Что такое микроконтроллер

Микроконтроллер ATMega32 фирмы Atmel

Введение

Микроконтроллер (сокращенно называемый также МК или по-английски MCU или µC) — это программируемая микросхема. Важнейшей особенностью МК является то, что выполняемые им функции не задаются при производстве микросхемы, а определяются записанной в него программой. Микроконтроллеры применяются во многих современных приборах, таких, как телефоны, стиральные машины, устройствах управления промышленным оборудованием, и т. п, и конечно в роботах.

По сути, микроконтроллер - это комьютер из одной микросхемы. Типичный МК состоит из процессора, памяти программ, памяти данных и набора устройств ввода-вывода. Параметры различных МК могут очень сильно отличаться. Например, процессор может работать с тактовой частотой от 1МГц до сотен МГц, память данных может быть от нескольких десятков байт до нескольких десятков килобайт, а память программ - от сотен байт до сотен килобайт.

В среде русскоговорящих робостроителей наиболее популярны микроконтроллеры семейства AVR, выпускаемые компанией Atmel. Более подробно устройство МК мы рассмотрим на примере микросхем серии ATMega этой фирмы.

Центральный процессор

Микроконтроллеры AVR является 8-битными. Это значит, что процессор оперирует данными размером в 1 байт. Процессор состоит из арифметико-логического устройства, 32 8-битных регистров общего назначения (РОН), регистра статуса и программного счетчика. Программный счетчик содержит адрес следующей исполняемой команды. Исходные данные для команд помещаются в регистры общего назначения, в них же помещаются результаты выполнения команд. Регистра статуса содержит дополнительную информацию о состоянии процессора и результате выполнения последней команды. Большинство команд процессор исполняет за один период тактовой частоты.

Память программ

Память программ предназначена для хранения команд, исполняемых процессором. Она представляет собой моногкратно перепрограммируемую флэш-память, допускающую не менее 10000 циклов перепрограммирования. Размер памяти программ в зависимости от модели может быть от 4KiB (ATmega48) до 256KiB (ATmega2560)