Mikrokontrollerit

Mikrokontrollerit ovat pienikokoisia, integroidun piirin peruslaitteita, jotka on suunniteltu ohjaamaan yksittäisiä, usein pienimuotoisia järjestelmiä. Ne yhdistävät suoritinytimen, muistia sekä oheislaitteita ja antureita samalle sirulle, jotta laite voi suorittaa määriteltyjä tehtäviä itsenäisesti ilman ulkoisia prosessoreita.

Tyypillinen rakenne sisältää CPU:n, RAM-muistin, flash- tai ROM-muistin sekä monenlaisia perifeerisiä laitteita kuten ajastimet, analogiset konvertterit (ADC/DAC), sekä erilaisia liitäntöjä: UART, SPI, I2C, USB tai CAN, monia portteja sekä digitaalisia I/O-pinnejä.

Mikrokontrollerit eroavat mikroprosessorista siinä, että ne ovat kokonaisina ratkaisuina yhdessä paketissa ja suunniteltu pieniin, reaaliaikaisiin sovelluksiin. Niitä käytetään esimerkiksi mittaus- ja ohjaussovelluksissa, kodin laitteissa, autojen hallintajärjestelmissä sekä teollisissa ohjausjärjestelmissä, joissa kustannukset, virrankulutus ja vasteaika ovat tärkeitä.

Kehitys ja ohjelmointi: yleisimpiä ohjelmointikieliä ovat C ja C++, joskus assembly. Työkaluina käytetään integroitua kehitysympäristöä (IDE) ja rakennusputkia; ohjelmointi tapahtuu tyypillisesti flashiin, bootloaderin kautta. Debuggaus tapahtuu usein JTAG- tai SWD-rajapinnoilla.

Suosittuja arkkitehtuureja ovat esimerkiksi ARM Cortex-M -perheet (M0–M7), AVR, PIC, MSP430 sekä Renesas RL78. Arviointi perustuu muistimäärään, suorituskykyyn, virrankulutukseen, integraation tarvetta ja ympäristövaatimuksia. Energiansäästötilat kuten sleep- ja low-power modes mahdollistavat pitkän toiminnan paristoilla.

Historia: Mikrokontrollerit kehittyivät 1970-luvulla; tunnettuja varhaisia malleja ovat Intel 8048/8051 ja PIC-sarjat, joiden ympärille rakennettiin laajasti uusi integroitujen ohjaimien perinne.