Що таке мікроконтролер?

Мікроконтролер, або скорочено MCU, — це комп’ютер, розміщений на мікросхемі інтегральної схеми. Мікроконтролери не є комп’ютерами в тому сенсі, що вони працюють як ноутбук або ігровий ПК. Вони містять один або кілька ЦП, їхню пам’ять і роз’єми введення/виведення, але нічого схожого на ОС чи інтерфейс користувача.

Їх основними елементами інтерфейсу є перемикачі, світлодіоди або датчики. Вони обмежені тим, які програми вони можуть запускати, тим, що поміщається у їх вбудованій пам’яті – дорого та неефективно під’єднувати додаткову пам’ять, тому все, що вони мають робити, має поміститись у доступну пам’ять чіпа. Мікроконтролери використовуються для вбудованих програм, а не для використання персонального комп’ютера. Це означає, що вони служать певній конкретній меті в рамках більшої електронної системи.

Порада. Порівняйте функцію мікроконтролера з роботою шестерні машини. Замість того, щоб бути безпосередньо доступним для користувача, він тихо виконує свою мету, забезпечуючи безперебійну роботу системи.

Мікроконтролери схожі на SoC або системи на чіпі. SoC є дещо складнішими, але вони можуть з’являтися разом – SoC може, наприклад, керувати зовнішніми мікроконтролерами, підключеними через материнську плату. На відміну від мікроконтролерів, процесори SoC зазвичай мають певний графічний процесор і інструменти підключення до мережі ( наприклад, інтерфейс Wi-Fi ).

Мікроконтролери в реальному світі

Однією з їхніх визначальних характеристик є те, що доступ до них не здійснюється безпосередньо, а автоматично контролюється у великих системах. Їх можна знайти в бортовому комп’ютері автомобіля, електроінструментах або навіть медичних приладах. Мікроконтролери можуть бути різного розміру, але бути невеликими, що дозволяє розміщувати їх у крихітних пристроях.

Вони також можуть бути побудовані таким чином, щоб вони споживали неймовірно мало електроенергії – коли вони простоюють або чекають введення; можна створювати мікроконтролери, які споживають лише нановат за хвилину – це одна мільярдна частка вата. Хоча не всі можуть бути такими ефективними, багато хто обходиться частками ват для споживання електроенергії. Це робить їх ідеальними для пристроїв, які працюють з обмеженим зарядом акумулятора.

Історія мікроконтролера

Перший мікроконтролер був створений у 1971 році, хоча до 1974 року перший мікроконтролер був комерційно доступний. Він відрізнявся більш простою установкою, ніж сучасні, і був спеціально створений для вбудованих систем. Особливо японські виробники підхопили технологію і почали виготовляти їх для автомобілів. Вони знайшли застосування в автомобільних розвагах, автоматизованих чи керованих датчиками склоочисниках, електронних замках, приладових панелях і елементах керування двигуном.

Порада: сучасний автомобіль середнього класу, ймовірно, матиме близько 30 різних мікроконтролерів. Ви також можете знайти деякі в пральних машинах, духовках, телефонах і домофонах.

Ранні моделі були сильно обмежені щодо того, наскільки легко їх можна було стерти та переписати, а також були непрості у виготовленні. З тих пір це перестало бути проблемою - з 1993 року, коли новий тип пам'яті був включений в мікроконтролери, вони стали значно дешевшими у виробництві. Виробництво більшості моделей коштуватиме лише кілька центів, а продаватиметься приблизно за долар, залежно від особливостей.

Зараз мікроконтролери також використовуються поза спеціальними вбудованими системами – вони популярні серед інженерів-любителів, яким подобається возитися з ними. Деякі конкретні моделі навіть мають цілі онлайн-спільноти, присвячені їм та їх можливому використанню.

Висновок

Мікроконтролер - це невеликий процесор. Зазвичай вони використовуються для керування чимось конкретним, наприклад, увімкненням склоочисників у разі виявлення води. Як правило, вони повністю автоматичні, не потребують дистанційного керування від ЦП загального призначення, хоча можуть передавати прості дані телеметрії. Як випливає з назви, мікроконтролери, як правило, фізично малі.

Вони також мають малу споживану потужність і низьку ціну. У той час як ранні моделі, як правило, були прив’язані до своїх конкретних функцій, сучасні мікроконтролери, як правило, можна перепрограмувати, хоча часто потрібне спеціальне обладнання. Ця можливість програмування дає змогу спільноті, яка із задоволенням майструє з ними та використовує їх незвичними способами.