Mikrokontrolér

8-bitový mikrokontrolér Intel 8742, 12 MHz so 128 B pamäte

Mikrokontrolér (iné názvy: jednočipový mikropočítač, jednočip, monolit; z angl. microcontroller; skr. mcu z microcontroller unit) je špeciálny druh mikroprocesora pre zákaznícky špecifické koncové aplikácie.

Charakteristika

Mikrokontroléry majú popri procesorovom jadre integrované takmer všetky základné prvky, ktoré mikroprocesor potrebuje pre svoju činnosť:

• Procesorové jadro
• Pamäť RAM
• Pamäť s programom – vo forme ROM, EPROM (dnes už zastarané) alebo FLASH
• Časovače
• Vstupno-výstupné zariadenia (I/O kontroléry):
  • kontrolér sériovej komunikácie (napr. UART (RS232), I²C, SPI)
  • A/D a D/A prevodníky
  • vstupno-výstupné (I/O) porty (piny) pre všeobecné použitie (obvykle kompatibilné s úrovňami TTL)

Na svoju základnú činnosť potrebujú skutočne málo, obvykle len napájanie a zdroj hodinového signálu, obvykle vnútorný oscilátor s pripojeným vonkajším kryštálom (v moderných mikrokontroléroch býva často zabudovaný menej presný vnútorný RC-oscilátor). Pre správnu funkciu mikrokontroléra je vhodné pripojiť aj resetovací obvod, aj keď mnohé moderné mikrokontroléry ho majú už integrovaný.

Použitie

Mikrokontroléry sa používajú najmä na jednoduché riadiace aplikácie (aj jednoduché spracovanie signálov – DSP), kde nezáleží príliš na výpočtovom výkone ale je podstatná nízka cena. Obvykle sa používajú ako zabudované zariadenia (embedded), t. j. hlavne v koncových aplikáciách. Nezriedka sa v bežných zariadeniach spotrebnej aj priemyselnej elektroniky používa väčšie množstvo špecializovaných mikrokontrolérov, napr. jeden môže riadiť sekciu motorov a aktuátorov, iný riadi display a sleduje tlačidlá, ďalší riadi celkovú funkciu, vrátane predchádzajúcich dvoch, a pod.

• CD/MP3 prehrávače (len riadenie, napr. samotný formát MP3 dekóduje iný obvod)
• USB kľúče
• RC Modely
• Telefóny
• Mikrovlnky
• Práčky

Niektoré známejšie rodiny

8051

Vyvinutý firmou Intel ako následovník mikrokontroléra 8048 (ktorý bol jedným z prvých mikrokontrolérov). Uvedený na trh v roku 1980. Bol licencovaný veľkému množstvu firiem (zo známejších Philips, Atmel, Dallas Semiconductor, Winbond, SST a mnohé iné) a aj keď Intel ho už nevyrába, je naďalej vyrábaný v množstve klonov a variánt. Je aj mimoriadne populárny ako riadiace jadro mnohých ASIC obvodov.

PIC

Firma Microchip odkúpila jadro PIC od krachujúcej firmy General Instruments a ďalej ho vyvíjala. Vyznačuje sa mimoriadne jednoduchou štruktúrou a malým množstvom inštrukcií, prečo je nesprávne označovaný ako RISC. Vyrába sa v niekoľkých rodinách – PIC12, PIC16, PIC17, PIC18, dsPIC – líšiacich sa výkonom, ale s podobnou inštrukčnou sadou. Významnou črtou mikrokontrolérov PIC je ich nízka spotreba, najmä pri malých pracovných frekvenciách.

AVR

Vyvinutý nórskou pobočkou firmy Atmel koncom deväťdesiatych rokov ako jeden z mála nových mikrokontrolérov posledných dvoch desaťročí. Aj keď ide o 8-bitové jadro, bolo vyvíjané s ohľadom na ľahkú programovateľnosť v jazyku C a nesie znaky procesorov typu RISC. Vďaka pomerne vysokému výkonu, pomerne veľkému množstvu variánt s množstvom zabudovaných periférií a priaznivej cene pri nízkych objemoch nadobudol veľkú popularitu.

Z8

Spoločnosť Zilog modifikovala svoj legendárny 8-bitový mikroprocesor Z80 do podoby mikrokontrolérov s označením Z8.

MSP430

Rad mikrokontrolérov spoločnosti Texas Instruments so 16-bitovými prvkami a veľmi nízkou spotrebou (vhodný pre batériou napájané aplikácie).

HC(S)12

Rad mikrokontrolérov spoločnosti Freescale (predtým Motorola).

ARM

Legendárny 32-bitový mikroprocesor pochádzajúci od spoločnosti Acorn je v poslednom čase využívaný niekoľkými desiatkami výrobcov aj ako jadro výkonných mikrokontrolérov a obvodov typu SoC.

Výrobcovia

• Intel – priekopník v oblasti mikrokontrolérov, ale od roku 2007 mikrokontroléry už nevyrába
• Atmel
• NXP Semiconductors
• Winbond
• Dallas/Maxim
• STM
• Microchip Technology
• Freescale Semiconductor
• Zilog
• Texas Instruments
• Renesas
• Toshiba
• Fujitsu
• Sharp
• EM Marin