia käytetään myös omistettujen sulautettujen järjestelmien ulkopuolella – ne ovat suosittuja harrastusinsinöörien keskuudessa, jotka nauttivat niiden parissa puuhailusta. Joissakin malleissa on jopa kokonaisia ​​verkkoyhteisöjä, jotka on omistettu niille ja niiden mahdollisille käyttötarkoituksille.

Johtopäätös

Mikro-ohjain on pieni prosessori. Niitä käytetään yleensä hallitsemaan jotain erityistä, kuten tuulilasinpyyhkimien käyttöönottoa, kun vettä havaitaan. Ne ovat yleensä täysin automaattisia, eivätkä tarvitse kauko-ohjainta yleiskäyttöisestä prosessorista, vaikka ne voivat antaa palautetta yksinkertaisista telemetriasta. Kuten nimestä voi päätellä, mikro-ohjaimet ovat yleensä fyysisesti pieniä.

Niissä on myös pieni tehonotto ja alhainen hintalappu. Vaikka aikaisemmissa malleissa oli tapana olla lukittu tiettyihin toimintoihinsa, nykyaikaiset mikro-ohjaimet voidaan yleensä ohjelmoida uudelleen, vaikka usein vaaditaan erityisiä laitteita. Tämä ohjelmoitavuus mahdollistaa yhteisön, joka nauttii niiden parissa työskentelemisestä ja niiden käyttämisestä epätavallisilla tavoilla.