Co je to mikrokontrolér?

V tomto článku si objasníme pojem mikrokontrolér, jinak též označovaný jako jednočipový počítač, a ukážeme si tři zástupce.

Rozdíl mezi mikrokontrolérem a mikroprocesorem

Mikrokontrolér je jednočipový počítač, který můžeme různě naprogramovat. Používá CPU (central processing unit), RAM (random acces memory), ROM (read only memory) a I/O (vstupy a výstupy) mikroprocesoru – vše integrované v jednom čipu.

Mikroprocesor má CPU v jednom čipu, zatímco RAM, ROM a I/O jsou zvlášť.

Použití

Mikrokontroléry se používají v různých zařízeních kolem nás. Například v televizi, v klimatizaci a v moderních autech.

Mikrokontroléry přijmou informaci, zpracují ji a přesně vypracují námi požadovaný výstup.

Funkce

Mikrokontrolér si můžete představit jako malý počítač nebo mozek. Pro srovnání se můžete podívat na obrázek níže. Mikrokontrolér pracuje stejně jako nervový systém v našem těle. Nervové receptory posílají informaci do míchy, která jí přenese do mozku. Mozek informaci zpracuje a přikáže svalům udělat odpovídající reakci.

Mikrokontrolér může být naprogramovaný k vykonávaní specifických úkolů. Po naprogramování si mikrokontrolér uloží program do paměti a už nemusí být připojen k počítači. Na vstupu dostane informaci a odpovídá podle toho, jaký program má uložený v paměti (viz obr. 3).

Blokový diagram

Část	Funkce
CPU	Dostává informace a instrukce, podle kterých zprocesuje vstupy a výstupy
RAM a ROM	Paměťový prostor pro ukládání a vykonávání instrukcí.
Paralelní I/O obvody	Připojení k vstupním a výstupním periferiím jako např. LED, motory a senzory. Existují dva typy vstupních a výstupních signálů: analogové a digitální.
Časový obvod	Používá se k úpravě časování vnitřního obvodu mikrokontroléru.
Časový krystal	Vytváří konstantní frekvenci jako referenci pro časový obvod.
Zdroj	Přivádí napětí do mikrokontroléru.

Schématický diagram

Zástupci

Arduino UNO

Arduino je otevřená elektronická platforma založená na jednoduše použitelném hardwaru a softwaru. Jedná se o malý jednodeskový mikropočítač, který byl vytvořen pro podporu výuky informatiky ve školách. Studenti pak mohou díky praktickým ukázkám snáze pochopit základní principy elektroniky.

Deska Arduino UNO 🛒 je založena na čipu ATmega328P. Má 14 digitálních vstupních / výstupních pinů (6 z nich můžete využívat jako výstupy pro pulsně šířkovou modulaci), 6 analogových vstupů, frekvenci 16MHz, USB 2.0, napájecí jack, ICSP header a resetovací tlačítko.

Maker UNO

Maker UNO 🛒 je programovatelný mikropočítač od firmy Cytron z Malajsie srovnatelný s Arduino UNO. I když stojí podstatně méně, pravděpodobně si s ním užijete víc zábavy. Oproti Arduinu má Maker navíc 12 programovatelných LED diod, bzučák a programovatelné tlačítko, což výrazně zefektivňuje výuku a usnadňuje prototypování.

Spresense

Spresense 🛒 je značka, se kterou se do světa jednodeskových počítačů vydává společnost SONY. Spresense je kompaktní vývojová deska založená na výkonném multicore mikrokontroléru CXD5602. Spresense umožňuje vývojářům vytvářet aplikace ve velmi krátkém čase a má podporu i v Arduino IDE, stejně jako pokročilejším SDK NuttX. Součástí desky je integrovaná GPS. Spresense dále nabízí 192kHz/24 bit audio kodek a zesilovač pro audio výstup a podporu až 8 mikrofonních vstupních kanálů.