Quest-ce quun microcontrôleur ?

Un microcontrôleur, ou MCU en abrégé, est un ordinateur placé sur une puce de circuit intégré. Les microcontrôleurs ne sont pas des ordinateurs dans le sens où ils fonctionnent comme un ordinateur portable ou un PC de jeu. Ils contiennent un ou plusieurs processeurs, leur mémoire et des connecteurs d'entrée/sortie, mais rien de tel qu'un système d'exploitation ou une interface utilisateur.

Leurs principaux éléments d'interface sont des interrupteurs, des LED ou des capteurs. Ils sont limités dans les programmes qu'ils peuvent exécuter par ce qui tient sur leur mémoire embarquée - il est coûteux et inefficace d'attacher de la mémoire supplémentaire, donc tout ce qu'ils sont censés faire doit tenir sur la mémoire disponible de la puce. Les microcontrôleurs sont utilisés pour les applications embarquées plutôt que pour l'utilisation d'un ordinateur personnel. Cela signifie qu'ils servent un objectif spécifique et dédié au sein d'un système électronique plus étendu.

Astuce : comparez la fonction d'un microcontrôleur à celle d'un rouage dans une machine. Plutôt que d'être directement accessible à l'utilisateur, il remplit tranquillement son objectif de faire fonctionner le système dans lequel il se trouve.

Les microcontrôleurs sont similaires aux SoC ou aux System-on-a-chips. Les SoC sont un peu plus sophistiqués, mais ils peuvent apparaître ensemble - un SoC peut, par exemple, contrôler des microcontrôleurs externes connectés via une carte mère. Contrairement aux microcontrôleurs, les SoC sont généralement équipés d'outils de connectivité GPU et réseau ( tels qu'une interface Wi-Fi ).

Les microcontrôleurs dans le monde réel

L'une de leurs caractéristiques déterminantes est qu'elles ne sont pas accessibles directement mais contrôlées automatiquement dans les systèmes plus importants. Ils peuvent se trouver dans l'ordinateur de bord d'une voiture, des outils électriques ou même des appareils médicaux. Les microcontrôleurs peuvent varier en taille mais être petits, ce qui permet de les placer dans de minuscules appareils.

Ils peuvent également être construits de telle sorte qu'ils consomment incroyablement peu d'énergie - lorsqu'ils sont inactifs ou en attente d'une entrée ; il est possible de construire des microcontrôleurs qui consomment aussi peu qu'un nanowatt par minute, c'est-à-dire un milliardième de watt. Bien que tous ne puissent pas être aussi efficaces, beaucoup se contentent de fractions de watt pour la consommation d'énergie. Cela les rend parfaitement adaptés aux appareils qui fonctionnent avec des charges de batterie limitées.

L'histoire du microcontrôleur

Le premier microcontrôleur a été créé en 1971, mais il a fallu attendre 1974 pour que le premier microcontrôleur soit disponible dans le commerce. Il présentait une configuration plus simple que les modèles modernes et a été spécialement conçu pour les systèmes embarqués. Les fabricants japonais, en particulier, ont repris la technologie et ont commencé à les fabriquer pour les voitures. Ils ont trouvé une utilisation dans le divertissement embarqué, les essuie-glaces automatisés ou contrôlés par capteur, les serrures électroniques, les tableaux de bord et les commandes du moteur.

Astuce : Une voiture moderne de milieu de gamme aura probablement environ 30 microcontrôleurs différents. Vous pouvez également en trouver dans les machines à laver, les fours, les téléphones et les systèmes d'interphone.

Les premiers modèles étaient fortement limités dans la facilité avec laquelle ils pouvaient être effacés et réécrits et n'étaient pas non plus faciles à fabriquer. Cela a depuis cessé d'être un problème - depuis 1993, lorsqu'un nouveau type de mémoire a été inclus dans les microcontrôleurs, ils sont devenus beaucoup moins chers à fabriquer. La plupart des modèles ne coûteront que quelques centimes à fabriquer – et se vendront environ un dollar, selon les spécificités.

De nos jours, les microcontrôleurs sont également utilisés en dehors des systèmes embarqués dédiés - ils sont populaires auprès des ingénieurs amateurs qui aiment bricoler avec eux. Certains modèles spécifiques ont même des communautés en ligne entières qui leur sont consacrées et leurs utilisations possibles.

Conclusion

Un microcontrôleur est un petit processeur. Ils sont généralement utilisés pour gérer quelque chose de spécifique, comme activer les essuie-glaces lorsque de l'eau est détectée. Ils sont généralement entièrement automatiques et ne nécessitent pas de télécommande à partir d'un processeur à usage général, bien qu'ils puissent renvoyer une simple télémétrie. Comme leur nom l'indique, les microcontrôleurs ont tendance à être physiquement petits.

Ils ont également une faible consommation d'énergie et un prix modique. Alors que les premiers modèles avaient tendance à être verrouillés sur leur fonction spécifique, les microcontrôleurs modernes peuvent généralement être reprogrammés, bien qu'un matériel spécifique soit souvent requis. Cette programmabilité permet à une communauté qui aime les bricoler et les utiliser de manière inhabituelle.