Microcontroller

ไมโครคอนโทรลเลอร์ (อังกฤษ: microcontroller มักย่อว่า µC, uC หรือ MCU) คือ อุปกรณ์ควบคุมขนาดเล็ก ซึ่งบรรจุความสามารถที่คล้ายคลึงกับระบบคอมพิวเตอร์ โดยในไมโครคอนโทรลเลอร์ได้รวมเอาซีพียู, หน่วยความจำ และ ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักสำคัญของระบบคอมพิวเตอร์เข้าไว้ด้วยกัน โดยทำการบรรจุเข้าไว้ในตัวถังเดียวกัน

วงจรรวมของอินเทล 8742 ไมโครคอนโทรลเลอร์ขนาด 8 บิตในซีพียู ความเร็ว 12 MHz แรมขนาด 128 ไบต์, ขนาด 2048 ไบต์ และ (I/O) ในชิปเดียวกัน

โครงสร้างทั่วไป

โครงสร้างโดยทั่วไป ของไมโครคอนโทรลเลอร์นั้น สามารถแบ่งออกมาได้เป็น 5 ส่วนใหญ่ ๆ ดังต่อไปนี้

1. หน่วยประมวลผลกลางหรือซีพียู (CPU : Central Processing Unit)
2. หน่วยความจำ (Memory) สามารถแบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ หน่วยความจำที่มีไว้สำหรับเก็บโปรแกรมหลัก (Program Memory) เปรียบเสมือนฮาร์ดดิสก์ของเครื่องคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ คือข้อมูลใด ๆ ที่ถูกเก็บไว้ในนี้จะไม่สูญหายไปแม้ไม่มีไฟเลี้ยง อีกส่วนหนึ่งคือหน่วยความจำข้อมูล (Data Memory) ใช้เป็นเหมือนกับกระดาษทดในการคำนวณของซีพียู และเป็นที่พักข้อมูลชั่วคราวขณะทำงาน แต่หากไม่มีไฟเลี้ยง ข้อมูลก็จะหายไปคล้ายกับหน่วยความจำแรม (RAM) ในเครื่องคอมพิวเตอร์ทั่ว ๆ ไป แต่สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์สมัยใหม่ หน่วยความจำข้อมูลจะมีทั้งที่เป็นหน่วยความจำแรม ซึ่งข้อมูลจะหายไปเมื่อไม่มีไฟเลี้ยง และเป็น (EEPROM : Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) ซึ่งสามารถเก็บข้อมูลได้แม้ไม่มีไฟเลี้ยงก็ตาม
3. ส่วนติดต่อกับอุปกรณ์ภายนอก หรือพอร์ต (Port) มี 2 ลักษณะคือ พอร์ตอินพุต (Input Port) และพอร์ตส่งสัญญาณหรือพอร์ตเอาต์พุต (Output Port) ส่วนนี้จะใช้ในการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ภายนอก ถือว่าเป็นส่วนที่สำคัญมาก ใช้ร่วมกันระหว่างพอร์ตอินพุต เพื่อรับสัญญาณ อาจจะด้วยการกดสวิตช์ เพื่อนำไปประมวลผลและส่งไปพอร์ตเอาต์พุต เพื่อแสดงผลเช่น การติดสว่างของหลอดไฟ เป็นต้น
4. ช่องทางเดินของสัญญาณ หรือบัส (BUS) คือเส้นทางการแลกเปลี่ยนสัญญาณข้อมูลระหว่าง ซีพียู หน่วยความจำและพอร์ต เป็นลักษณะของสายสัญญาณ จำนวนมากอยู่ภายในตัวไมโครคอนโทรลเลอร์ โดยแบ่งเป็นบัสข้อมูล (Data Bus) , บัสแอดเดรส (Address Bus) และบัสควบคุม (Control Bus)
5. เป็นองค์ประกอบที่สำคัญมากอีกส่วนหนึ่ง เนื่องจากการทำงานที่เกิดขึ้นในตัวไมโครคอนโทรลเลอร์ จะขึ้นอยู่กับการกำหนดจังหวะ หากสัญญาณนาฬิกามีความถี่สูง จังหวะการทำงานก็จะสามารถทำได้ถี่ขึ้นส่งผลให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวนั้น มีความเร็วในการประมวลผลสูงตามไปด้วย
6. ไมโครคอนโทรลเลอร์คือไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวที่รวมส่วนหลักของไมโครคอมพิวเตอร์ไว้บนชิปตัวเดียว ไมโครคอนโทรลเลอร์ถือกำเนิดขึ้นในช่วงกลางทศวรรษ 1970 หลังจากกว่า 20 ปีของการพัฒนา ต้นทุนก็ต่ำลงเรื่อย ๆ และประสิทธิภาพของมันก็เพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งทำให้แอปพลิเคชันแพร่หลายและในด้านต่าง ๆ ตัวอย่าง ได้แก่ การควบคุมมอเตอร์ เครื่องอ่าน/สแกนเนอร์บาร์โค้ด อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค อุปกรณ์เล่นเกม โทรศัพท์ HVAC ความปลอดภัยในอาคารและการควบคุมการเข้าออก การควบคุมอุตสาหกรรมและระบบอัตโนมัติ และสินค้าสีขาว (เครื่องซักผ้า เตาอบไมโครเวฟ) และอื่น ๆ

อ้างอิง

1. เอกสารข้อมูลไมโครคอนโทรลเลอร์-chimicron

• เรียนรู้ไมโครคอนโทรลเลอร์ 2011-11-26 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน เริ่มต้นเรียนรู้ไมโครคอนโทรลเลอร์กับ 123Microcontroller dot com