mikroohjaimesta

Mikroohjaimesta (mikro-ohjain) on pienikokoinen integroitu piiri, joka sisältää suorittimen, muistin sekä useita oheislaitteita yhdessä paketissa. Mikro-ohjaimet on suunniteltu sulautettuihin järjestelmiin, joissa kohtuullinen suorituskyky, pienikokoinen tilavaatimus ja alhainen virrankulutus ovat keskeisiä. Ne voivat toimia itsenäisesti tai yhdessä muiden komponenttien kanssa ja ovat tärkeitä monien kodin, teollisuuden ja ajoneuvojen ohjausjärjestelmien toteutuksissa.

Tyypillinen mikroohjaimen arkkitehtuuri sisältää CPU-ytimen, muistin (ROM/Flash sekä RAM), sekä runsaasti sisään- ja ulostuloliitäntöjä. Siinä on usein ajastimet, mittaus- tai muunnintoiminnot (esimerkiksi ADC, joskus DAC), sekä sarjaliikenne- ja verkkoliitännät (UART, SPI, I2C, USB). Joillakin perheillä on Harvard-arkkitehtuuri, toisilla Von Neumann -malli, ja ohjelmisto tallennetaan yleensä Flash-muistiin.

Ohjelmointi tapahtuu yleisimmin C- tai C++-kielellä, joskus assemblylla. Kehitystyökalut koostuvat käännönohjelmasta, debuggerista sekä in-system programming -rajapinnoista (esim. JTAG, SWD). Monissa tapauksissa ohjelmisto tallennetaan suoraan mikro-ohjaimen sisäiseen Flash-muistiin, ja bootloader mahdollistaa firmware-päivitykset ilman erillistä laitteistoa.

Sovelluskohteita ovat esimerkiksi kodin laitteet, teollisuus- ja automaatiojärjestelmät sekä IoT-ratkaisut. Mikroohjaimia käytetään laajalti, koska ne tarjoavat kohtuullisen suorituskyvyn, pienen koon ja alhaisen hinnan sekä mahdollisuuden toteuttaa sulautettuja toimintoja pienessä tehonkulutuksessa.

Suunnittelussa yleisiä perheitä ovat Atmel AVR, Microchip PIC ja ARM Cortex-M -perheet (esimerkiksi STMicroelectronicsin STM32). ESP32- ja ESP8266-sarjat ovat suosittuja niiden sisäisten langattomien yhteyksien vuoksi.

Valinta riippuu projektin vaatimuksista, kuten suorituskyvystä, muistista, energiankulutuksesta sekä kehitystyökalujen saatavuudesta ja tuesta. Keskeisiä kriteerejä ovat yhteensopivuus ekosysteemin kanssa, projektin tarpeet sekä pitkä elinkaari ja huolto.