8비트 마이크로컨트롤러란?
8비트 마이크로컨트롤러는 마이크로컨트롤러의 약칭인 마이크로컨트롤러 중에서도 처리용 비트폭이 8비트로 한정된 것을 말합니다.
어떤 입력에 대해 출력을 프로그래밍할 수 있는 특징을 가지고 있습니다. 일반적으로 보급된 마이크로컨트롤러 중에서는 그 처리 능력이 낮아 고속 통신 등에는 적합하지 않습니다.
하지만 간단한 조명 켜기, 끄기 등 아주 간단한 프로그램 조작에는 충분한 성능을 가지고 있습니다. 또한, 시장 유통량이 많아 쉽게 구할 수 있고 가격이 저렴하기 때문에 지금도 우리가 흔히 접할 수 있는 많은 전자기기에 채용되고 있습니다.
8비트 마이크로컨트롤러의 사용 용도
8비트 마이크로컨트롤러는 처리용 비트폭이 8비트이기 때문에 간단한 동작을 저렴하고 간편하게 표현할 때 사용된다. 따라서 시중에 판매되는 많은 전자기기에는 무수히 많은 8비트 마이크로컴퓨터가 내장되어 있습니다.
예를 들어, 냉장고에 내장된 8비트 마이크로컨트롤러는 냉장고의 내부 온도를 일정하게 유지하거나 문이 열리고 닫힐 때 조명을 점등시키는 역할을 한다. 밥솥에서는 스위치를 누르면 밥이 시작되고, 예약 타이머 기능이 설정되면 그 타이머가 작동하기 위해 사용됩니다.
8비트 마이크로컴퓨터의 원리
마이크로컴퓨터의 내용은 크게 입력부와 처리부 및 출력부로 구성됩니다. 입력부에서는 외부 스위치 등으로부터 온/오프 신호를 받습니다. 그 입력을 받으면 입력 신호에 따라 처리를 수행하여 적절한 출력을 합니다.
이 처리부의 내용을 소프트웨어로 파악하여 나중에 수정할 수 있는 것이 마이크로컴퓨터의 장점입니다. 마이크로컴퓨터 없이 만들어진 회로에서는 이 데이터 처리 부분을 변경하려고 하면 실제 기판의 회로를 변경해야 합니다. 이에 반해 마이크로컴퓨터라면 소프트웨어를 다시 작성하여 대응할 수 있습니다.
복잡한 회로 구성을 변경하려면 많은 시간과 노력이 필요합니다. 하지만 미리 입력 신호에 의한 조건 분기를 마이크로컨트롤러에 맡기면 나중에 다량의 기판 제어 변경이 발생하더라도 쉽게 대응할 수 있습니다.
또한, 회로 구성이 복잡해질수록 트랜지스터 등 필요한 부품이 많아지기 때문에 장치가 대형화되는 경향이 있습니다. 마이크로컨트롤러를 사용하면 그 대부분을 집약할 수 있기 때문에 장치의 소형화도 동시에 실현할 수 있습니다.
8비트 마이크로컨트롤러의 구성
마이크로컨트롤러는 I/O, CPU, ROM, RAM, 주변회로 부품으로 구성되어 있습니다.
1. I/O
마이크로컨트롤러는 외부의 다양한 회로와 장치 간에 신호를 주고받습니다. 가장 기본적인 구조를 범용 I/O 또는 GPIO(General Purpose I/O)라고 합니다. 범용 I/O는 마이크로컴퓨터가 가지고 있는 입출력 핀을 말합니다.
2. CPU
중앙연산처리장치(영어: Central Processing Unit)의 약자입니다. 마이크로컴퓨터에서 명령을 실행하는 장치에 해당합니다. 컴퓨터와 마이크로컴퓨터의 가장 큰 차이점은 이 CPU의 처리 능력을 들 수 있습니다. 마이크로컴퓨터는 컴퓨터에 비해 단위 시간당 명령어 실행 횟수가 적습니다.
반면, 마이크로컴퓨터가 가진 CPU의 장점으로는 저렴하고 소비전력이 적다는 점 등이 있습니다.
3. ROM
‘Read Only Memory’의 약자로 읽기 전용 메모리를 말합니다. 비휘발성 메모리라고 불리며, 전원을 지워도 기억한 데이터를 유지할 수 있는 성질을 가지고 있습니다.
4. RAM
‘Random Access Memory’의 약자입니다. 읽기와 쓰기가 가능한 메모리로, CPU의 연산 결과 등 일시적인 데이터를 저장하는 역할 등을 합니다.
8비트 마이크로컨트롤러의 기타 정보
8비트 마이크로컨트롤러의 장점
고성능 마이크로컴퓨터라고 불리는 것은 현재 많이 있습니다. 고속, 대용량 처리는 32비트 마이크로컨트롤러나 64비트 마이크로컨트롤러 등이 압도적으로 능력이 뛰어나 8비트 마이크로컨트롤러로는 도저히 따라잡을 수 없는 차이가 있습니다.
그럼에도 불구하고 8비트 마이크로컴퓨터가 사용되는 이유는 적은 센서나 스위치의 정보를 바탕으로 최소한의 동작이나 표시를 제어하면 되는 경우, 필요 이상으로 복잡한 제어 로직을 구성할 필요가 없는 경우도 있기 때분입니다. 취급이 간단하고 가격이 저렴한 8비트 마이크로컨트롤러를 채택하는 것이 가성비가 좋다는 결과를 가져옵니다.
또한, 여러 기능을 가진 시스템의 경우, 동영상이나 통신 등의 제어는 32비트 마이크로컨트롤러를 선택하고 그 외의 기본 동작은 8비트 마이크로컨트롤러로 대응하는 등 하나의 시스템 안에 여러 개의 마이크로컨트롤러를 장착하는 경우도 많습니다.