Vad är en mikrokontroller?

En mikrokontroller, eller MCU för kort, är en dator placerad på ett integrerat kretschip. Mikrokontroller är inte datorer i den meningen att de fungerar som en bärbar dator eller speldator. De innehåller en eller flera processorer, deras minne och in-/utgångskontakter, men inget som ett OS eller UI.

Deras huvudsakliga gränssnittselement är strömbrytare, lysdioder eller sensorer. De är begränsade i vilka program de kan köra av vad som får plats i deras inbyggda minne – det är kostsamt och ineffektivt att ansluta ytterligare minne, så vad de än är avsedda att göra måste passa in i kretsens tillgängliga minne. Mikrokontroller används för inbäddade applikationer snarare än persondatoranvändning. Det betyder att de tjänar ett specifikt, dedikerat syfte inom ett mer omfattande elektroniksystem.

Tips: Jämför funktionen hos en mikrokontroller med den hos en kugg i en maskin. Istället för att vara direkt tillgänglig för användaren, uppfyller den i tysthet sitt syfte att få systemet att fungera smidigt.

Mikrokontroller liknar SoCs eller System-on-a-chips. SoC:er är något mer sofistikerade, men de kan visas tillsammans – en SoC kan till exempel styra externa mikrokontroller anslutna via ett moderkort. Till skillnad från mikrokontroller har SoC vanligtvis någon form av GPU och nätverksanslutningsverktyg ( som ett Wi-Fi-gränssnitt) kopplade.

Mikrokontroller i den verkliga världen

En av deras definierande egenskaper är att de inte nås direkt utan kontrolleras automatiskt i större system. De kan finnas i bilens inbyggda dator, elverktyg eller till och med medicinsk utrustning. Mikrokontroller kan variera i storlek men vara små, vilket gör det möjligt att placera dem i små enheter.

De kan också byggas på ett sådant sätt att de förbrukar otroligt lite ström – medan de sitter sysslolösa eller väntar på input; det är möjligt att bygga mikrokontroller som förbrukar så lite som en nanowatt per minut – det är en miljarddels watt. Även om inte alla kan vara så effektiva, nöjer sig många med bråkdelar av en watt för strömförbrukning. Detta gör dem idealiska för enheter som körs på begränsade batteriladdningar.

Historien om mikrokontrollern

Den första mikrokontrollern skapades 1971, även om det tog till 1974 för den första mikrokontrollern att bli kommersiellt tillgänglig. Den hade en enklare installation än moderna och var speciellt byggd för inbyggda system. Särskilt japanska tillverkare tog upp tekniken och började tillverka dem för bilar. De fann användning i underhållning i bilen, automatiserade eller sensorstyrda vindrutetorkare, elektroniska lås, instrumentbrädor och motorkontroller.

Tips: En modern bil i mellanklassen kommer sannolikt att ha cirka 30 olika mikrokontroller. Du kan också hitta några i tvättmaskiner, ugnar, telefoner och intercomsystem.

Tidiga modeller var starkt begränsade i hur lätt de kunde raderas och skrivas om och var inte heller lätta att tillverka. Detta har sedan dess upphört att vara ett problem – sedan 1993, då en ny typ av minne ingick i mikrokontroller, har de blivit betydligt billigare att tillverka. De flesta modeller kostar bara några få cent att tillverka – och säljs för runt en dollar, beroende på detaljerna.

Nuförtiden används mikrokontroller även utanför dedikerade inbyggda system – de är populära bland hobbyingenjörer som tycker om att mixtra med dem. Vissa specifika modeller har till och med hela online-gemenskaper ägnade åt dem och deras möjliga användningsområden.

Slutsats

En mikrokontroller är en liten processor. De används vanligtvis för att hantera något specifikt som att aktivera vindrutetorkarna när vatten detekteras. De är vanligtvis helt automatiska och behöver inte fjärrkontroll från en processor för allmänt bruk, även om de kan återkoppla en del enkel telemetri. Som namnet antyder tenderar mikrokontroller att vara fysiskt små.

De har också ett litet strömförbrukning och en låg prislapp. Medan tidiga modeller tenderade att vara låsta till sin specifika funktion, kan moderna mikrokontroller i allmänhet omprogrammeras, även om specifik hårdvara ofta krävs. Denna programmerbarhet gör det möjligt för en gemenskap som tycker om att mixtra med dem och använda dem på ovanliga sätt.