Kas ir mikrokontrolleris?

Mikrokontrolleris jeb saīsināti MCU ir dators, kas novietots uz integrālās shēmas mikroshēmas. Mikrokontrolleri nav datori tādā nozīmē, ka tie darbojas tāpat kā klēpjdators vai spēļu dators. Tajos ir viens vai vairāki centrālie procesori, to atmiņa un ievades/izvades savienotāji, taču nekas cits kā OS vai lietotāja saskarne.

To galvenie saskarnes elementi ir slēdži, gaismas diodes vai sensori. Viņiem ir ierobežotas programmas, kuras viņi var darbināt ar to, kas ietilps viņu iebūvētajā atmiņā — ir dārgi un neefektīvi pievienot papildu atmiņu, tāpēc jebkuram darbam ir jāietilpst pieejamajā mikroshēmas atmiņā. Mikrokontrolleri tiek izmantoti iegultām lietojumprogrammām, nevis personālajiem datoriem. Tas nozīmē, ka tie kalpo konkrētam, īpašam mērķim plašākā elektronikas sistēmā.

Padoms: salīdziniet mikrokontrollera funkciju ar zobrata funkciju mašīnā. Tā vietā, lai būtu tieši pieejama lietotājam, tā mierīgi pilda savu mērķi – nodrošināt sistēmas, kurā tā darbojas, nevainojamu darbību.

Mikrokontrolleri ir līdzīgi SoC vai System-on-a-chips. SoC ir nedaudz sarežģītāki, taču tie var parādīties kopā – SoC, piemēram, var kontrolēt ārējos mikrokontrollerus, kas savienoti, izmantojot mātesplati. Atšķirībā no mikrokontrolleriem, SoC parasti ir pievienoti kāda veida GPU un tīkla savienojamības rīki ( piemēram, Wi-Fi interfeiss ).

Mikrokontrolleri reālajā pasaulē

Viena no to galvenajām iezīmēm ir tāda, ka tiem netiek tieši piekļūts, bet tie tiek automātiski kontrolēti lielākās sistēmās. Tās var atrasties automašīnas borta datorā, elektroinstrumentos vai pat medicīnas ierīcēs. Mikrokontrolleri var būt dažāda izmēra, taču tie ir mazi, ļaujot tos ievietot mazās ierīcēs.

Tos var arī uzbūvēt tā, lai tie patērē neticami maz enerģijas – sēžot dīkstāvē vai gaidot ievadi; ir iespējams izveidot mikrokontrollerus, kas patērē tikai nanovatu minūtē – tā ir viena miljardā daļa no vata. Lai gan ne visi var būt tik efektīvi, daudzi iztiek ar vata daļām enerģijas patēriņam. Tas padara tos ideāli piemērotus ierīcēm, kas darbojas ar ierobežotu akumulatora uzlādi.

Mikrokontrollera vēsture

Pirmais mikrokontrolleris tika izveidots 1971. gadā, lai gan pagāja līdz 1974. gadam, līdz pirmais mikrokontrolleris kļuva komerciāli pieejams. Tam bija vienkāršāka iestatīšana nekā mūsdienu, un tā tika īpaši izstrādāta iegultajām sistēmām. Īpaši japāņu ražotāji paņēma tehnoloģiju un sāka tos ražot automašīnām. Viņi atrada izmantošanu automašīnu izklaidēs, automatizētos vai ar sensoru vadāmos vējstiklu tīrītājus, elektroniskās slēdzenes, paneļus un dzinēja vadības ierīces.

Padoms. Mūsdienīgai vidēja tirgus automašīnai, visticamāk, būs aptuveni 30 dažādi mikrokontrolleri. Dažus varat atrast arī veļas mašīnās, krāsnīs, tālruņos un domofonu sistēmās.

Sākotnējie modeļi bija ļoti ierobežoti, cik viegli tos varēja izdzēst un pārrakstīt, un arī tos nebija viegli izgatavot. Kopš tā laika tā vairs nav problēma – kopš 1993. gada, kad mikrokontrolleros tika iekļautas jauna veida atmiņas, to izgatavošana ir kļuvusi ievērojami lētāka. Lielākā daļa modeļu maksās tikai dažus centus, un tos pārdod par aptuveni dolāru atkarībā no specifikas.

Mūsdienās mikrokontrolleri tiek izmantoti arī ārpus speciālām iegultajām sistēmām – tos iecienījuši hobiji inženieri, kuriem patīk ar tiem nodarboties. Dažiem konkrētiem modeļiem ir pat veselas tiešsaistes kopienas, kas ir veltītas tiem un to iespējamajiem lietojumiem.

Secinājums

Mikrokontrolleris ir mazs procesors. Tos parasti izmanto, lai pārvaldītu kaut ko īpašu, piemēram, lai aktivizētu vējstikla tīrītājus, kad tiek atklāts ūdens. Tie parasti ir pilnībā automātiski, un tiem nav nepieciešama tālvadības pults no vispārējas nozīmes CPU, lai gan tie var atgriezt dažus vienkāršus telemetrijas datus. Kā norāda nosaukums, mikrokontrolleri mēdz būt fiziski mazi.

Viņiem ir arī mazs jaudas patēriņš un zema cenu zīme. Lai gan sākotnējie modeļi mēdza būt bloķēti to specifiskajām funkcijām, mūsdienu mikrokontrollerus parasti var pārprogrammēt, lai gan bieži ir nepieciešama īpaša aparatūra. Šī programmējamība sniedz iespēju kopienai, kurai patīk ar tiem nodarboties un tos izmantot neparastos veidos.