Mikrokrmilnik je čip integriranega vezja, ki med drugim združuje jedro mikroprocesorja, pomnilnik, vhodno/izhodne naprave in uro. Ima zmogljive računalniške in nadzorne zmogljivosti ter se pogosto uporablja v različnih elektronskih napravah, kot so gospodinjski aparati, avtomobilska elektronika, komunikacijska oprema in industrijska avtomatizacija.
Osnovno zgradbo mikrokontrolerja sestavljajo naslednje glavne komponente:
1. Mikroprocesorsko jedro (CPU): Jedro mikrokrmilnika je mikroprocesor, ki je odgovoren za izvajanje ukazov, izvajanje izračunov, nadzor pretoka podatkov in upravljanje perifernih naprav. Običajna jedra mikrokrmilnikov vključujejo 8-bitne, 16-bitne in 32-bitne različice, kot sta serija Intel 8051 in serija ARM Cortex-M.
2. Pomnilnik: mikrokrmilnik vsebuje različne vrste pomnilnika, ki se uporablja za shranjevanje programskih navodil, podatkov in spremenljivk. Ti vključujejo predvsem programski pomnilnik (ROM, Flash), podatkovni pomnilnik (RAM) in obstojni pomnilnik (EEPROM). Programski pomnilnik se uporablja za shranjevanje programske kode in konstantnih podatkov, medtem ko se podatkovni pomnilnik uporablja za shranjevanje spremenljivk in podatkov med izvajanjem programa.
3. Vhodno/izhodne (I/I) naprave: mikrokrmilniki komunicirajo z zunanjim okoljem prek vhodnih in izhodnih naprav. Običajne vhodne naprave vključujejo gumbe, stikala in senzorje, medtem ko izhodne naprave vključujejo LED, brenčala in zaslone s tekočimi kristali (LCD). Mikrokrmilniki imajo običajno več vhodno-izhodnih-zatičev splošnega namena (GPIO), ki jih je mogoče programirati tako, da delujejo kot vhodi ali izhodi.
4. Urno vezje: mikrokrmilnik potrebuje stabilen urni signal za sinhronizacijo svojih notranjih operacij. Tokokrog ure zagotavlja signal ure, ki se uporablja za nadzor hitrosti delovanja in takta jedra mikroprocesorja. Običajna urna vezja vključujejo kristalne oscilatorje in keramične resonatorje.
5. Zunanje prekinitve: Mikrokrmilnik lahko sprejema zunanje signale, kot so tisti iz gumbov ali senzorjev, prek zunanjih sprožilcev prekinitev. Ko se sproži zunanja prekinitev, lahko mikrokrmilnik prekine svojo trenutno nalogo, izvede servisno rutino prekinitve in obravnava zunanji dogodek.
6. Serijski komunikacijski vmesnik: Mikrokontrolerji imajo običajno serijske komunikacijske vmesnike za izmenjavo podatkov z drugimi napravami. Pogosti serijski komunikacijski vmesniki vključujejo UART (univerzalni asinhroni sprejemnik-oddajnik), SPI (serijski periferni vmesnik) in I2C (inter-integrirano vezje).
7. Časovno uravnavanje in krmiljenje: Mikrokrmilnik potrebuje časovno in krmilno vezje za ustvarjanje različnih krmilnih signalov, ki se uporabljajo za usklajevanje delovanja njegovih različnih komponent. Časovna in krmilna vezja vključujejo časovne generatorje in časovna logična vezja.
Zgoraj je opisana osnovna struktura mikrokrmilnika. Čeprav so lahko med različnimi modeli in znamkami majhne razlike, splošna struktura ostaja večinoma enaka. Zaradi zmogljivih zmogljivosti in prilagodljivosti mikrokrmilnikov so ti nepogrešljiva osrednja komponenta pri načrtovanju vgrajenih sistemov.