• Un microcontrôleur est essentiellement un petit ordinateur sur une seule puce, utilisé pour gérer des tâches spécifiques dans un système embarqué.
  • Les microcontrôleurs sont idéaux pour l'électronique grand public alimentée par batterie, comme les smartphones, les montres connectées et autres dispositifs portables.

Les ingénieurs de Texas Instruments, Gary Boone et Michael Cochran, ont créé le premier microcontrôleur en 1971. Aujourd'hui, des dizaines de fabricants de microcontrôleurs – tels qu'Intel, NXP et Arm – proposent des centaines de variétés, allant des options génériques pour amateurs aux techniciens professionnels et aux solutions hautement spécialisées pour tous les secteurs.

Qu'est-ce qu'un microcontrôleur?

Unmicrocontrôleurest essentiellement un petit ordinateur sur une seule puce. Il est conçu pour gérer des tâches spécifiques dans les systèmes embarqués sans nécessiter de système d'exploitation complexe.

Ces circuits intégrés compacts contiennent un cœur de processeur, de lamémoire vive (RAM)et de la mémoire morte programmable effaçable électriquement (EEPROM) pour stocker les programmes personnalisés qui s'exécutent sur le microcontrôleur, même lorsque l'unité est déconnectée de l'alimentation.

Contrairement aux microprocesseurs à usage général, les microcontrôleurs intègrent le traitement, la mémoire et les périphériques d'entrée/sortie (E/S), y compris les temporisateurs, les compteurs et les convertisseurs analogique-numérique (CAN), en une seule unité efficace et économique. En combinant plusieurs composants en un seul système, les microcontrôleurs sont bien adaptés aux applications nécessitant un traitement du signal en temps réel, comme le contrôle de moteurs et de serveurs, et les interfaces avec divers types de capteurs et de communications.

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Composants d'un microcontrôleur

1. Unité centrale de traitement (CPU):Communément appelée le « cerveau » d'un ordinateur, c'est le composant principal responsable de l'exécution des instructions et du contrôle des opérations.

2. Mémoire:Les microcontrôleurs contiennent de la mémoire volatile (RAM) et de la mémoire flash non volatile. La RAM diffère de la mémoire programme en ce que la RAM stocke des données temporaires qui peuvent être perdues lorsque le système est hors tension, tandis que la mémoire flash non volatile est utilisée pour stocker le micrologiciel du jeu d'instructions de programmation du microcontrôleur.

3. Périphériques:Selon l'application prévue, le microcontrôleur peut contenir divers composants auxiliaires tels que des interfaces d'entrée/sortie (E/S), y compris des temporisateurs, des compteurs, des convertisseurs analogique-numérique (CAN) et numérique-analogique (CNA) et des protocoles de communication (UART, SPI, I2C). Les dispositifs auxiliaires peuvent également inclure des composants comme des écrans LCD, des ports de connexion Ethernet ou des interfaces pour de tels modules.

Les microcontrôleurs sont idéaux pour l'électronique grand public alimentée par batterie, comme les smartphones, les montres connectées et autres dispositifs portables, en raison de leur légèreté, de leur petite taille et de leur consommation d'énergie relativement faible.

Types de microcontrôleurs

1. Microcontrôleurs 8 bits:Le type de microcontrôleur le plus basique, avec des capacités de traitement et de mémoire limitées, généralement utilisé dans les petits appareils comme les jouets et les télécommandes.

2. Microcontrôleurs 16 bits:Deux fois plus performants que les modèles 8 bits, les microcontrôleurs 16 bits sont utilisés pour des applications plus complexes, notamment les dispositifs médicaux, les systèmes automobiles et les systèmes de contrôle industriels.

3. Microcontrôleurs 32 bits:Les types de microcontrôleurs les plus puissants et les plus riches en fonctionnalités, utilisés pour des applications exigeantes, telles que les consoles de jeux, les dispositifs de divertissement et l'automatisation industrielle haut de gamme.

4. Microcontrôleurs RISC (Reduced Instruction Set Computer):Les microcontrôleurs RISC intègrent une architecture de conception qui simplifie et améliore les opérations en exécutant moins d'instructions de calcul plus rapidement que d'autres méthodologies, comme l'architecture CISC (Complex Instruction Set Computer).

5. Microcontrôleurs ARM:Anciennement acronyme d'Advanced RISC Machines, ces types de microcontrôleurs intègrent l'architecture ARM, y compris le sous-ensemble moderne ARM Cortex, qui renforce les performances et la fiabilité. Les microcontrôleurs ARM sont largement utilisés dans les appareils mobiles, les systèmes automobiles et les systèmes de contrôle industriels.

6. Microcontrôleurs basés sur FPGA:Couramment utilisés dans les applications nécessitant un traitement du signal numérique, un traitement vidéo et des réseaux à haut débit, ces microcontrôleurs utilisent des réseaux de portes programmables sur site (FPGA), qui peuvent être configurés et reconfigurés au niveau matériel, pour obtenir des résultats de traitement très polyvalents et personnalisables.