Grundlæggende hardware: hvad er en mikrocontroller nøjagtigt?

På det grundlæggende niveau er en mikrokontroller en bare lille computer.

At være en "lille computer" fortæller os dog ikke rigtig meget. Så lad os gå dybere. Mange mennesker forbinder mikrocontrollere med Arduino. Men det er vigtigt at påpege, at Arduino ikke er en mikrocontroller . Arduino er en komplet platform, der spænder over software og hardware.

Arduino fremstiller enheder som Arduino Uno:

Arduino Uno er heller ikke en mikrokontroller. Det er et breakout board baseret på Atmel ATmega328P mikrocontroller.

Sådan ser Atmel-mikrocontrolleren ud:

Hvis du kun havde Atmel-mikrocontrolleren i hånden, som nybegynder, ville det ikke være meget nyttigt. Det er her breakout board kommer ind.

Breakout boardet "bryder ud" stifterne på mikrocontrolleren til en større enhed (som Arduino Uno). Denne større enhed gør mikrocontrolleren nemmere at bruge.

For Arduino Uno giver breakout-kortet dig mulighed for at indsætte en USB-ledning, give den strøm, programmere enheden og mere.

Uden breakout board, for en nybegynder, ville dette være en skræmmende opgave. Dette problem er netop grunden til, at Arduino eksisterer - for at gøre det super nemt for dig at lære om hardware.

Ah, så det er ligesom Raspberry Pi?

Nå, ikke helt. Både Arduino og Raspberry Pi er pr. Definition stadig computere. Men Raspberry Pi betragtes som en enkeltkortcomputer. En enkeltkortcomputer er en fuld computer bygget på et enkelt kredsløbskort.

Din bærbare computer er også teknisk set en enkelt bordcomputer - bare en kraftig. Raspberry Pi er en simpel version af den samme hardware på din bærbare computer. Ligesom din bærbare computer kører et operativsystem (Windows, Mac eller Linux), kører Raspberry Pi et Linux-operativsystem.

Nu tilbage til Microcontrollers. Microcontrollers kan ikke køre et operativsystem. Mikrocontrollere har heller ikke den samme mængde computerkraft eller ressourcer som de fleste enkeltkortcomputere.

En mikrocontroller kører kun ét program gentagne gange - ikke et komplet operativsystem. Vi kan se dette i Arduino-programmer, fordi de kun har brug for to funktioner: Setupog loop. Setupkører en gang og loopkører på ubestemt tid.

Så hvad er en mikrocontroller?

En mikrokontroller er en lille computer med lav hukommelse og programmerbare input / output periferiudstyr.

Ind- / udgange

Som du sikkert ved, starter alt med en computer til sidst med binær (0 eller 1).

En indgang betyder, at mikrokontrolleren læser binært. Et eksempel på input ville være en sensor.

En output betyder, at mikrokontrolleren sender binær. Et eksempel på output ville være at styre en motor eller LED.

Hvorfor har vi brug for mikrokontroller?

Disse var ”computere”, før vi ankom ideen om de computere, du kender i dag. Microcontrollers sidder fast, fordi nogle computeropgaver er utroligt trivielle og kræver simpel logik. For eksempel, at vende en switch eller kontrollere små komponenter - som et LED-lys - kræver ikke de samme ressourcer, som vi har brug for til daglige opgaver som at sende en e-mail.

Vi bruger dem i dag, fordi deres lavt drevne og lave hukommelse gør dem billige. Mikrocontrollere er en del af grunden til, at tingenes internet er mulig og succesrig i dag.

Hvordan får jeg en?

Hvilken mikrokontroller du vil have, afhænger af hvilket problem du vil løse. Hvis du laver noget simpelt - tænder og slukker ting eller læser en sensor - vil stort set enhver mikrokontroller gøre.

Hvis du vil spille spil eller have mere komplekse ideer, har du brug for mere computerkraft, så du bliver nødt til at flytte op til enkeltkortcomputere som Raspberry Pi.

Adafruit og Sparkfun har begge masser af sæt og hardware, der alle er fantastiske. Du kan også gøre brug af deres tutorials.

Losant har også nogle seje sæt til rådighed. Du kan bygge din egen dørsensor - for at få besked, når en dør står åben for længe.

Hvis du ikke har et specifikt problem, du vil løse, skal du bare hente noget hardware og lege med det.

Her er nogle ting, du kan købe for at komme i gang:

1. Et kort kaldet NodeMCU.

NodeMCU er et kort baseret på ESP8266 mikrocontroller. Dette kort er specielt, fordi det er billigt og WiFi-aktiveret. Det vil kun køre dig omkring $ 8,79 på Amazon og er endnu mindre på Ebay.

Ikke alle mikrocontrollere er WiFi-aktiverede. Det faktum, at denne er, åbner døren til en række projekter, du kan bygge med denne enhed. For eksempel kan du indsamle data og sende dem til skyen ☁️.

2. Du skal bruge nogle sensorer

Du kan ikke have hardware uden sensorer. Sensorer giver dig mulighed for at registrere miljøet og verden omkring dig. De er også et godt værktøj til læring.

3. Du skal bruge en brødplade og en jumpertråd:

For at forbinde en sensor og mikrocontrolleren sammen skal du slutte dem til brødpladen og bruge Jumper-ledningerne til at forbinde dem.

Husk: alt er billigere på eBay og AliExpress. Du bliver bare nødt til at vente et par uger på forsendelse

Hvad skal jeg bygge?

Igen - og jeg kan ikke understrege dette nok - det er meget nemmere at starte med et projekt i tankerne. Nu hvor du forstår, hvad en mikrocontroller er, og hvordan du får en, skal du se et andet kig på verden omkring dig. Hvad kan du kontrollere? Hvad kan du automatisere? Når du begynder at besvare disse spørgsmål, finder du et projekt.

Mens du tænker på projekter, er Hackster din bedste ven. Hackster har masser af ESP8266-projekter og nogle seje Arduino-projekter:

For eksempel kan du leve en barndomsdrøm.

Du kan endda bygge robotter.

Pointen er, at du bare har brug for en idé.

Nogle gange er det sjovere at programmere den virkelige verden end at programmere virtuelle.

Hvad er det næste?

Mikrocontrollere er kun begyndelsen. Du har en verden af ​​hardware at udforske. Glad hacking ??

Yderligere læsning:

Den absolutte begyndervejledning til Arduino

I juleferien fra arbejde ville jeg lære noget nyt. Jeg har holdt øje med Arduino i nogen tid nu og ... forefront.io

Taron Foxworth er en hardware-hacker og Developer Evangelist hos Losant. Hans mål er at oversætte teknologi, så folk kan lære, elske og blive inspireret.