Mikrokontrolleri

Mikro-ohjain eli mikrokontrolleri (MCU, ) on mikropiiri (integroitu piiri), jossa on mikroprosessori ja joitain muisti- ja liityntälohkoja. Mikro-ohjaimia käytetään sulautetuissa järjestelmissä. 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 (RS-232, I2C, GPIO ja niin edelleen)
vahtikoira-piiri (), joka pitää huolen siitä, että ohjelma jumiutuessaan käynnistetään uudelleen.

Kyseessä on siis pieni tietokone, joka ei välttämättä tarvitse muuta kuin virtalähteen toimiakseen. Eräiden valmistajien termistössä mikrokontrolleria kutsutaankin mikrotietokoneeksi.
Toisaalta mikrokontrollerit voivat sisältää vähemmän komponentteja, jotta koko toiminallisuus mahtuu yhdelle piirille. Mikrokontrollerien käyttökohteet eivät vaadi suurta nopeutta tai ohjelmallista monimutkaisuutta. Eräitä oheispiirejä vaativia mikroprosessoreita on kutsuttu MPU:ksi (): MPU-konseptin sanotaan saaneen hyväksyntää 8-bittisten prosessorien myötä.

Nykyään järjestelmäpiiri voi integroida vielä enemmän komponentteja samalle piirille, kuten grafiikkaprosessorin ja langattoman verkon moduulin.

Käyttö 

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.

Jotta mikrokontrolleri voi suorittaa haluttuja toimintoja, se tarvitsee ohjelman, joka kirjoitetaan yleensä henkilökohtaisen tietokoneen ohjelmointiohjelmalla, joka sen jälkeen siirretään kontrolleriin.
Irrallisen kontrollerin ohjelmointiin tarvitaan ohjelmointilaite, mutta toisaalta jos kontrolleri on jo valmiilla alustalla, jossa on liitäntä henkilökohtaisen tietokoneen sarja-, rinnakkais- tai USB -portille, niin ohjelmat voidaan siirtää kontrolleriin tämän portin kautta.

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.

Markkinat 
Vuonna 2013 arvioitiin toimitettavan 6,7 miljardia 4- ja 8-bittistä mikrokontrolleria vuodessa.

8-bittisten mikrokontrollereiden markkinat olivat arvoltaan 7,38 miljardia Yhdysvaltain dollaria vuonna 2017. Maailmanlaajuinen mikrokontrollereiden markkinoiden (8-, 16- ja 32-bittiset) arvioitiin olevan 18,60 miljardia Yhdysvaltain dollaria vuonna 2018.

Katso myös  
 Luettelo mikrokontrollereista
 Järjestelmäpiiri

Lähteet

Aiheesta muualla 

 ARM 
 Freescale 
 Microcontroller.com 

Mikrokontrollerit
Tietokonetekniikka
Digitaalitekniikka