Čo je mikrokontrolér?

Mikrokontrolér alebo skrátene MCU je počítač umiestnený na čipe integrovaného obvodu. Mikrokontroléry nie sú počítače v tom zmysle, že fungujú ako notebook alebo herný počítač. Obsahujú jeden alebo viac procesorov, ich pamäť a vstupné/výstupné konektory, ale nič také ako OS alebo UI.

Ich hlavnými prepojovacími prvkami sú spínače, LED diódy alebo senzory. Sú obmedzené v tom, aké programy môžu spustiť, tým, čo sa zmestí do ich zabudovanej pamäte – je nákladné a neefektívne pripojiť ďalšiu pamäť, takže čokoľvek, na čo majú robiť, sa musí zmestiť do dostupnej pamäte čipu. Mikrokontroléry sa používajú skôr na vstavané aplikácie ako na používanie osobných počítačov. To znamená, že slúžia na špecifický účel v rámci rozsiahlejšieho elektronického systému.

Tip: Porovnajte funkciu mikrokontroléra s funkciou ozubeného kolieska v stroji. Namiesto toho, aby bola priamo prístupná používateľovi, potichu plní svoj účel, aby systém, na ktorom je, fungoval hladko.

Mikrokontroléry sú podobné ako SoC alebo System-on-a-chips. SoC sú o niečo sofistikovanejšie, ale môžu sa objaviť spolu – SoC môže napríklad ovládať externé mikrokontroléry pripojené cez základnú dosku. Na rozdiel od mikrokontrolérov majú SoC zvyčajne pripojenú nejakú formu GPU a nástrojov na pripojenie k sieti ( napríklad rozhranie Wi-Fi ).

Mikrokontroléry v reálnom svete

Jednou z ich definujúcich vlastností je, že nie sú prístupné priamo, ale sú automaticky riadené vo väčších systémoch. Možno ich nájsť v palubnom počítači auta, elektrickom náradí alebo dokonca v lekárskych prístrojoch. Mikrokontroléry môžu mať rôznu veľkosť, ale môžu byť malé, čo umožňuje ich umiestnenie do malých zariadení.

Môžu byť tiež postavené tak, že spotrebúvajú neuveriteľne málo energie – pri nečinnosti alebo čakaní na vstup; je možné vytvoriť mikrokontroléry, ktoré spotrebujú len nanowatt za minútu – to je jedna miliardtina wattu. Aj keď nie všetky môžu byť také efektívne, mnohé si vystačia so spotrebou energie zlomkom wattu. Vďaka tomu sú ideálne pre zariadenia s obmedzeným nabitím batérie.

História mikrokontroléra

Prvý mikrokontrolér bol vytvorený v roku 1971, hoci to trvalo až do roku 1974, kým bol prvý mikrokontrolér komerčne dostupný. Vyznačoval sa priamočiarejším nastavením ako moderné a bol špeciálne vytvorený pre vstavané systémy. Technológie sa chopili najmä japonskí výrobcovia a začali ich vyrábať pre autá. Využitie našli v automobilovej zábave, automatických alebo senzormi ovládaných stieračoch čelného skla, elektronických zámkoch, prístrojových doskách a ovládačoch motora.

Tip: Moderné auto strednej triedy bude mať pravdepodobne asi 30 rôznych mikrokontrolérov. Niektoré nájdete aj v práčkach, rúrach, telefónoch a interkomových systémoch.

Prvé modely boli silne obmedzené v tom, ako ľahko sa dali vymazať a prepísať, a nebolo ľahké ich ani vyrobiť. Odvtedy to prestalo byť problémom – od roku 1993, keď bol do mikrokontrolérov zaradený nový typ pamätí, ich výroba výrazne zlacnela. Výroba väčšiny modelov bude stáť len niekoľko centov – a predávajú sa za približne dolár, v závislosti od špecifikácií.

V súčasnosti sa mikrokontroléry používajú aj mimo vyhradených vstavaných systémov – sú obľúbené u hobby inžinierov, ktorí sa s nimi radi pletú. Niektorým konkrétnym modelom sa dokonca venujú celé online komunity a ich možné využitie.

Záver

Mikrokontrolér je malý procesor. Zvyčajne sa používajú na správu niečoho špecifického, ako je napríklad aktivácia stieračov čelného skla, keď je detekovaná voda. Zvyčajne sú úplne automatické, nepotrebujú diaľkové ovládanie z univerzálneho CPU, aj keď môžu spätne poskytovať nejakú jednoduchú telemetriu. Ako už názov napovedá, mikrokontroléry bývajú fyzicky malé.

Majú tiež malý príkon a nízku cenu. Zatiaľ čo skoré modely mali tendenciu byť viazané na svoju špecifickú funkciu, moderné mikrokontroléry je možné vo všeobecnosti preprogramovať, hoci sa často vyžaduje špecifický hardvér. Táto programovateľnosť umožňuje komunite, ktorá sa s nimi baví a používa ich nezvyčajným spôsobom.