什麼是微控制器？

微控制器，簡稱MCU，是放置在集成電路芯片上的計算機。微控制器不是像筆記本電腦或遊戲 PC 那樣工作的計算機。它們包含一個或多個 CPU、內存和輸入/輸出連接器，但與操作系統或用戶界面完全不同。

它們的主要接口元件是開關、LED 或傳感器。它們可以運行的程序受到板載內存適合的限制——附加額外內存成本高且效率低，因此無論它們打算做什麼，都需要適應芯片的可用內存。微控制器用於嵌入式應用程序而不是個人計算機。這意味著它們在更廣泛的電子系統中服務於特定的專用目的。

提示：將微控制器的功能與機器中齒輪的功能進行比較。它不是直接供用戶訪問，而是悄悄地實現了使系統平穩運行的目的。

微控制器類似於 SoC 或片上系統。SoC 稍微複雜一些，但它們可以一起出現——例如，一個 SoC 可以控制通過主板連接的外部微控制器。與微控制器不同，SoC 通常附有某種形式的 GPU 和網絡連接工具（例如 Wi-Fi 接口）。

現實世界中的微控制器

它們的定義特徵之一是不能直接訪問它們，而是在較大的系統中自動控制它們。它們可能存在於汽車的車載計算機、電動工具甚至醫療設備中。微控制器的尺寸範圍很廣，但體積很小，因此可以將它們放置在微型設備中。

它們還可以以這樣一種方式構建，即在閒置或等待輸入時消耗極少的功率；可以構建每分鐘消耗低至 1 納瓦的微控制器——即十億分之一瓦。雖然並非所有產品都能如此高效，但許多產品的功耗僅為幾分之一瓦。這使得它們非常適合電池電量有限的設備。

微控制器的歷史

第一個微控制器誕生於 1971 年，但直到 1974 年第一個微控制器才投入商用。它具有比現代設置更直接的設置，並且專為嵌入式系統構建。特別是日本製造商採用了這項技術並開始為汽車製造它們。他們在車內娛樂、自動或傳感器控制的擋風玻璃刮水器、電子鎖、儀表板和發動機控制中找到了用途。

提示：一輛現代的中端市場汽車可能有大約 30 種不同的微控制器。您還可以在洗衣機、烤箱、電話和對講系統中找到一些。

早期模型在擦除和重寫的難易程度方面受到很大限制，而且也不容易製造。這已經不再是一個問題——自 1993 年以來，當一種新型存儲器被包含在微控制器中時，它們的製造成本大大降低了。大多數型號的製造成本僅為幾美分，售價約為 1 美元，具體取決於具體情況。

如今，微控制器也在專用嵌入式系統之外使用——它們很受喜歡擺弄它們的業餘工程師的歡迎。一些特定的模型甚至有整個在線社區專門討論它們及其可能的用途。

結論

微控制器是一個小型處理器。它們通常用於管理特定的事情，例如在檢測到水時啟用擋風玻璃刮水器。它們通常是完全自動的，不需要通用 CPU 的遠程控制，儘管它們可以反饋一些簡單的遙測數據。顧名思義，微控制器往往體積較小。

它們還具有低功耗和低價格標籤。雖然早期模型傾向於鎖定其特定功能，但現代微控制器通常可以重新編程，但通常需要特定硬件。這種可編程性使社區能夠享受修補它們並以不同尋常的方式使用它們。