Mikrokontroler je čip integrisanog kola koji integriše jezgro mikroprocesora, memoriju, ulazno/izlazne uređaje i sat, između ostalih funkcija. Posjeduje moćne računarske i upravljačke mogućnosti i široko se koristi u raznim elektroničkim uređajima, kao što su kućanski aparati, automobilska elektronika, komunikacijska oprema i industrijska automatizacija.
Osnovna struktura mikrokontrolera sastoji se od sljedećih glavnih komponenti:
1. Jezgro mikroprocesora (CPU): Jezgro mikrokontrolera je mikroprocesor, koji je odgovoran za izvršavanje instrukcija, izvođenje proračuna, kontrolu protoka podataka i upravljanje perifernim uređajima. Uobičajena jezgra mikrokontrolera uključuju 8-bitne, 16-bitne i 32-bitne varijante, kao što su Intel 8051 serija i ARM Cortex-M serija.
2. Memorija: Mikrokontroler sadrži različite tipove memorije koja se koristi za skladištenje programskih instrukcija, podataka i varijabli. To prvenstveno uključuje programsku memoriju (ROM, Flash), memoriju podataka (RAM) i nepostojanu memoriju (EEPROM). Programska memorija se koristi za pohranjivanje programskog koda i konstantnih podataka, dok se memorija podataka koristi za pohranjivanje varijabli i podataka tokom izvršavanja programa.
3. Ulazno/izlazni (I/O) uređaji: Mikrokontroleri komuniciraju sa spoljnim okruženjem putem ulaznih i izlaznih uređaja. Uobičajeni ulazni uređaji uključuju dugmad, prekidače i senzore, dok izlazni uređaji uključuju LED diode, zujalice i displeje s tekućim kristalima (LCD). Mikrokontroleri obično imaju više-ulazno/izlaznih pinova opšte namene (GPIO) koji se mogu programirati da funkcionišu ili kao ulazi ili kao izlazi.
4. Kolo sata: Mikrokontroleru je potreban stabilan signal takta da bi sinhronizovao svoje unutrašnje operacije. Kolo sata daje signal takta koji se koristi za kontrolu radne brzine i ciklusa takta jezgre mikroprocesora. Uobičajeni krugovi takta uključuju kristalne oscilatore i keramičke rezonatore.
5. Eksterni prekidi: Mikrokontroler može primati vanjske signale, poput onih od dugmadi ili senzora, preko vanjskih okidača prekida. Kada se aktivira eksterni prekid, mikrokontroler može suspendovati svoj trenutni zadatak, izvršiti rutinu usluge prekida i rukovati eksternim događajem.
6. Serijski komunikacioni interfejs: Mikrokontroleri obično imaju serijske komunikacione interfejse za razmenu podataka sa drugim uređajima. Uobičajeni serijski komunikacioni interfejsi uključuju UART (univerzalni asinhroni prijemnik-predajnik), SPI (serijski periferni interfejs) i I2C (među-integrisano kolo).
7. Tajming i kontrola: Mikrokontroleru je potreban vremenski i kontrolni krug za generiranje različitih kontrolnih signala koji se koriste za koordinaciju rada njegovih različitih komponenti. Vremenski i upravljački krugovi uključuju generatore vremena i vremenske logičke sklopove.
Gore je opisana osnovna struktura mikrokontrolera. Iako mogu postojati male varijacije među različitim modelima i markama, ukupna struktura ostaje uglavnom ista. Moćne mogućnosti i fleksibilnost mikrokontrolera čine ih nezamjenjivom osnovnom komponentom u dizajnu ugrađenih sistema.