Cosè un microcontrollore?

Un microcontrollore, o MCU in breve, è un computer posizionato su un chip di circuito integrato. I microcontrollori non sono computer nel senso che funzionano come un laptop o un PC da gioco. Contengono una o più CPU, la loro memoria e connettori di ingresso/uscita, ma niente come un sistema operativo o un'interfaccia utente.

I loro principali elementi di interfaccia sono interruttori, LED o sensori. Sono limitati nei programmi che possono eseguire da ciò che si adatta alla loro memoria integrata: è costoso e inefficiente collegare memoria aggiuntiva, quindi qualunque cosa debbano fare deve adattarsi alla memoria disponibile del chip. I microcontrollori vengono utilizzati per applicazioni integrate piuttosto che per l'uso di personal computer. Ciò significa che servono a uno scopo specifico e dedicato all'interno di un sistema elettronico più esteso.

Suggerimento: confronta la funzione di un microcontrollore con quella di un ingranaggio in una macchina. Piuttosto che essere direttamente accessibile all'utente, soddisfa silenziosamente il suo scopo di far funzionare senza problemi il sistema in cui si trova.

I microcontrollori sono simili ai SoC o ai System-on-a-chip. I SoC sono in qualche modo più sofisticati, ma possono apparire insieme: un SoC potrebbe, ad esempio, controllare microcontrollori esterni collegati tramite una scheda madre. A differenza dei microcontrollori, i SoC di solito hanno una qualche forma di GPU e strumenti di connettività di rete ( come un'interfaccia Wi-Fi ) collegati.

Microcontrollori nel mondo reale

Una delle loro caratteristiche distintive è che non sono accessibili direttamente ma controllati automaticamente in sistemi più grandi. Potrebbero essere trovati nel computer di bordo di un'auto, negli utensili elettrici o persino nei dispositivi medici. I microcontrollori possono avere dimensioni variabili ma essere piccoli, rendendo possibile il loro posizionamento in dispositivi minuscoli.

Possono anche essere costruiti in modo tale da consumare incredibilmente poca energia, mentre sono inattivi o in attesa di input; è possibile costruire microcontrollori che consumano appena un nanowatt al minuto, ovvero un miliardesimo di watt. Sebbene non tutti possano essere così efficienti, molti si accontentano di frazioni di watt per il consumo energetico. Questo li rende ideali per i dispositivi che funzionano con una carica della batteria limitata.

La storia del microcontrollore

Il primo microcontrollore è stato creato nel 1971, anche se ci sono voluti fino al 1974 perché il primo microcontrollore fosse disponibile in commercio. Presentava una configurazione più semplice rispetto a quelle moderne ed era stato creato appositamente per i sistemi embedded. Soprattutto i produttori giapponesi hanno raccolto la tecnologia e hanno iniziato a realizzarli per le auto. Hanno trovato impiego nell'intrattenimento in auto, tergicristalli automatizzati o controllati da sensori, serrature elettroniche, cruscotti e controlli del motore.

Suggerimento: un'auto moderna di fascia media avrà probabilmente circa 30 microcontrollori diversi. Puoi anche trovarne alcuni in lavatrici, forni, telefoni e sistemi di interfono.

I primi modelli erano fortemente limitati nella facilità con cui potevano essere cancellati e riscritti e non erano nemmeno facili da produrre. Da allora questo ha cessato di essere un problema: dal 1993, quando un nuovo tipo di memoria è stato incluso nei microcontrollori, sono diventati molto più economici da realizzare. La maggior parte dei modelli costerà solo pochi centesimi per la produzione e la vendita per circa un dollaro, a seconda delle specifiche.

Al giorno d'oggi, i microcontrollori vengono utilizzati anche al di fuori di sistemi integrati dedicati: sono popolari tra gli ingegneri per hobby che amano armeggiare con loro. Alcuni modelli specifici hanno persino intere comunità online dedicate a loro e ai loro possibili usi.

Conclusione

Un microcontrollore è un piccolo processore. In genere vengono utilizzati per gestire qualcosa di specifico come abilitare i tergicristalli quando viene rilevata l'acqua. In genere sono completamente automatici, non richiedono il controllo remoto da una CPU generica, sebbene possano fornire un feedback di semplice telemetria. Come suggerisce il nome, i microcontrollori tendono ad essere fisicamente piccoli.

Hanno anche un piccolo assorbimento di potenza e un prezzo basso. Mentre i primi modelli tendevano ad essere bloccati sulla loro funzione specifica, i microcontrollori moderni possono generalmente essere riprogrammati, anche se spesso è richiesto un hardware specifico. Questa programmabilità consente a una comunità a cui piace armeggiare con loro e utilizzarli in modi insoliti.