Mikrokontrolleri

Mikro-ohjain

Mikro-ohjain eli mikrokontrolleri (MCU) on mikropiiri eli IC-piiri, jossa on mikroprosessori ja joitain muisti- ja liityntälohkoja. Mikro-ohjaimia käytetään sulautetuissa järjestelmissä, eli melkeinpä kaikissa taskulamppua monimutkaisemmissa elektroniikkalaitteissa. Esimerkiksi television, pesukoneen, mikroaaltouunin ja digitaalisen lämpömittarin ohjaustoiminnot ovat usein mikro-ohjaimella toteutettuja.

Mikro-ohjaimessa on yleensä suorittimen lisäksi jotain seuraavista:

• ohjelmamuistia
• datamuistia
• I/O-nastoja.

Lisäksi joissakin malleissa voi olla:

• A/D-muunnin
• keskeytysohjain
• ajastinpiiri
• reaaliaikakello
• väylälogiikkaa (RS232, I²C, ...)
• vahtikoira-piiri (engl. watchdog timer), joka pitää huolen siitä, että ohjelma jumiutuessaan käynnistetään uudelleen.

Kyseessä on siis pieni tietokone, joka ei välttämättä tarvitse muuta kuin virtalähteen toimiakseen. Mikro-ohjaimen sisältävän laitteen piirilevy on helpompi, edullisempi ja nopeampi valmistaa kuin samat toiminnot logiikkapiirien avulla toteuttavan laitteen piirilevy. Mikro-ohjainta käyttämällä voidaan siis laskea laitteen hintaa, ja lisäksi tulee mahdolliseksi tehdä muutoksia laitteen toimintaan jälkikäteen muuttamalla pelkästään mikro-ohjaimeen ladattavaa ohjelmaa. Tämä on suuri etu elektroniikkateollisuudelle, mutta myös elektroniikan harrastajalle. Erilaiset mikro-ohjaimet ovatkin keränneet ympärilleen suuren joukon harrastajarakentelijoita.

Eri valmistajien mikro-ohjaimia

• TI MSP430 − erityisesti pienen tehonkulutuksen sovelluksiin suunniteltu 16-bittinen mikro-ohjainperhe.
• Microchip PIC − harrastelijoiden suosima mikro-ohjainperhe, johon löytyy runsaasti materiaalia Internetistä.
• Atmel AVR
• ARM − suosittu myös matkapuhelinlaitteissa
• Freescale Semiconductor (ex. Motorola Semiconductor) 68300-sarja
  • 8-bittiset
  • 16-bittiset
  • 32-bittiset
    • PowerQuicc - PowerPC-ytimiin perustuvat tietoliikenneorientoituneet mikrokontrollerit
• Intel 8051 - Intel ei enää jatka sen tuotantoa. Tämä arkkitehtuuri on saatavilla monilta muilta valmistajilta, esimerkiksi Infineonilta, Hitachilta ja Atmelilta, myös integroituna muihin piireihin.

Valmiita kehitysvälinepaketteja

Mikro-ohjainsovellusten kehitykseen sopivia, valmiita kehitysvälinepaketteja on saatavilla useita, kuten Picaxe, joka soveltuu muun muassa opetuskäyttöön johtuen mahdollisuudesta ohjelmointiin tietokoneella sarjakaapelin välityksellä.

Aiheesta muualla

• ARM (englanniksi)
• Freescale (englanniksi)
• Microcontroller.com (englanniksi)