Mi az a mikrokontroller?

A mikrokontroller vagy röviden MCU egy integrált áramköri chipre helyezett számítógép. A mikrokontrollerek nem számítógépek abban az értelemben, hogy úgy működnek, mint egy laptop vagy játék PC. Tartalmaznak egy vagy több CPU-t, azok memóriáját és bemeneti/kimeneti csatlakozóit, de semmi olyat, mint az operációs rendszer vagy a felhasználói felület.

Fő interfész elemeik kapcsolók, LED-ek vagy érzékelők. Korlátozottan korlátozzák, hogy milyen programokat futtathatnak, és mi fér el a beépített memóriájukban – költséges és nem hatékony a további memória csatlakoztatása, így bármit is kell tenniük, bele kell férniük a chip rendelkezésre álló memóriájába. A mikrokontrollereket személyi számítógépek helyett beágyazott alkalmazásokhoz használják. Ez azt jelenti, hogy meghatározott, dedikált célt szolgálnak egy kiterjedtebb elektronikai rendszeren belül.

Tipp: Hasonlítsa össze a mikrokontroller funkcióját egy gépben lévő fogaskerék funkciójával. Ahelyett, hogy közvetlenül elérhető lenne a felhasználó számára, csendesen teljesíti a célját, hogy a rendszert zökkenőmentesen működtesse.

A mikrokontrollerek hasonlóak az SoC-okhoz vagy a System-on-a-chipekhez. Az SoC-k valamivel kifinomultabbak, de megjelenhetnek együtt – egy SoC például vezérelheti az alaplapon keresztül csatlakoztatott külső mikrovezérlőket. A mikrokontrollerekkel ellentétben az SoC-okhoz általában valamilyen GPU és hálózati csatlakozási eszköz ( például Wi-Fi interfész ) van csatlakoztatva.

Mikrokontrollerek a való világban

Egyik meghatározó jellemzőjük, hogy nem közvetlenül, hanem automatikusan vezérelhetők a nagyobb rendszerekben. Megtalálhatók az autó fedélzeti számítógépében, elektromos szerszámaiban vagy akár orvosi eszközökben is. A mikrokontrollerek mérete különböző lehet, de kicsik lehetnek, így apró eszközökben is elhelyezhetők.

Úgy is megépíthetők, hogy hihetetlenül kevés áramot fogyasztanak – tétlenül ülve vagy a bemenetre várva; lehetséges olyan mikrokontrollereket építeni, amelyek akár egy nanowattot is fogyasztanak percenként – ez a watt egymilliárd része. Bár nem mindegyik lehet ilyen hatékony, sokan beérik a watt töredékével az energiafogyasztást. Ez ideálissá teszi őket olyan eszközökhöz, amelyek korlátozott akkumulátortöltéssel működnek.

A mikrokontroller története

Az első mikrokontrollert 1971-ben hozták létre, bár 1974-ig tartott, mire az első mikrokontroller kereskedelmi forgalomba került. A moderneknél egyszerűbb beállítást tartalmazott, és kifejezetten beágyazott rendszerekhez készült. Különösen a japán gyártók vették át a technológiát, és kezdték el autókhoz gyártani. Felhasználást találtak az autós szórakoztatásban, az automatizált vagy érzékelővel vezérelt ablaktörlőkben, az elektronikus zárakban, a műszerfalakban és a motorvezérlőkben.

Tipp: Egy modern, középkategóriás autóban valószínűleg körülbelül 30 különböző mikrokontroller lesz. Mosógépekben, sütőkben, telefonokban és kaputelefonokban is találhat néhányat.

A korai modellek erősen korlátozottak voltak abban, hogy mennyire könnyen törölhetők és újraírhatók, és gyártásuk sem volt egyszerű. Ez azóta megszűnt – 1993 óta, amikor egy új típusú memóriát is beépítettek a mikrovezérlőkbe, jelentősen olcsóbbá váltak a gyártásuk. A legtöbb modell gyártása csak néhány centbe kerül – és a sajátosságoktól függően körülbelül egy dollárért adják el.

Manapság a mikrokontrollereket dedikált beágyazott rendszereken kívül is használják – népszerűek a hobbimérnökök körében, akik szívesen bütykölnek velük. Egyes modelleknél akár teljes online közösségek is vannak, amelyeknek és lehetséges felhasználási területeinek szentelik őket.

Következtetés

A mikrokontroller egy kis processzor. Általában valami specifikus kezelésre használják, például az ablaktörlők engedélyezésére, ha víz észlelhető. Általában teljesen automatikusak, nincs szükségük általános célú CPU-ról távirányítóra, bár visszacsatolhatnak néhány egyszerű telemetriát. Ahogy a neve is sugallja, a mikrokontrollerek általában fizikailag kicsik.

Kis teljesítményfelvétellel és alacsony árcédulával is rendelkeznek. Míg a korai modellek általában a sajátos funkciójukhoz voltak zárva, a modern mikrokontrollerek általában újraprogramozhatók, bár gyakran speciális hardverre van szükség. Ez a programozhatóság lehetővé teszi egy olyan közösség számára, amely szívesen bütyköl velük és szokatlan módon használja őket.