[임베디드 일지] Microcontroller

1. Embedded System Hardware

  임베디드 시스템의 하드웨어는 특정 업무에 대해 input으로 들어오는 값을 처리(processing)하여 output을 만들어내는데 사용된다. 예를 들어 보일러의 온도를 조절하기위해 사용자가 보일러 온도를 올리는 버튼을 누르면 해당 임베디드 시스템에서는 버튼을 입력으로 받는다. 보일러의 내장된 controller의 결과값으로 보일러는 온도를 높이기 위해 열을 방출하게 될 것이다. 즉 [ Input ] -> [ Information Processing System ] -> [ Output ]의 과정을 거친다고 말할 수 있다. 

 

2. Microprocessors

  Processor는 controller와 유사하면서도 다르다. 기본적으로 임베디드 시스템의 경우 위에서 설명한 단일 동작을 수행하는 Microcontroller를 사용한다. 반면 우리가 일상에서 쉽게 접할 수 있는 PC나 랩탑의 경우 Microprocessor가 들어간다. 컴퓨터에 들어가는 CPU, 즉 Microprocessor는 data 관리와 효율적인 processing이 주 목적이라 할 수 있다. 기본적인 general-purpose Microprocessor System은 메인 CPU에 data bus가 주변 장치(RAM, ROM, I/O port, Serial port)와 연결되어 있다. 즉, processor입장에서는 칩 외부에 주변기기를 추가적으로 연결해 사용해야 한다는 점이다. 

 

3. Microcontroller

  위에서 설명한 processor와 매우 유사하다. 하지만 기본적으로 microcontroller의 경우 microprocessor의 요소들이 한 개의 단일칩 내부에 함께 설계가 되어있다. 다시말해 microprocessor의 경우 RAM, ROM, I/O port, Serial port는 외부 주변 장치에 속했지만 microcontroller의 경우에는 단일 칩 내부에 포함하고 있다. 

 

4. Peripherals of a Microcontroller

• GPIO(General Purpose Input and Output): 디지털 Data를 Microcontroller에 입력 또는 출력이 가능하게 함
• Timer: 시간에 관련된 Task를 Microcontroller가 수행할 수 있도록 함
• Communication Peripherals: USART, SPI, I2C, USB와 같은 통신을 가능하게 함 

    [ Arduono ] <-> [ PC ]

• ADC(Analog to Digital Converter): Analog값으로 들어온 Data를 처리하여 Digital 값으로 변환
• DAC(Digital to Analog Converter): Digital값의 신호를 Analog 신호 값으로 변환하여 출력

 

5. Why Microcontroller?

• 낮은 가격
• 낮은 전력 소모
• Programmable, Re-programmable
• 수 많은 입출력 장치를 연결할 수 있음
• 쉽게 다른 회로들을 연결하여 적용 할 수 있음
• Application의 경우 비용, 전력소모, 크기가 중요한 요소이므로 Microcontroller가 적합
• 단일 목적을 수행

 

영상 설명: https://youtu.be/1orwX3f0b4g