Tout ce que vous devez savoir sur la carte de microcontrôleur

Introduction

Une carte de microcontrôleur n'est que cela, un dispositif programmable utilisé pour agir comme unité de contrôle d'un système plus vaste. Il s'interface avec d'autres appareils et peut contrôler un ou plusieurs composant à condition d'avoir la puissance nécessaire.

Introduction à la carte microcontrôleur

Les cartes à microcontrôleur sont également appelées « cerveaux » et fonctionnent comme l'unité centrale de traitement (CPU) des opérations d'entrée et de sortie de données dans un système.

Si vous êtes débutant, alors la carte microcontrôleur fait partie des bases à comprendre. Après avoir lu cet article, vous vous familiariserez avec les différents types, applications et utilisations de la carte microcontrôleur.

Qu'est-ce qu'un microcontrôleur?

Un microcontrôleur est un ordinateur sur un seul circuit intégré. Il est généralement utilisé pour contrôler un système ou un périphérique et contient un processeur, une mémoire et des périphériques d'entrée/sortie programmables.

Le mot "micro" signifie petit, donc le terme "microcontrôleur" peut prêter à confusion car il fait référence à quelque chose qui est beaucoup plus petit que les autres ordinateurs. En fait, les microcontrôleurs sont si petits qu'ils sont souvent appelés "puces".

Les microcontrôleurs sont utilisés dans presque tous les appareils électroniques que vous utilisez aujourd'hui, des smartphones aux consoles de jeux et aux voitures. Ils sont également utilisés dans les robots, les drones et les appareils domestiques intelligents (comme ceux que nous aborderons dans ce cours).

Comment fonctionne une carte microcontrôleur ?

Une carte à microcontrôleur est une carte de circuit imprimé qui contient un ou plusieurs microcontrôleurs. Un microcontrôleur est un petit système informatique qui peut être utilisé pour contrôler des appareils et des machines.

Les microcontrôleurs sont souvent utilisés dans intégré systèmes et projets électroniques, tels que robots ou informatisés de CAMÉRAS de surveillance. Ils peuvent également être utilisés pour contrôler les appareils électroménagers tels que les climatiseurs et les machines à laver.

Les microcontrôleurs sont généralement programmés à l'aide d'un logiciel spécial appelé environnement de développement intégré (IDE). L'IDE vous permet d'écrire du code dans un langage de programmation tel que C++ ou Python, qui sera ensuite compilé dans un langage machine que votre microcontrôleur comprend.

Applications des cartes à microcontrôleur

Quelles sont les applications des cartes de microcontrôleur ?

Les cartes à microcontrôleur sont utilisées dans une grande variété d'applications, y compris la robotique et l'automatisation. L'utilisation la plus courante de ces cartes est de créer un circuit capable de contrôler des objets ou des systèmes physiques.

Par exemple, une carte à microcontrôleur pourrait être utilisée pour contrôler un bras robotique ou une ligne d'usine automatisée. Cela permet à l'utilisateur de programmer certaines actions dans l'appareil, comme déplacer un objet d'un endroit à un autre ou allumer une machine.

Les cartes à microcontrôleur sont également utilisées dans les systèmes domotiques qui permettent aux utilisateurs d'automatiser leur maison à l'aide d'une application sur leur téléphone. Ces systèmes utilisent capteur placés dans toute la maison qui détectent quand quelqu'un franchit une porte ou entre dans une pièce afin qu'ils puissent automatiquement ouvrir ou fermer les fenêtres ou allumer ou éteindre les lumières.

À l'intérieur d'une carte de microcontrôleur

Qu'y a-t-il à l'intérieur d'une carte de microcontrôleur ?

Les cartes à microcontrôleur sont de petits ordinateurs dotés de leur propre source d'alimentation et de leur propre mémoire. Ils sont généralement utilisés pour contrôler l'électronique, mais ils peuvent être utilisés pour faire presque tout ce que vous voulez.

Les principaux composants d'une carte à microcontrôleur sont :

Processeur

C'est le microcontrôleur qui est une unité centrale de traitement. C'est la partie de la carte qui traite et exécute les instructions, et elle exécute cette tâche en utilisant des registres et de la mémoire.

La CPU a un registre d'instructions qui contient l'instruction à exécuter. Il possède également un ou plusieurs registres de données, où les données peuvent être chargées ou stockées pendant l'exécution du programme. Le CPU a un registre de pointeur de pile qui pointe vers le dernier élément placé sur la pile par les appels de sous-programmes de votre programme, afin qu'il puisse revenir à ces éléments après avoir exécuté d'autres instructions.

Mémoire dans les microcontrôleurs

Mémoire

Les microcontrôleurs utilisent la mémoire pour stocker des instructions et des données. La quantité de mémoire qu'un microcontrôleur a déterminé la quantité d'informations qu'il peut contenir à la fois. La mémoire de la carte microcontrôleur est l'endroit où le programme et d'autres données sont stockés. Il est divisé en plusieurs sections :

Mémoire programme

Où le programme est stocké. Cette section de mémoire est réservée au code et aux données accessibles depuis le programme.

Mémoire de données

Utilisé pour stocker des données auxquelles le programme doit accéder. Les données peuvent être lues, écrites et manipulées de diverses manières par le programme. La mémoire de données peut également contenir des variables qui sont utilisées par diverses fonctions au sein d'un programme.

Périphériques d'E/S

Appareils qui se connectent à votre ordinateur et vous permettent d'interagir avec eux. Par exemple, si vous utilisez une souris ou un clavier, ceux-ci sont connectés via des périphériques d'E/S.

L'analogique au numérique

Convertisseur analogique-numérique

Le convertisseur analogique-numérique (ADC) est un composant clé de la carte microcontrôleur. Il prend les signaux analogiques des capteurs, comme la température ou la pression, et les convertit en numérique chiffres.

L'ADC prend également des entrées numériques, comme une entrée utilisateur ou une lecture de capteur, et les convertit en signaux analogiques. Par exemple, si vous appuyez sur un bouton de votre carte microcontrôleur, l'ADC convertira ce signal numérique en signal analogique. Tension qui indiquera à votre conseil quoi faire ensuite.

Numérique à analogique

Convertisseur numérique vers analogique

Un convertisseur numérique-analogique (DAC) est un dispositif qui convertit les bits numériques en niveaux de tension analogiques. Les CNA sont utilisés dans les microcontrôleurs pour convertir des valeurs entières d'un registre d'entrée (par exemple, le clavier de l'utilisateur) en tensions réelles et continues qui peuvent être utilisées pour contrôler d'autres circuits.

Bus système

Le bus système d'un microcontrôleur est l'autoroute principale qui traverse toute la carte du microcontrôleur. Il permet aux signaux de voyager entre toutes les différentes fonctions du microcontrôleur, telles que la mémoire et les broches d'entrée/sortie.

Bus de données

Le bus de données est le chemin principal des données à l'intérieur de votre microcontrôleur. C'est un ensemble de fils qui relie chaque registre et emplacement de mémoire à l'ALU, où il peut être utilisé dans les calculs.

Autobus d'adresse

Le bus d'adresse est la partie d'un microcontrôleur qui lui permet de communiquer avec d'autres composants. Ces communications permettent au microcontrôleur d'indiquer aux autres éléments matériels ce qu'il faut faire et fournissent également une interface pour que vous puissiez le programmer.

Bus de contrôle

Le bus de contrôle est le mécanisme qui permet au microcontrôleur de communiquer avec d'autres composants. Il s'agit d'un ensemble de fils qui relient le processeur et les périphériques, tels que la mémoire et les périphériques d'entrée/sortie.

Le bus de contrôle fonctionne à beaucoup fréquence plus élevée que les bus de données, ce qui signifie qu'il peut transférer plus de données par seconde. Il est également plus lent que le bus d'adresse et utilise différents niveaux de tension pour ses fils.

Ports de série

Le port série est un moyen simple et fiable de connecter votre ordinateur et votre carte microcontrôleur. Il s'agit d'un canal de communication dédié qui permet aux deux appareils de transférer des données dans les deux sens.

Différents types de microcontrôleurs

Il existe de nombreux types de microcontrôleurs différents, mais ils ont tous une chose en commun : ils peuvent être programmés pour faire ce que vous voulez qu'ils fassent.

Les microcontrôleurs sont de petits ordinateurs programmables qui sont utilisés dans une grande variété d'applications. Il existe de nombreux types de microcontrôleurs, chacun avec des caractéristiques et des fonctions différentes.

Microcontrôleur PIC

Dispositif programmable utilisé pour contrôler de nombreux types de machines. Il est souvent utilisé dans industriel paramètres, tels que la fabrication, la robotique et l'automatisation. Le microcontrôleur PIC possède un certain nombre de fonctions qui le rendent utile pour ces applications, notamment la capacité de détecter le mouvement et de l'utiliser pour déclencher des événements.

Il utilise un langage de programmation simple appelé C pour programmer ses fonctions. Le langage C est facile à apprendre et à utiliser par rapport à d'autres langages de programmation comme Python ou Java qui nécessitent des règles de syntaxe plus complexes qui doivent être suivies à la lettre pour que les programmes qui y sont écrits fonctionnent correctement sur les ordinateurs.

Microcontrôleur ARM

Type de processeur utilisé dans les systèmes embarqués. Il est le plus souvent utilisé dans les produits de consommation, tels que les appareils photo numériques et les téléphones portables, mais on le trouve également dans les machines industrielles comme les voitures et les avions.

Le processeur ARM est connu pour sa faible consommation d'énergie et ses capacités de haute performance. Ces caractéristiques le rendent populaire dans l'électronique grand public et d'autres environnements où la conservation de l'énergie est essentielle.

Microcontrôleur 8051

C'est l'un des microcontrôleurs les plus populaires au monde. Il peut être utilisé pour contrôler presque tout, des appareils simples comme les jouets aux machines complexes comme les voitures. Il est également utilisé dans votre ordinateur, il est donc assez sûr de dire que vous avez interagi avec un microcontrôleur 8051 au moins une fois dans votre vie !

Le 8051 convient à une utilisation dans médical les implants tels que les stimulateurs cardiaques ou les pompes à insuline ; militaire des équipements tels que des missiles ; l'électronique grand public comme les lecteurs MP3 ; l'automobile des systèmes tels que les airbags ; appareils électroménagers tels que machines à laver; machines industrielles telles que bandes transporteuses; et bien d'autres types d'équipements nécessitant des solutions informatiques embarquées.

Microcontrôleur AVR

Une série de microcontrôleurs développés par Atmel. Le microcontrôleur AVR est utilisé dans les systèmes embarqués et les petits appareils, tels que les montres. C'est un choix très populaire parmi les amateurs et il peut être programmé en utilisant une variété de langues.

L'AVR dispose également de 1 Ko de ROM, qui contient des instructions qui sont fixes et ne peuvent pas être modifiées par les utilisateurs ou les programmes externes. Ceci est utile pour stocker des données qui ne changeront jamais, telles que des constantes mathématiques comme Pi ou la vitesse de la lumière dans le vide.

Microcontrôleur MSP

L'un des types de microcontrôleurs les plus courants disponibles. Ils sont généralement utilisés dans les petits appareils comme les appareils ménagers et éloigné contrôles, mais ils peuvent également être trouvés dans des produits plus grands comme micro-onde fours.

Les microcontrôleurs MSP sont fabriqués par un certain nombre de fabricants et offrent des capacités différentes selon le modèle que vous choisissez. Par exemple, certains ont une mémoire intégrée tandis que d'autres n'en ont pas ; certains peuvent communiquer avec d'autres appareils via Bluetooth ou Wi-Fi, tandis que d'autres ne le peuvent pas ; certains ont plus de broches d'entrée/sortie que d'autres.

Microcontrôleur vs microprocesseur

Quelle est la différence entre un microcontrôleur et un microprocesseur ?

Un microcontrôleur est un ordinateur qui peut effectuer bon nombre des mêmes tâches qu'un microprocesseur, mais il n'a pas autant de mémoire ou de puissance de traitement. Un microprocesseur, en revanche, a plus de mémoire et de traitement power qu'un microcontrôleur.

La différence entre ces deux appareils se résume à leur taille et à leur utilisation. Un microprocesseur est beaucoup plus gros qu'un microcontrôleur - il est environ quatre fois plus grand en termes de taille. Quant à leur objectif, les deux appareils sont utilisés pour calculer et contrôler des appareils électroniques tels que des horloges, calculatrices et les voitures.

Mais si vous avez besoin de contrôler quelque chose qui doit être petit ou alimenté par batterie (comme un réveil), vous voudrez probablement utiliser un microcontrôleur au lieu d'un microprocesseur car il nécessite moins d'énergie et d'espace que son homologue ; cela le rend idéal pour les petits appareils électroniques comme ceux que l'on trouve dans les montres, les télécommandes ou les jouets.

Avantages de la carte microcontrôleur

La carte microcontrôleur est un appareil très puissant et polyvalent. Il peut être utilisé dans de nombreuses applications différentes et est au cœur de nombreuses machines et appareils. La carte à microcontrôleur présente de nombreux avantages par rapport à d'autres types d'ordinateurs, tels que les PC, les ordinateurs portables ou les tablettes.

Le premier avantage de la carte à microcontrôleur est qu'elle est petite et compacte. Cela signifie qu'il peut être installé dans de petits espaces, ou même adapté à un petit espace si nécessaire. Cela le rend idéal pour une utilisation dans les automobiles ou d'autres véhicules où l'espace est limité.

Un autre avantage de ces appareils est qu'ils sont très peu coûteux par rapport à d'autres types d'ordinateurs tels que les PC ou les ordinateurs portables. Ils coûtent moins cher, il n'y a donc pas besoin de s'inquiéter de dépenser trop d'argent pour un si quelque chose ne va pas avec votre modèle actuel !

Conclusion

Dans cet article, nous avons examiné quelques-unes des fonctionnalités clés qui devraient être présentes dans chaque carte à microcontrôleur. Le microcontrôleur peut être utilisé pour réaliser de nombreuses applications à usage général, et avec les bons outils logiciels, vous pouvez créer à peu près n'importe quel projet que vous pouvez imaginer.

Présentation de la carte microcontrôleur petite mais fiable