In elettronica digitale il microcontrollore o microcontroller o MCU (MicroController Unit) è un dispositivo elettronico integrato su singolo chip, nato come evoluzione alternativa al Microprocessore ed utilizzato generalmente in sistemi embedded ovvero per applicazioni specifiche (special purpose) di controllo digitale.

DESCRIZIONE

È progettato per interagire direttamente con il mondo esterno tramite un programma residente nella propria memoria interna e mediante l'uso di pin specializzati o configurabili dal programmatore. Sono disponibili in 3 fasce di capacità elaborativa (ampiezza del bus dati): 8 bit, 16 bit e 32 bit.

Generalmente sono dotati di CPU CISC con architettura von Neumann, anche se più di recente sono apparsi microcontrollori con CPU ad architettura RISC, come ad esempio il Texas Instruments MSP430, meglio predisposti per l'utilizzo dei moderni compilatori, piuttosto che dell'Assembly. Taluni microcontrollori complessi (come il Freescale 68302) hanno un processore RISC separato dal processor core.
L'ampia gamma di funzioni di comando e controllo disponibili, sia analogiche che digitali, integrate sullo stesso chip, permette l'impiego delle MCU in sostituzione di schede elettroniche cablate tradizionali ben più complesse e costose.
Per i microcontrollori sono pubblicati sistemi di sviluppo amatoriali e professionali anche in modalità open source.

COMPONENTI DEL MICROCONTROLLORE

L'architettura del microcontrollore prevede un insieme di moduli fissi, comuni a tutti i modelli, e una serie di possibili estensioni in funzione del costruttore, del prezzo e della fascia applicativa:
- Unità di elaborazione: CPU
- Memoria di programma: ROM, EPROM, FLASH
- Memoria dati: RAM e EEPROM
- Oscillatore interno o esterno
- Porte di I/O e/o GPIO configurabili
- Gestione Interrupt
- Moduli aggiuntivi Contatori e timer
- Moduli di comunicazione: USART, I2C, SPI, USB, Ethernet, IrDA, CAN, Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee
- Interfacce analogiche o a tecnologia mista: ADC, DAC, PWM, Comparatori analogici
- Interfacce di visualizzazione e controllo: (LCD, Touch sensor)

MOTIVAZIONI DEL SUCCESSO

Il successo e l'enorme crescita del mercato di questi componenti sono dovuti a questi fattori:
- Basso costo (consente di sostituire 1 o più circuiti integrati tradizionali a costo inferiore).
- Ampia scalabilità di prestazioni, di complessità (da 8 pin a 144 pin) e velocità (da 1 MHz a 200 MHz).
- Vasta gamma di dotazioni in periferiche e moduli specializzati.
- Ridotto (al limite = 0) numero di componenti esterni, ovvero semplicità di realizzazione.
- Facilità di programmazione dovuta anche ai numerosi tool di sviluppo disponibili.
- Ampia (e spesso libera) disponibilità di librerie, codici di esempio e documentazione
- Possibilità e facilità di riprogrammazione (in-field e in-system).
- Grande flessibilità applicativa.
- Brevi tempi di introduzione sul mercato del prodotto finito.

APPLICAZIONI DI IMPIEGO

L'enorme volume di pezzi prodotti deriva dall'impiego massiccio di questo componente nei dispositivi elettronici di consumo e nei prodotti industriali di massa.
Difatti, al primo posto in classifica come segmento di mercato troviamo l'automotive (auto e altri mezzi di trasporto), che utilizza decine, in alcuni casi anche centinaia, di componenti per singola unità industriale venduta.
Segue il segmento della telefonia mobile e delle telecomunicazioni in genere, quindi vengono i prodotti medicali, i consumer e gli elettrodomestici.
Spesso utilizziamo questi dispositivi senza rendercene conto, come per le smartcard delle carte di credito o per le cartoline musicali di auguri.