מיקרו-בקר (microcontroller) הינו מעגל משולב (Integrated Circuit) בו ממומשת מערכת שלמה (SoC) הכוללת יחידת עיבוד, ממשקים חיצוניים, זיכרונות ועוד.
מיקרו-בקר הוא סוג של מיקרו-מעבד המיועד לשימוש לצרכים ספציפיים ולכן מאופיין ביחס עלות-תועלת, צריכת הספק ושטח טובים יותר יחסית למיקרו-מעבד סטנדרטי (כדוגמת מעבד הנמצא במחשב האישי)
שימוש
מידי יום אנו עושים שימוש בעשרות ואפילו מאות מיקרו-בקרים.
מיקרו-בקרים נמצאים בשימוש בעיקר במערכות embedded – מערכות אלקטרוניות שיש להם מטרת שימוש מוגדרת, לדוגמא: טלפונים סלולאריים, נגני MP3, מקררים, מכונות כביסה ועוד. (מערכות אלו שונות ממערכות מחשב כמו ה PC שיעודן הוא כללי ובליבן נמצא מיקרו-מעבד לשימוש כללי).
מכיוון שמערכות אלה שונות מאוד אחת מן השנייה ולכל אחד דרישות שונות לגבי מהירות עיבוד/הספק/זכרון/מחיר ועוד, ישנם מספר רב של סוגי בקרים שניתן למצוא בשוק. כך שבכל פרויקט יש למצוא את הרכיב המתאים ביותר מבחינת הדרישות. חברות גדולות הרוצות לייצר מיקרו-בקר למוצר שימכר בכמויות גדולות במיוחד (בד"כ מעל מאות אלפי יחידות) יעדיפו לתכנן רכיב שיהיה ייעודי לאותו המוצר – ASIC. למספר קטן יותר ולאפליקציות בהן סביר שידרש לעשות עדכון תוכנה יהיה כלכלי יותר לקנות מיקרו-בקרים הניתנים לתכנות מחברות המתמחות בכך, ולכתוב להם תוכנה מתאימה שתגדיר להם את אופן הפעולות שעלהם לבצע.
מבנה
מיקרו-בקר בנוי ממספר מרכיבים עקריים:
יחידת העיבוד המרכזית – הרכיב המרכזי במיקרו-בקר הוא יחידת העיבוד המרכזית CPU. יחידה זו אחראית בעיקר על הבאת פקודות הקוד מהזכרון, פענוחן, הבאת נתונים שונים מהזיכרות וביצוע הפקודות עליהן. רוחב המילה במיקרו בקרים נע מ 4 ביט בפשוטים ביותר ועד 32 ביט.
זיכרון – באופן כללי ניתן לחלק את הזכרונות לשני קבוצות:
א. זיכרון תוכנה – עליו נשמר הקוד שכתב המשתמש. זיכרון זה יהיה כמעט תמיד לא נדיף. כיום מרבית זכרונות אלה הם מסוג פלאש FLASH כך שניתן לצרוב עליהם את הקוד מספר רב של פעמים (יעיל לשלבי פיתוח ולעדכוני תוכנה/שינויים אצל הלקוח). בייצור המוני ושיודעים שלא יעשה שינוי לקוד לאחר הייצור, עושים שימוש גם ב
ROM.
ב. זיכרון מידע – עליו נשמרים נתונים וערכים שונים של משתנים. זכרון זה הוא בדרך כלל נדיף ומסוג RAMכניסות/יציאות דיגיטאליות – דרכם יכול הבקר לקבל נתונים של אותות דיגיטאליים ולשלוט בהתקני פלט דיגיטאליים (למשל מסך LCD).
כניסות/יציאות לתקשורת – דרכם הבקר יכול לתקשר עם רכיבים דיגיטאליים אחרים. ישנם מספר פרוטוקלים שהנפוצים שבהם UART, I2C,SPI,SSP,CAN חלק מהגדרות/דרישות הפרוטוקול ממומש בחומרה בבקר. ישנם בקרים מתקדמים שאף תומכים בפרוטוקלי תקשורת כגון Ethernet , USB ועוד.
משפחות מיקרו-בקרים נפוצות
- PIC של חברת MICROCHIP
- 8051 של חברת INTEL
- AVR של חברת ATMEL
- ARM של חברת ARM
- MSP של חברת Texas Instruments
