Mikrokontrolér

Z Wikipédie

Mikrokontrolér (jednočipový mikropočítač, jednočipák, jednočip, monolit; z angl. microcontroller; tiež mcu z microcontroller unit) je špeciálny druh mikroprocesora pre zákaznícky špecifické koncové aplikácie.

Obsah

[úprava] Charakteristika

Mikrokontroléry majú popri procesorovom jadre integrované skoro všetky základné prvky ktoré mikroprocesor potrebuje k funkcii:

  • Procesorové jadro
  • Pamäť RAM
  • Pamäť s programom - vo forme ROM, EPROM (dnes už zastaralé) alebo FLASH
  • Časovače
  • vstupno-výstupné zariadenia (I/O kontroléry):
    • kontrolér sériovej komunikácie (napr. UART (RS232), I2C, SPI)
    • A/D a D/A prevodníky
    • vstupno-výstupné (I/O) porty (piny) pre všeobecné použitie (obvykle kompatibilné s úrovňami TTL)

K základnej funkcii potrebujú skutočne málo, obvykle len napájanie a zdroj hodinového signálu, obvykle vnútorný oscilátor s pripojeným vonkajším kryštálom (u moderných mikrokontrolérov býva často zabudovaný menej presný vnútorný RC-oscilátor). Pre správnu funkciu mikrokontroléra je vhodné pripojiť aj resetovací obvod, aj keď mnohé moderné mikrokontroléry ho majú už integrovaný.

[úprava] Použitie

Mikrokontroléry sa používajú najmä na jednoduché riadiace aplikácie (aj jednoduché spracovanie signálov - DSP), kde nezáleží príliš na výpočtovom výkone ale je podstatná nízka cena. Obvykle sa používajú ako zabudované zariadenia (embedded), t.j. hlavne v koncových aplikáciách. Nezriedka sa v bežných zariadeniach spotrebnej aj priemyselnej alektroniky používa väčšie množstvo špecializovaných mikrokontrolérov, napr. jeden môže riadiť sekciu motorov a aktuátorov, iný riadi display a sleduje tlačidlá, ďalší riadi celkovú funkciu, vrátane predchádzajúcich dvoch, a pod.

[úprava] Niektoré známejšie rodiny

[úprava] 8051

Vyvinutý firmou Intel ako následovník mikrokontroléra 8048 (ktorý bol jedným z prvých mikrokontrolérov). Uvedený na trh v roku 1980. Bol licensovaný veľkému množstvu firiem (zo známejších Philips, Atmel, Dallas Semiconductor, Winbond, SST a mnohé iné) a aj keď Intel ho už nevyrába, je naďalej vyrábaný v množstve klonov a variánt. Je aj mimoriadne populárny ako riadiace jadro mnohých ASIC obvodov.

[úprava] PIC

Firma Microchip odkúpila jadro PIC od krachujúcej firmy General Instruments a ďalej ho vyvíjal. Vyznačuje sa mimoriadne jednoduchou štruktúrou a malým množstvom inštrukcií, prečo je nesprávne označovaný ako RISC. Vyrába sa v niekoľkých rodinách - PIC12, PIC16, PIC17, PIC18, dsPIC - líšiacich sa výkonom, avšak s podobnou inštrukčnou sadou. Významnou črtou mikrokontrolérov PIC je ich nízka spotreba, najmä pri malých pracovných frekvenciách.

[úprava] AVR

Vyvinutý nórskou pobočkou firmy Atmel koncom deväťdesiatych rokov ako jeden z mála nových mikrokontrolérov posledných dvoch desaťročí. Aj keď sa jedná o 8-bitové jadro, bolo vyvíjané s ohľadom na ľahkú programovateľnosť v jazyku C a nesie znaky procesorov typu RISC. Vďaka pomerne vysokému výkonu, pomerne veľkému množstvu variánt s množstvom zabudovaných periférií a priaznivej cene pri nízkych objemoch nadobudol veľkú popularitu.

[úprava] Z8

Spoločnosť Zilog modifikovala svoj legendárny 8-bitový mikroprocesor Z80 do podoby mikrokontrolérov s označením Z8.

[úprava] MPS430

Rad mikrokontrolérov spoločnosti Texas Instruments so 16-bitovými prvkami a pomerne nízkou spotrebou.


[úprava] HC(S)12

Rad mikrokontrolérov spoločnosti Freescale(predtým Motorola).

[úprava] ARM

Legendárny 32-bitový mikroprocesor pochádzajúci od spoločnosti Acorn je v poslednom čase využívaný niekoľkými desiatkami výrobcov aj ako jadro výkonných mikrokontrolérov a obvodov typu SoC.


[úprava] Výrobcovia

  • Intel - postupne sa výroby mikrokontrolérov vzdáva
  • Atmel
  • Philips
  • Winbond
  • Dallas/Maxim
  • STM
  • Microchip
  • Freescale
  • Zilog
  • Texas Instruments
  • Renesas
  • Toshiba
  • Fujitsu
  • Sharp
  • EM Marin