Qu’est-ce qu’un microcontrôleur ?
MCU est l’abréviation de “Micro Controller Unit” en anglais ou “microcontrôleur” et est synonyme de microprocesseur.
Les composants d’un ordinateur peuvent être classés en MCU, mémoire, unité graphique et unité de disque dur, et dispositifs d’entrée/sortie tels que les interfaces de communication Ethernet.
Parmi ces composants, le MCU est un dispositif qui lit et exécute une à une un groupe d’instructions stockées dans la mémoire, en fonction des moyens de lecture et d’exécution des instructions qu’il contient en interne.
Utilisations des microcontrôleurs
On trouve des microcontrôleurs dans tous les ordinateurs. Des superordinateurs aux ordinateurs commerciaux et grand public à haute performance, en passant par les ordinateurs portables, les smartphones et les tablettes que nous utilisons tous les jours. Ils sont installés dans ces appareils, bien qu’à une échelle différente.
Divers appareils grand public et professionnels en ont également l’utilisation. Citons par exemple les téléviseurs, les enregistreurs et divers équipements audio, ainsi que les voitures, les motos et divers instruments de mesure à usage professionnel. Bon nombre des microcontrôleurs installées dans ces appareils sont également appelées micro-ordinateurs à puce unique et contribuent à la miniaturisation des appareils en incorporant du matériel périphérique et d’autres composants optimisés pour leurs domaines et applications respectifs.
Principe des microcontrôleurs
Le rôle initial du microcontrôleur était de lire les instructions de la mémoire, de les décoder et de les exécuter. L’exécution consiste à effectuer des opérations d’addition, de multiplication et de division et à renvoyer le résultat en mémoire.
À l’intérieur du microcontrôleur, il existe un ensemble prédéfini d’instructions que l’on peut comprendre et ce qui doit être fait pour chaque instruction. Les instructions en mémoire sont lues par le microcontrôleur de manière séquentielle à partir de la plus petite adresse en mémoire et exécutées l’une après l’autre.
Les données sont transmises aux périphériques ou lues à partir de ceux-ci en fonction des résultats des opérations.
Autres informations sur les microcontrôleurs
1. Fonctions des microcontrôleurs
Avec le développement rapide de la technologie des semi-conducteurs, la mémoire, les fonctions graphiques et les diverses fonctions d’interface, qui se trouvaient auparavant à l’extérieur du microcontrôleur, ont été incorporées dans le microcontrôleur. Ce qui a pour conséquence de contribuer de manière significative à la réduction de la taille et de l’encombrement des appareils.
Lorsque les fonctions graphiques sont intégrées, les données sont écrites sur les graphiques et affichées sur l’écran LCD ou le moniteur qui y est connecté. Si l’appareil est doté d’une fonction de communication Ethernet intégrée, il reçoit les paquets de données qui lui sont envoyés sur le réseau, les analyse et les calcule en interne, puis les renvoie sur le réseau.
2. Différences entre les microcontrôleurs et les MPU
Les MCU et les MPU (Micro Pricessor Units en anglais ou microprocesseur), comme nous l’avons mentionné plus haut, appartiennent globalement à la même catégorie, car ils combinent tous deux plusieurs fonctions et dispositifs en un seul, avec l’unité centrale de traitement (CPU) au centre.
Nombre de bits arithmétiques
La différence réside dans le nombre de bits arithmétiques, c’est-à-dire la largeur des données qui peuvent être traitées en une seule fois : un MCU dispose de 8 à 32 bits, tandis qu’un MPU dispose de 32 à 64 bits.
Fréquence de fonctionnement
Les microcontrôleurs ont une fréquence de fonctionnement de 16 MHz, alors que la plupart des microprocesseurs ont une fréquence de fonctionnement de 400 MHz ou plus, ce qui indique que les MPU sont également plus rapides que les MCU en termes de vitesse de traitement.
Consommation d’énergie
La plupart des microcontrôleurs consomment moins de 1 W. Par rapport aux microprocesseurs, qui consomment des dizaines de watts, les MCU peuvent être utilisées avec une consommation d’énergie plus faible.
Les microcontrôleurs sont inférieures aux microprocesseurs en termes de performances. En termes de fonctionnalités, les MCU ont des caractéristiques étroitement ciblées par rapport aux MPU, qui peuvent être utilisées à des fins générales. Les microcontrôleurs présentent l’avantage d’une faible consommation d’énergie et d’un faible coût, de sorte qu’elles sont choisies lorsque les fonctions à réaliser peuvent l’être avec des MCU.