Mikrokontrolér

náhľad|4-bitový Texas Instruments TMS1000 z roku 1974, jeden z historicky prvých komerčne úspešných mikrokontrolérov

Mikrokontrolér (iné názvy pozri nižšie; skratky μC z , MCU z angl. microcontroller unit) je monolitický integrovaný obvod obsahujúci úplný mikropočítač. Na jednom čipe je integrovaný procesor, pamäťový systém aj periférne obvody a na svoj beh tak nevyžaduje ďalšie podporné obvody. Mikrokontroléry sa spravidla vyznačujú veľkou spoľahlivosťou a kompaktnosťou, bývajú súčasťou vnorených systémov a využívajú sa predovšetkým pre jednoúčelové aplikácie v oblasti riadenia, regulácie a pod.jednočipový počítač. In: 

 Názvy 
Názvy sú:
mikrokontrolér, riadiaci mikropočítačMikroprocesory a mikropočítače , mikroradič, zriedkavo mikroovládač, zriedkavo mikroregulátorSpracovanie informácií – Anglicko-nemecko-francúzsko-rusko-slovenský slovník. Bratislava: Alfa. 1979, S. 163, MCU, μC, uC, slangovo microcontroller – anglické názvy: microcontroller – skratka μC/uC, microcontroller unit – skr. MCU
podľa niektorých názorov je úplné synonymum aj (podľa iných názorov len podobný) pojem: jednočipový mikropočítačElektronika, Jednočipové mikropočítače (MFF UK) , jednočipový počítač, monolitický mikropočítač, slangovo jednočip, slangovo monolit -  anglické názvy: single-chip (micro)computer, one-chip (micro)computer

 Integrované zariadenia 
náhľad|Príklad architekúry mikrokontroléru, Intel MCS-51
Medzi zariadenia, bežne integrované na čipoch mikrokontrolérov patria:
 jedno alebo viac procesorových jadier (so šírkou slova 4 až 64 bitov a maximálnou taktovacou frekvenciou typicky jednotky až stovky MHz)
 operačná pamäť vo forme SRAM alebo DRAM
 permanentná pamäť programu vo forme ROM, PROM, EPROM alebo EEPROM (flash)
 permanentná pamäť dát vo forme EEPROM
 generátor hodinového signálu, zvyčajne interný oscilátor stabilizovaný externe pripájaným kryštálom, prípadne pre menej náročné aplikácie RC oscilátor bez potreby vonkajších súčiastok
 resetovací obvod a dohľadové obvody – watchdog časovač, reštartujúci MCU v prípade nežiadúcich stavov; brown-out detektor, pozastavujúci beh v prípade podpätia a reštartujúci MCU po obnove správneho napájacieho napätia
 čítače a časovače s možnosťou počítania externých/interných udalostí, vyvolávania periodických prerušení, generovania periodických priebehov s programovateľnou periódou a/alebo striedou (PWM)
 obvod hodín reálneho času
 radič prerušenia
 radič DMA
 radiče zberníc a komunikačných rozhraní (I²C, SPI, CAN, UART, SDIO, USB, Ethernet a iné)
 vstupno-výstupné porty pre všeobecné použitie (GPIO)
 analógové komparátory, A/D a D/A prevodníky a napäťové referencie pre ne
 programovateľné hradlové pole
 rozhranie pre programovanie () prípadne aj ladenie () priamo vo vstavanom systéme

 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 vstavané zariadenia, 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 displej a sleduje tlačidlá, ďalší riadi celkovú funkciu, vrátane predchádzajúcich dvoch, a pod.
 CD/MP3 prehrávače
 USB kľúče
 rádiom ovládané modely
 telefóny
 mikrovlnky, práčky a ďalšie domáce spotrebiče
 riadiace jednotky sytémov v automobiloch a iných dopravných prostriedkoch, avionika
 nositeľná elektronika
 zariadenia internetu vecí

 Niektoré známejšie rodiny 

 MCS-51 
náhľad|8-bitové mikrokontroléry Intel 8749 a 8751 s pamäťou programu typu EPROM, mazateľnou ultrafialovým žiarením 

Vyvinutá firmou Intel ako následovník rodiny MCS-48 (ktorá bola jednou z prvých rodín mikrokontrolérov). Uvedená na trh v roku 1980. Bola licencovaná veľkému množstvu firiem (zo známejších Philips, Atmel, Dallas Semiconductor, Winbond, SST a mnohé iné) a je naďalej vyrábaný v množstve klonov a variánt. Je populárny ako riadiace jadro mnohých ASIC obvodov.

 PIC 
náhľad|Mikrokontroléry PIC Microchip Technology v puzdrach DIP a QFN s mincou pre porovnanie
V roku 1985 firma Microchip odkúpila jadro PIC od krachujúcej firmy General Instruments a ďalej ho vyvíjala. Má jednoduchú štruktúru a malé množstvo inštrukcií. Vyrába sa v niekoľkých rodinách – PIC12, PIC16, PIC17, PIC18, dsPIC – líšiacich sa výkonom, ale majú podobnú inštrukčnú sadu. Významnou vlastnosťou mikrokontrolérov PIC je ich nízka spotreba, najmä pri malých pracovných frekvenciách.

 AVR 

náhľad|8-bitový mikrokontrolér z rodiny AVR, Atmel ATmega328P (RISC, 20 MHz, 32 KiB FLASH, 2 KiB SRAM, 1 KiB EEPROM) v puzdre DIP28 na doske jednodoskového počítača Arduino Uno
Architektúra AVR bolo vyvinutá dvoma nórskymi študentmi. Neskôr bola predaná firme Atmel. Čipy AVR sú 8-bitové RISC mikrokontroléry. Existuje veľké množstvo variant týchto mikrokontrolérov. Používajú sa v platforme Arduino.

 Z8 
Spoločnosť Zilog modifikovala svoj 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 

náhľad|32-bitový mikrokontrolér STM32H747XI s procesorovými jadrami ARM Cortex-M7 a ARM Cortex-M4 (480 a 240 MHz, 2 MiB FLASH, 1 MiB SRAM) na doske jednodoskového počítača Arduino GIGA R1 WiFi
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

 Referencie 

 Pozri aj 
 mikroprocesor
 systém na čipe (SoC)
 jednodoskový počítač
 vstavaný systém
 firmware

 Iné projekty 


Kategória:Mikroprocesory
Kategória:Mikropočítače
Kategória:Integrované obvody
Kategória:Vstavané systémy
Kategória:Digitálna elektronika