マイクロコントローラとは

マイクロコントローラー、または略して MCU は、集積回路チップ上に配置されたコンピューターです。マイクロコントローラーは、ラップトップやゲーム用 PC のように機能するという意味ではコンピューターではありません。これらには、1 つ以上の CPU、そのメモリ、および入出力コネクタが含まれていますが、OS や UI のようなものはありません。

主なインターフェース要素は、スイッチ、LED、またはセンサーです。実行できるプログラムは、オンボードメモリに収まるものによって制限されます。追加のメモリを取り付けるのはコストがかかり、非効率的です。そのため、何をしようとしても、チップの利用可能なメモリに収まる必要があります。マイクロコントローラは、パーソナルコンピュータでの使用ではなく、組み込みアプリケーションで使用されます。つまり、より広範な電子システム内で特定の専用の目的を果たすということです。

ヒント:マイクロコントローラーの機能を機械の歯車の機能と比較してください。ユーザーが直接アクセスできるのではなく、システムをスムーズに実行するという目的を静かに果たします。

マイクロコントローラーは、SoC またはシステムオンチップに似ています。SoC はやや洗練されていますが、一緒に表示することもできます。SoC は、たとえば、マザーボード経由で接続された外部マイクロコントローラーを制御する場合があります。マイクロコントローラーとは異なり、SoC には通常、何らかの形式の GPU とネットワーク接続ツール ( Wi-Fi インターフェイスなど) が接続されています。

実世界のマイクロコントローラ

それらの明確な特徴の 1 つは、直接アクセスされるのではなく、大規模なシステムで自動的に制御されることです。それらは、車のオンボードコンピューター、電動工具、さらには医療機器に見られる場合があります。マイクロコントローラーのサイズはさまざまですが、小さいため、小さなデバイスに配置することができます。

また、アイドル状態または入力待機中の消費電力が非常に少なくなるように構築することもできます。1 分間にわずか 1 ナノワット (10 億分の 1 ワット) しか消費しないマイクロコントローラーを構築することは可能です。すべてがこのように効率的であるとは限りませんが、多くの場合、消費電力は数分の 1 ワットで十分です。これにより、限られたバッテリー充電で動作するデバイスに最適です。

マイコンの歴史

最初のマイクロコントローラは 1971 年に作成されましたが、最初のマイクロコントローラが市販されるのは 1974 年までかかりました。最新のものよりも簡単なセットアップが特徴で、組み込みシステム用に特別に構築されました。特に日本のメーカーはその技術を手に取り、自動車用に作り始めました。それらは、車内エンターテイメント、自動またはセンサー制御のフロントガラスワイパー、電子ロック、ダッシュボード、およびエンジン制御で使用されました。

ヒント:最新の中規模車には、約 30 種類のマイクロコントローラーが搭載されている可能性があります。洗濯機、オーブン、電話、インターホンシステムなどにも見られます。

初期のモデルは、消去や書き換えの容易性が大幅に制限されており、製造も容易ではありませんでした。それ以来、これは問題ではなくなりました。1993 年に新しいタイプのメモリがマイクロコントローラーに組み込まれて以来、製造コストが大幅に低下しました。ほとんどのモデルの製造コストはわずか数セントで、仕様にもよりますが、約 1 ドルで販売されます。

今日では、マイクロコントローラーは専用の組み込みシステム以外でも使用されています。一部の特定のモデルには、オンラインコミュニティ全体がモデルとその用途に専念しているものもあります。

結論

マイクロコントローラは小さなプロセッサです。これらは通常、水が検出されたときにフロントガラスのワイパーを有効にするなど、特定のものを管理するために使用されます。通常は完全に自動化されており、汎用 CPU からのリモートコントロールは必要ありませんが、簡単なテレメトリをフィードバックすることはできます。名前が示すように、マイクロコントローラーは物理的に小さい傾向があります。

また、消費電力が少なく、低価格です。初期のモデルは特定の機能にロックされる傾向がありましたが、最新のマイクロコントローラーは通常、再プログラムできますが、特定のハードウェアが必要になることがよくあります。このプログラム可能性により、それらをいじくり回したり、通常とは異なる方法で使用したりすることを楽しむコミュニティが可能になります。