Microcontrollore: cos’è e a cosa serve

microcontrollore: cos'è e a cosa serve

Il microcontrollore single chip nasce di conseguenza ai sistemi basati su microprocessore, che necessitavano di troppi circuiti integranti.

Esso, contenendo tutti i componenti in un solo circuito integrato, oltre ad essere una vera e propria rivoluzione fu da subito un successo; da qua partì anche la prima produzione dei personal computer.

Il mercato dei microcontrollori, dato il suo elevato utilizzo nella società moderna, è in costante crescita; basti pensare che nel 2008 il commercio di tali dispositivi arrivava a valere 14 miliardi di dollari con circa 10 miliardi di vendite e che nel 2014 tali dati hanno avuto un incremento del 10%.

In ordine Asia, America ed Europa dominano il mercato dei microcontrollori, con aziende molto conosciute come Samsung e Fujitsu.

Cos’è un microcontrollore?

Il Microcontrollore, chiamato anche con l’acronimo MCU (MicroController Unit) è un dispositivo elettronico molto usato nella maggior parte degli oggetti che usiamo quotidianamente nel corso delle nostre giornate come il microonde, la televisione e lo smartphone.

L’obiettivo del Microcontrollore è quello di diminuire il più possibile, in un unico blocco (chiamato package), più componenti elettronici tipo la CPU (Central Processing Unit) e le memorie.

Non bisogna confondere il Microcontrollore con il Microprocessore. Il primo di questi infatti al suo interno comprende già alcuni dispositivi integrati come convertitori e timer e le memorie EPROM e RAM.

È usato principalmente nella creazione di sistemi di controllo digitale e nei sistemi embedded, ovvero dei sistemi elettronici non riprogrammabili ed elaborati espressamente per eseguire una precisa azione o applicazione.

Gli oggetti che utilizzano questo meccanismo sono: le calcolatrici, le stampanti, le fotocamere, gli smartphone, molti macchinari industriali, la maggior parte degli elettrodomestici che quotidianamente usiamo e molto altro.

Esistono diverse versioni di microcontrollori che si differenziano per quantità del bus che vengono utilizzate. Essi si dividono in 8-bit, 16-bit e 32-bit.

Naturalmente, maggiore è il bus, maggiore sarà la potenza dei calcoli che la macchina potrà effettuare.

Solitamente questi dispositivi sono dotati di CPU CISC, mentre quelli più moderni, per stare al passo coi tempi, vengono dotati di CPU RISC.

Come funziona?

Per gestire il dispositivo è presente un apposito programma all’interno del microprocessore in un’area predefinita non volatile.

Con l’uso di un kit di sviluppo e appositi strumenti la programmazione di essi è facilitata.

Ovviamente come dispositivo elettronico, il microprocessore ha bisogno di una programmazione. Per far ciò bisogna seguire delle istruzioni rappresentate nel firmware del sistema installato sulla memoria del dispositivo.

La programmazione solitamente si divide in tre punti:

– La scrittura del codice;

– La compilazione del codice in linguaggio binario o in linguaggio macchina;

– Infine, naturalmente, l’installazione del codice macchina creato sul microcontrollore.

Il microcontrollore è circondato da PIN (ovvero i piedini intorno), dei quali, la maggior parte, viene usata per comunicare con l’esterno (ovvero per inviare e successivamente ricevere dati).

Per far ciò i PIN sono divisi in gruppi chiamati porte (in inglese port). In ogni gruppo ogni PIN può essere programmato per funzionare come dispositivi di output (in uscita) e input (in entrata).

Per scrivere, debuggare e caricare programmi nella memoria flash (ovvero la memoria EPROM), esiste un apposito sistema di sviluppo per MCU. Queste azioni possono essere fatte anche usando linguaggi assembly o altre versioni, ridotte, di linguaggi di programmazione come il C.

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