ความรู้พื้นฐานด้านฮาร์ดแวร์: ไมโครคอนโทรลเลอร์คืออะไร?

ในระดับพื้นฐานไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นคอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก

แม้ว่าการเป็น "คอมพิวเตอร์จิ๋ว" ไม่ได้บอกอะไรเรามากนัก มาดูกันดีกว่า หลายคนเชื่อมโยงไมโครคอนโทรลเลอร์กับ Arduino แต่มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะชี้ให้เห็นว่าArduino ไม่ได้เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino เป็นแพลตฟอร์มที่สมบูรณ์ซึ่งครอบคลุมทั้งซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์

Arduino สร้างอุปกรณ์เช่น Arduino Uno:

Arduino Uno ไม่ใช่ไมโครคอนโทรลเลอร์เช่นกัน มันเป็นบอร์ดฝ่าวงล้อมที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ Atmel ATmega328P

นี่คือลักษณะของไมโครคอนโทรลเลอร์ Atmel:

หากคุณมีเพียงไมโครคอนโทรลเลอร์ Atmel อยู่ในมือในฐานะผู้เริ่มต้นก็จะไม่มีประโยชน์มาก นี่คือจุดที่คณะกรรมการฝ่าวงล้อมเข้ามา

บอร์ดฝ่าวงล้อม "แบ่ง" พินบนไมโครคอนโทรลเลอร์ออกเป็นอุปกรณ์ขนาดใหญ่ (เช่น Arduino Uno) อุปกรณ์ที่ใหญ่ขึ้นนี้ทำให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ใช้งานง่ายขึ้น

สำหรับ Arduino Uno บอร์ดฝ่าวงล้อมช่วยให้คุณสามารถเสียบสาย USB จ่ายไฟตั้งโปรแกรมอุปกรณ์และอื่น ๆ

หากไม่มีกระดานฝ่าวงล้อมสำหรับผู้เริ่มต้นสิ่งนี้จะเป็นงานที่น่ากลัว ปัญหานี้เป็นสาเหตุที่ทำให้ Arduino มีอยู่ - เพื่อให้คุณเรียนรู้เกี่ยวกับฮาร์ดแวร์ได้ง่ายมาก

อ่ามันเหมือน Raspberry Pi เหรอ?

ไม่ใช่ทั้งหมด ทั้ง Arduino และ Raspberry Pi ยังคงเป็นคอมพิวเตอร์ตามความหมาย แต่ Raspberry Pi ถือเป็นคอมพิวเตอร์บอร์ดเดียว คอมพิวเตอร์บอร์ดเดี่ยวคือคอมพิวเตอร์เต็มรูปแบบที่สร้างขึ้นบนแผงวงจรเดียว

แล็ปท็อปของคุณยังเป็นคอมพิวเตอร์บอร์ดเดี่ยวซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์ที่ทรงพลัง Raspberry Pi เป็นฮาร์ดแวร์รุ่นเดียวกันในแล็ปท็อปของคุณ เช่นเดียวกับที่แล็ปท็อปของคุณใช้ระบบปฏิบัติการ (Windows, Mac หรือ Linux) Raspberry Pi จะรันระบบปฏิบัติการ Linux

ตอนนี้กลับไปที่ไมโครคอนโทรลเลอร์ ไมโครคอนโทรลเลอร์ไม่สามารถเรียกใช้ระบบปฏิบัติการได้ ไมโครคอนโทรลเลอร์ยังไม่มีพลังงานหรือทรัพยากรในการประมวลผลเท่ากับคอมพิวเตอร์บอร์ดเดี่ยวส่วนใหญ่

ไมโครคอนโทรลเลอร์จะทำงานซ้ำ ๆ เพียงโปรแกรมเดียวไม่ใช่ระบบปฏิบัติการเต็มรูปแบบ เราสามารถเห็นสิ่งนี้ได้ในโปรแกรม Arduino เพราะพวกเขาต้องการเพียงสองฟังก์ชัน: Setupและloop. Setupจะทำงานครั้งเดียวและloopจะทำงานไปเรื่อย ๆ

ไมโครคอนโทรลเลอร์คืออะไร?

ไมโครคอนโทรลเลอร์คือคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่มีอุปกรณ์ต่อพ่วงอินพุต / เอาท์พุตหน่วยความจำต่ำและโปรแกรมได้

อินพุต / เอาต์พุต

อย่างที่คุณทราบกันดีว่าทุกอย่างในคอมพิวเตอร์เริ่มต้นด้วยไบนารี (0 หรือ 1)

อินพุตหมายความว่าไมโครคอนโทรลเลอร์จะอ่านไบนารี ตัวอย่างอินพุตจะเป็นเซ็นเซอร์

เอาต์พุตหมายความว่าไมโครคอนโทรลเลอร์จะส่งไบนารี เอาท์พุทตัวอย่างคือการควบคุมมอเตอร์หรือ LED

ทำไมเราต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์?

นี่คือ "คอมพิวเตอร์" ก่อนที่เราจะมาถึงแนวคิดเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ที่คุณรู้จักในปัจจุบัน ไมโครคอนโทรลเลอร์ติดอยู่รอบ ๆ เนื่องจากงานคอมพิวเตอร์บางอย่างเป็นเรื่องเล็กน้อยอย่างไม่น่าเชื่อและต้องใช้ตรรกะง่ายๆ ตัวอย่างเช่นการพลิกสวิตช์หรือควบคุมส่วนประกอบขนาดเล็กเช่นไฟ LED ไม่จำเป็นต้องใช้ทรัพยากรเดียวกับที่เราต้องการสำหรับงานประจำวันเช่นการส่งอีเมล

เราใช้มันในปัจจุบันเนื่องจากหน่วยความจำที่ใช้พลังงานต่ำและมีน้อยทำให้ต้นทุนต่ำ ไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นส่วนหนึ่งของเหตุผลที่ Internet of Things เป็นไปได้และประสบความสำเร็จในปัจจุบัน

ฉันจะซื้อได้อย่างไร?

ไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวใดที่คุณต้องการจะได้รับขึ้นอยู่กับปัญหาที่คุณต้องการแก้ไข หากคุณกำลังทำอะไรง่ายๆ - เปิดและปิดสิ่งต่างๆหรืออ่านเซ็นเซอร์ - ไมโครคอนโทรลเลอร์จะทำได้ดีทีเดียว

หากคุณต้องการเล่นเกมหรือมีความคิดที่ซับซ้อนมากขึ้นคุณจะต้องใช้พลังในการประมวลผลมากขึ้นดังนั้นคุณจะต้องย้ายขึ้นไปอยู่บนคอมพิวเตอร์บอร์ดเดี่ยวเช่น Raspberry Pi

Adafruit และ Sparkfun ต่างก็มีชุดอุปกรณ์และฮาร์ดแวร์มากมายที่น่าทึ่ง คุณยังสามารถใช้ประโยชน์จากบทแนะนำของพวกเขาได้

Losant ยังมีชุดอุปกรณ์เจ๋ง ๆ คุณสามารถสร้างเซ็นเซอร์ประตูของคุณเอง - เพื่อรับการแจ้งเตือนเมื่อเปิดประตูทิ้งไว้นานเกินไป

หากคุณไม่มีปัญหาเฉพาะที่คุณต้องการแก้ไขเพียงแค่คว้าฮาร์ดแวร์มาเล่นกับมัน

สิ่งที่คุณสามารถซื้อเพื่อเริ่มต้นได้มีดังนี้

1. บอร์ดที่เรียกว่า NodeMCU

NodeMCU เป็นบอร์ดที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 บอร์ดนี้พิเศษเพราะราคาถูกและเปิดใช้งาน WiFi มันจะเรียกใช้คุณประมาณ $ 8.79 ใน Amazon และแม้แต่น้อยกว่าใน Ebay

ไม่ใช่ไมโครคอนโทรลเลอร์ทั้งหมดที่เปิดใช้งาน WiFi ความจริงที่ว่าสิ่งนี้เปิดประตูไปสู่โครงการต่างๆที่คุณสามารถสร้างด้วยอุปกรณ์นี้ ตัวอย่างเช่นคุณสามารถรวบรวมข้อมูลและส่งไปยังระบบคลาวด์☁️

2. คุณจะต้องมีเซ็นเซอร์บางตัว

คุณไม่สามารถมีฮาร์ดแวร์ได้หากไม่มีเซ็นเซอร์ เซนเซอร์ช่วยให้คุณสามารถตรวจจับสภาพแวดล้อมและโลกรอบตัวคุณได้ นอกจากนี้ยังเป็นเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมสำหรับการเรียนรู้

3. คุณจะต้องมี Breadboard & Jumper Wires:

ในการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์เข้าด้วยกันคุณจะต้องเสียบเข้ากับ Breadboard และใช้สายจัมเปอร์เพื่อเชื่อมต่อ

ข้อควรจำ: ทุกอย่างถูกกว่าใน eBay และ AliExpress คุณจะต้องรอสองสามสัปดาห์ในการจัดส่ง

ฉันควรสร้างอะไร

อีกครั้ง - และฉันไม่สามารถเครียดได้มากพอ - การเริ่มต้นโครงการในใจนั้นง่ายกว่า ตอนนี้คุณเข้าใจแล้วว่าไมโครคอนโทรลเลอร์คืออะไรและจะหามาได้อย่างไรลองดูโลกรอบตัวคุณ คุณสามารถควบคุมอะไรได้บ้าง? คุณทำอะไรโดยอัตโนมัติได้บ้าง? เมื่อคุณเริ่มตอบคำถามเหล่านั้นคุณจะพบโครงการ

ในขณะที่คิดโปรเจ็กต์ Hackster คือเพื่อนที่ดีที่สุดของคุณ Hackster มีโครงการ ESP8266 มากมายและโครงการ Arduino ที่ยอดเยี่ยม:

ตัวอย่างเช่นคุณสามารถใช้ชีวิตตามความฝันในวัยเด็ก

คุณยังสามารถสร้างหุ่นยนต์

ประเด็นคือคุณต้องมีความคิด

บางครั้งการเขียนโปรแกรมในโลกแห่งความเป็นจริงก็สนุกกว่าการเขียนโปรแกรมเสมือนจริง

อะไรต่อไป?

ไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น คุณมีโลกแห่งฮาร์ดแวร์ให้สำรวจ แฮ็คแฮ็ปปี้ ??

อ่านเพิ่มเติม:

คู่มือ Absolute Beginner สำหรับ Arduino

ในช่วงพักคริสต์มาสฉันอยากเรียนรู้สิ่งใหม่ ๆ ฉันเฝ้าดู Arduino มาระยะหนึ่งแล้วและ… forefront.io

Taron Foxworth เป็นแฮ็กเกอร์ฮาร์ดแวร์และ Developer Evangelist ที่ Losant เป้าหมายของเขาคือการแปลเทคโนโลยีเพื่อให้ผู้คนได้เรียนรู้รักและได้รับแรงบันดาลใจ