マイクロコントローラーは組み込みシステムの不可欠な部分です。マイクロコントローラは基本的に安価で、プロセッサ、小さなメモリ、およびプログラム可能な入出力周辺機器を備えたシングルチップ上の小さなコンピュータです。これらは、事前定義および事前にプログラムされたタスクを実行するために、自動的に制御される製品およびデバイスで使用されることを目的としています。実際にマイクロコントローラーとは何かをよりよく理解するため。マイクロコントローラを使用した製品の例を見てみましょう。周囲温度を表示するデジタル体温計は、温度センサーと表示器（LCDなど）に接続されたマイクロコントローラーを使用しています。ここでのマイクロコントローラーは、温度センサーからの入力を生の形式で受け取り、それを処理して、人間が読める形式で小さなLCDディスプレイユニットに表示します。同様に、アプリケーションの要件と複雑さに応じて、単一または複数のマイクロコントローラーが多くの電子デバイスで使用されます。
それらはどこで使用されますか？
マイクロコントローラーは、組み込みシステム、基本的にはハードウェアとソフトウェアを組み合わせたさまざまな製品やデバイスで使用され、特定の機能を実行するために開発されています。マイクロコントローラーが使用される組み込みシステムの例としては、洗濯機、自動販売機、電子レンジ、デジタルカメラ、自動車、医療機器、スマートフォン、スマートウォッチ、ロボット、さまざまな家電製品などがあります。
なぜマイクロコントローラーを使用するのですか？
マイクロコントローラーは、組み込みアプリケーションで自動化を採用するために使用されます。マイクロコントローラの絶大な人気の背後にある主な理由は、個別のマイクロプロセッサ、メモリ、および入力/出力デバイスを使用して構築された設計と比較して、製品または設計のサイズとコストを削減できることです。
マイクロコントローラには、内蔵マイクロプロセッサ、RAM、ROM、シリアルインターフェイス、パラレルインターフェイス、アナログ-デジタルコンバータ（ADC）、デジタル-アナログコンバータ（DAC）などの機能があり、その周りにアプリケーションを簡単に構築できます。さらに、マイクロコントローラーのプログラミング環境は、要件に応じてさまざまなタイプのアプリケーションを制御するための幅広い可能性を提供します。
マイクロコントローラーの種類は何ですか？
市場にはさまざまなマイクロコントローラがあります。Atmel、ARM、Microchip、Texas Instruments、Renesas、Freescale、NXP Semiconductorsなどのさまざまな企業が、さまざまな機能を備えたさまざまな種類のマイクロコントローラーを製造しています。プログラム可能なメモリ、フラッシュサイズ、供給電圧、入力/出力ピン、速度などのさまざまなパラメータを調べて、アプリケーションに適したマイクロコントローラを選択できます。
これらのパラメータと、これらのパラメータに応じたさまざまなタイプのマイクロコントローラを見てみましょう。
データバス（ビットサイズ）：
ビットサイズで分類すると、ほとんどのマイクロコントローラーは8ビットから32ビットの範囲です（より高いビットのマイクロコントローラーも利用できます）。8ビットマイクロコントローラーでは、そのデータバスは8本のデータラインで構成されますが、16ビットマイクロコントローラーでは、そのデータバスは16本のデータラインで構成され、32ビット以上のマイクロコントローラーの場合も同様です。
記憶：
マイクロコントローラには、プログラムやデータを保存するためのメモリ（RAM、ROM、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリなど）が必要です。一部のマイクロコントローラにはメモリチップが組み込まれていますが、他のマイクロコントローラでは外部メモリを接続する必要があります。これらは、それぞれ組み込みメモリマイクロコントローラおよび外部メモリマイクロコントローラと呼ばれます。内蔵メモリのサイズもマイクロコントローラの種類によって異なり、通常、メモリが4B〜4Mbのマイクロコントローラがあります。
入力/出力ピンの数：
マイクロコントローラは、入出力ピンサイズの数によって異なります。アプリケーションの要件に応じて、特定のマイクロコントローラを選択できます。
指図書：
命令セットには、RISCとCISCの2種類があります。マイクロコントローラーは、RISC（縮小命令セットコンピューター）またはCISC（複雑な命令セットコンピューター）を使用できます。名前が示すように、RISCは命令のクロックサイクルを定義する動作時間を短縮します。CISCでは、多くの命令の代わりに1つの命令を適用できます。
メモリアーキテクチャ：
マイクロコントローラには、ハーバードメモリアーキテクチャマイクロコントローラとプリンストンメモリアーキテクチャマイクロコントローラの2種類があります。
学生や愛好家の間で人気のあるマイクロコントローラーをいくつか紹介します。
8051シリーズのマイクロコントローラ（8ビット）
AtmelによるAVRマイクロコントローラー（ATtiny、ATmegaシリーズ）
マイクロチップのPICシリーズマイクロコントローラ
MSP430のようなTexasInstrumentsのマイクロコントローラ
ARMマイクロコントローラー
マイクロコントローラーの特徴
マイクロコントローラーは、さまざまな機能のために組み込みシステムで使用されます。以下のマイクロコントローラのブロック図に示すように、プロセッサ、I / Oピン、シリアルポート、タイマー、ADC、DAC、および割り込み制御で構成されています。
プロセッサまたはCPU
プロセッサはマイクロコントローラの頭脳です。入力ピンを介して入力を提供し、プログラムを介して命令を提供すると、それに応じてデータを処理し、出力ピンで提供します。
記憶
メモリチップは、すべてのプログラムとデータを格納するためにマイクロコントローラに統合されています。RAM、ROM、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリなどのマイクロコントローラに統合されたさまざまなタイプのメモリが存在する可能性があります。
入出力ポート
すべてのマイクロコントローラには入出力ポートがあります。マイクロコントローラの種類によって、入出力ピンの数が異なる場合があります。これらは、センサー、ディスプレイユニットなどの外部入力および出力デバイスとのインターフェースに使用されます。
シリアルポート
これらは、マイクロコントローラが他の周辺機器とシリアルインターフェースするのを容易にします。シリアルポートは、情報が一度に1ビットずつ送受信されるシリアル通信インターフェイスです。
ADCとDAC
組み込みシステムでは、データをデジタルからアナログに、またはその逆に変換する必要がある場合があります。そのため、ほとんどのマイクロコントローラーには、必要な変換を実行するために、ADC（アナログ-デジタルコンバーター）とDAC（デジタル-アナログコンバーター）が組み込まれています。
タイマー
タイマーとカウンターは、組み込みシステムの重要な部分です。これらは、パルス生成、外部パルスのカウント、変調、発振などのさまざまな操作に必要です。
割り込み制御
割り込み制御は、マイクロコントローラの強力な機能の1つです。これは、進行中のプロセスを中断し、割り込み制御によって定義されたタスクを実行するように指示する一種の通知です。
これらすべてを要約すると、マイクロコントローラーは、組み込みシステムで特定のタスクを実行するように設計された一種のコンパクトなミニコンピューターです。幅広い機能を備えており、その重要性と用途は膨大であり、あらゆる業界の製品やデバイスに見られます。