Beranda
Think
Topik
Mikrokontroler
Diterbitkan: 4 Juni 2024
Kontributor: Josh Schneider, Ian Smalley
Unit mikrokontroler (MCU) pada dasarnya adalah komputer kecil pada satu chip. Ini dirancang untuk mengelola tugas-tugas tertentu dalam sistem tertanam tanpa memerlukan sistem operasi yang kompleks.
Sirkuit terpadu (IC) yang ringkas ini berisi inti prosesor (atau inti), memori akses acak (RAM), dan memori hanya-baca yang dapat diprogram yang dapat dihapus secara elektrik (EEPROM) untuk menyimpan program khusus yang berjalan pada mikrokontroler, bahkan ketika unit terputus dari catu daya.
Tidak seperti mikroprosesor serba guna, mikrokontroler mengintegrasikan pemrosesan, memori, dan periferal input/output (I/O) - termasuk pengatur waktu, penghitung, dan konverter analog-ke-digital (ADC) - ke dalam satu unit mandiri yang efisien dan hemat biaya. Dengan menggabungkan beberapa komponen ke dalam satu sistem, mikrokontroler sangat cocok untuk aplikasi yang memerlukan pemrosesan sinyal waktu nyata, seperti mengendalikan motor dan servo serta berinteraksi dengan berbagai jenis sensor dan komunikasi.
Gunakan kalkulator ini untuk melihat total biaya kepemilikan (TCO) untuk berbagai konfigurasi dan seberapa besar Power dapat menurunkan TCO Anda dengan menjawab beberapa pertanyaan sederhana di kalkulator.
Berikut ini adalah komponen kunci dari mikrokontroler:
- Unit pemrosesan pusat (CPU): Dalam bahasa sehari-hari disebut sebagai 'otak' komputer, CPU berfungsi sebagai komponen inti yang bertanggung jawab untuk mengeksekusi instruksi dan mengendalikan operasi.
- Memori: Mikrokontroler berisi memori volatil (RAM) - yang tidak seperti memori program, menyimpan data sementara yang dapat hilang jika sistem kehilangan daya - dan memori flash non-volatil untuk menyimpan set instruksi pemrograman mikrokontroler (firmware).
- Periferal: Bergantung pada aplikasi yang dituju, mikrokontroler mungkin berisi berbagai komponen tambahan, seperti antarmuka input/output (I/O)—termasuk pengatur waktu, penghitung, konverter sinyal (ADC) analog ke digital (ADC) dan digital ke analog (DAC)—dan protokol komunikasi (UART, SPI, I2C). Alat bantu mungkin juga menyertakan komponen seperti layar LCD, port konektivitas ethernet, atau antarmuka untuk jenis modul tersebut.
Mikrokontroler ideal untuk elektronik konsumen yang dioperasikan dengan baterai, seperti ponsel cerdas, jam tangan pintar, dan perangkat wearable lainnya, karena ringan, kecil, dan membutuhkan daya yang relatif rendah.
Favorit di kalangan penggemar sumber terbuka, mikrokontroler berbiaya rendah dan papan pengembangan mikrokontroler, seperti yang dibuat oleh Arduino dan Adafruit, dapat dengan mudah dikonfigurasikan dalam lingkungan pengembangan terintegrasi (IDE) menggunakan bahasa pemrograman umum seperti C, C++ dan Python. Meskipun mudah diakses oleh pengembang pemula, mikrokontroler juga sering digunakan untuk mengontrol sistem dalam berbagai aplikasi profesional, termasuk pembuatan prototipe, robotika, sistem otomotif, otomatisasi industri, dan aplikasi Internet of Things (IoT).
Mikrokontroler dan mikroprosesor memiliki banyak kesamaan. Keduanya dapat digambarkan sebagai prosesor chip tunggal yang mampu menjalankan logika komputasi, dan keduanya sangat berharga dalam pengembangan dan proliferasi teknologi komputasi umum. Namun, kedua komponen berbeda dalam arsitektur perangkat keras dan aplikasi.
Karakteristik yang menentukan dari mikrokontroler adalah kombinasi dari semua elemen komputasi yang diperlukan ke dalam satu chip - mikrokontroler tidak memerlukan sirkuit eksternal tambahan untuk beroperasi. Sebaliknya, mikroprosesor terdiri dari CPU dan beberapa chip pendukung yang menyediakan memori, antarmuka serial, I/O dan fitur-fitur lain yang diperlukan.
Meskipun istilah mikroprosesor dan CPU kadang-kadang digunakan secara bergantian, namun lebih akurat untuk menggambarkan semikonduktor mikroprosesor sebagai sirkuit terpadu tunggal yang berisi CPU dan dapat dihubungkan ke alat bantu eksternal lainnya, seperti perangkat input/output.
Perbedaan utama antara kedua jenis microchip ini adalah mikrokontroler berdiri sendiri, sedangkan mikroprosesor dirancang untuk berinteraksi dengan alat bantu eksternal.
Hasilnya, tugas-tugas umum dan berat yang mungkin memerlukan perangkat keras khusus dengan daya pemrosesan yang ditingkatkan, lebih cocok untuk mikroprosesor. Tugas khusus dalam sistem tertanam, seperti kontrol sensor atau motor, adalah contoh yang baik dari aplikasi mikrokontroler yang sesuai.
Saat membandingkan mikrokontroler dan mikroprosesor, ada baiknya untuk mempertimbangkan empat fitur utama:
- Integrasi:
- Mikrokontroler mengintegrasikan CPU, memori, dan alat bantu I/O ke dalam satu chip.
- Mikroprosesor memerlukan memori eksternal dan alat bantu tambahan.
- Aplikasi:
- Mikrokontroler lebih cocok untuk aplikasi spesifik berdaya rendah atau sangat rendah dalam sistem tertanam, seperti peralatan rumah tangga atau perangkat IoT.
- Mikroprosesor lebih cocok untuk aplikasi serba guna dan berkinerja tinggi yang membutuhkan daya pemrosesan lebih besar, seperti komputer pribadi atau server pusat data.
- Kinerja:
- Mikrokontroler dioptimalkan untuk efisiensi dan pemrosesan waktu nyata serta beroperasi pada kecepatan clock yang lebih rendah hingga 200MHz.
- Mikroprosesor dibuat untuk komputasi yang lebih menuntut dan rumit dan dapat beroperasi pada kecepatan clock di atas 1 GHz.
- Biaya operasional:
- Perangkat keras mikrokontroler tidak mahal, dan karena tidak memerlukan pengetahuan pemrograman khusus, maka tidak banyak menambah anggaran proyek secara keseluruhan.
- Mikroprosesor lebih mahal dan lebih kompleks. Mengonfigurasi sistem berbasis mikroprosesor canggih mungkin memerlukan keterampilan khusus.
Jenis mikrokontroler pertama tumbuh dari kemajuan yang dibuat dalam pembuatan mikroprosesor saat para peneliti mengembangkan teknik untuk mengintegrasikan CPU, memori dan komponen periferal ke dalam chip tunggal.
Insinyur Texas Instruments, Gary Boone dan Michael Cochran, dikreditkan dengan menciptakan mikrokontroler pertama pada tahun 1971. Produsen seperti Intel dan berbagai vendor elektronik Jepang mengikuti dengan cepat.
Saat ini, lusinan produsen mikrokontroler yang berbeda—seperti Intel, NXP, dan Arm—menawarkan ratusan varietas, mulai dari opsi tujuan umum untuk penggemar dan amatir hingga solusi yang sangat khusus untuk ahli teknologi profesional dan semua jenis industri.
Berikut adalah beberapa jenis mikrokontroler yang lebih umum:
Jenis mikrokontroler yang paling dasar, memiliki pemrosesan dan memori terbatas dan biasanya digunakan pada peralatan kecil seperti mainan dan kendali jarak jauh.
Dua kali lebih mampu dari model 8-bit, mikrokontroler 16-bit digunakan untuk aplikasi yang lebih kompleks, termasuk perangkat medis, sistem otomotif, dan sistem kontrol industri.
Jenis mikrokontroler yang paling kuat dan kaya fitur, digunakan untuk aplikasi yang menuntut, seperti konsol game, perangkat hiburan, dan otomatisasi industri kelas atas.
Mikrokontroler RISC menggabungkan arsitektur desain yang menyederhanakan dan meningkatkan operasi dengan mengeksekusi lebih sedikit instruksi komputasi lebih cepat daripada metodologi lain, seperti arsitektur complex instruction set computer (CISC).
Dulunya merupakan singkatan dari Advanced RISC Machines, jenis mikrokontroler ini menggabungkan arsitektur ARM, termasuk subset ARM Cortex modern, yang meningkatkan kinerja dan keandalan. Mikrokontroler ARM banyak digunakan dalam perangkat seluler, sistem otomotif dan sistem kontrol industri.
Dikembangkan oleh Microchip Technology, mikrokontroler PIC adalah mikrokontroler terkecil di dunia, yang sering ditemukan dalam robotika, otomatisasi rumah dan industri, serta sistem energi terbarukan.
Umumnya digunakan dalam aplikasi yang memerlukan pemrosesan sinyal digital, pemrosesan video dan jaringan berkecepatan tinggi, mikrokontroler ini menggunakan field-programmable gate arrays (FPGA), yang dapat dikonfigurasi dan dikonfigurasi ulang pada tingkat perangkat keras, untuk mencapai hasil pemrosesan yang sangat serbaguna dan dapat disesuaikan.
Kembangkan strategi yang mudah dijalankan dan berisiko rendah yang terintegrasi dengan Infrastruktur TI Anda yang sudah ada dan dapat membuka jalan bagi inovasi.
Lebih banyak nilai dalam penyimpanan. IBM FlashSystem 5300 yang baru memberikan peningkatan kinerja dan ketahanan siber. IBM Storage Assurance baru menyederhanakan kepemilikan penyimpanan dan membantu Anda mengatasi tantangan siklus hidup TI.
IBM Storage adalah sebuah rangkaian perangkat keras penyimpanan data, penyimpanan yang ditentukan oleh perangkat lunak, dan perangkat lunak manajemen penyimpanan. IBM Storage membantu Anda melakukan lebih banyak hal dengan memastikan data Anda aman dan mudah diakses untuk pengambilan keputusan yang lebih cepat dan lebih tepat. Secara efisien menyatukan sumber data yang berbeda sehingga Anda dapat menyesuaikan, mengotomatiskan, dan mendapatkan insight sekaligus mengurangi biaya secara keseluruhan. Pastikan data Anda tangguh dan siap untuk hybrid cloud, big data, dan AI, serta apa pun yang akan terjadi selanjutnya.
Unit pemrosesan pusat (CPU) adalah komponen fungsional utama komputer. Ini adalah bagian dari sirkuit elektronik yang menjalankan sistem operasi dan aplikasi komputer dan mengelola berbagai operasi komputer lainnya.
Penyimpanan data mengacu pada media magnetik, optik, atau mekanis yang merekam dan menyimpan informasi digital untuk operasi yang sedang berlangsung atau yang akan datang.
Field Programmable Gate Array (FPGA) adalah jenis sirkuit terpadu serbaguna yang dirancang untuk dapat diprogram pada tingkat perangkat keras agar sesuai dengan tujuan yang berbeda, seperti komputasi berkinerja tinggi (HPC) dan pembuatan prototipe.
Field programmable gate array (FPGA) dan unit mikrokontroler (MCU) adalah dua jenis sirkuit terpadu (IC) yang umum dibandingkan yang biasanya digunakan dalam sistem tertanam dan desain digital.
CPU adalah otak komputer dan jenis yang berbeda ditentukan oleh prosesor atau mikroprosesor yang menggerakkannya.
Superkomputasi adalah bentuk komputasi berkinerja tinggi yang menentukan atau menghitung dengan menggunakan komputer yang kuat atau superkomputer, sehingga mengurangi waktu keseluruhan untuk mendapatkan solusi.