മൈക്രോകൺട്രോളർ

ഒരു മൈക്രോകൺട്രോളർ (ചുരുക്കം: µC, uC or MCU) എന്നാൽ ഒരു ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് ചിപ്പിൽ അടക്കിയിരിക്കുന്ന ചെറിയ കംപ്യൂട്ടർ ആണെന്നു പറയാം. പ്രോസസ്സർ, മെമ്മറി, ഇൻപുട്ട്/ഔട്ട്പുട്ട് ഭാഗങ്ങൾ എന്നിവ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഇവയുടെ ആന്തരിക ഘടന, സാധാരണ കംപ്യുട്ടറുകളിൽ കാണപ്പെടുന്ന മൈക്രോപ്രോസസ്സറുകളിൽ നിന്നും വ്യത്യസ്തമാണ്. മേൽപ്പറഞ്ഞ ഘടകങ്ങൾക്കു പുറമേ റോം എന്ന സ്ഥിരം മെമ്മറിയും, റാം എന്ന താത്കാലിക മെമ്മറിയും ഇവയെ എംബഡഡ് സിസ്റ്റം ഉപയോഗങ്ങൾക്ക് അനുയോജ്യം ആക്കുന്നു.

8-ബിറ്റ് മൈക്രോകൺട്രോളറായ ഇന്റലിന്റെ 8742, ഇതിൽ 12 മെഗാഹെർട്സ് വേഗതയോട് കൂടിയ സി.പി.യു, 128 ബൈറ്റ് ശേഷിയുള്ള റാം, 2048 ബൈറ്റ് ശേഷിയുള്ള ഇപ്രോം (EPROM), ഇൻപുട്ട്-ഔട്ട്പുട്ട് ഘടകം, എല്ലാം ഈ ഒറ്റ ചിപ്പിൽ ഉൾക്കൊള്ളിച്ചിരിക്കുന്നു.

ഒരു ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് ചിപ്പിൽ ഉൾക്കൊള്ളിച്ചിരിക്കുന്ന കമ്പ്യൂട്ടറിന്‌ സമാനമാണ്‌ മൈക്രോകൺട്രോളർ‍. പ്രോസസ്സർ, മെമ്മറി, ഇൻപുട്ട്/ഔട്ട്പുട്ട് ധർമ്മങ്ങൽ നിർവഹിക്കുന്ന ഭാഗം തുടങ്ങിയവ ഉൾപ്പെട്ടതായിരിക്കും ഈ ചിപ്പ്. കമ്പ്യൂട്ടറുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന മൈക്രോപ്രൊസസ്സറിൽ നിന്ന് വിഭിന്നമായ ഘടനയോടു കൂടിയവയാണ് മൈക്രോകൺട്രോളറുകൾ. സാധാരണ മൈക്രോപ്രൊസസ്സറുകളിൽ കാണപ്പെടുന്ന കണക്ക് കൂട്ടലുകൾ/ലോജിക്ക് (Arithmetic and Logic) പ്രവർത്തനങ്ങൾ ചെയ്യുന്ന ഭാഗത്തെ കൂടാതെ, ഡാറ്റ സൂക്ഷിച്ച്‌വയ്ക്കാൻ കഴിയുന്ന വയിക്കാനും-എഴുതാനും സാധിക്കുന്നതുമായ മെമ്മറി (read-write memory), പ്രോഗ്രാമുകൾ സൂക്ഷിച്ച്‌വയ്ക്കാൻ വയിക്കാൻ മാത്രം കഴിയുന്ന മെമ്മറി (read-only memory), വിവരങ്ങൾ അകത്തേക്കും പുറത്തേക്കും കൈമാറാൻ സഹായിക്കുന്ന (ഇൻപുട്ട്-ഔട്ട്പുട്ട്) ഭാഗം തുടങ്ങിയവ മൈക്രോകൺട്രോളറിൽ ഉൾകൊള്ളിച്ചിരിക്കും. ഏതാനും മെഗഹെർട്സുകൾ മാത്രമായിരിക്കും ഇവയുടെ പ്രവർത്തനവേഗത, മൈക്രോപ്രൊസസ്സറുകളുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ ഇവയുടെ വേഗത വളരെ കുറവാണെങ്കിലും ഇവയുടെ ഉപയോഗത്തിന് ഈ വേഗത മതിയാകുന്നതാണ്‌ . ഇവയുടെ പ്രവർത്തനത്തിൻ കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജം മതിയാകുന്നതാണ്‌ (ഏതാനും മില്ലിവാട്ടുകൾ), കൂടാതെ ചില പ്രവർത്തങ്ങൾ നടക്കുന്നത്‌വരെ കാത്തിരിക്കുമ്പോൾ ഉറക്കസമാനമായ അവസ്ഥയിൽപോകുവാനും ഇവയ്ക്ക് സാധിക്കും ഇത്തരം സന്ദർഭങ്ങളിൽ ഊർജ്ജോപയോഗം വളരെ കുറവായിരിക്കും (ഏതാനും നാനോവാട്ടുകൾ). ഇത് ഇവയെ ബാറ്ററി ഉപയോഗിച്ച് പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങൾക്ക് യോജിച്ചതാക്കുന്നു.

സ്വയം നിയന്ത്രിതോപകരണങ്ങളിൽ ഉപകരണഭാഗങ്ങളെ നിയന്ത്രിക്കുവാനുമാണ്‌ മൈക്രോകൺ‌ട്രോളറുകൾ കൂടുതലും ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നത്, വാഹനയന്ത്രങ്ങളെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഭാഗങ്ങൾ, വിദൂര നിയന്ത്രണ സം‌വിധാനങ്ങൾ, മൈക്രോവേവ് അവ്ൻ പോലെയുള്ള വീട്ടുപകരണങ്ങൾ, ഡിജിറ്റൽ ക്യാമറകൾ, കളിപ്പാട്ടങ്ങൾ തുടങ്ങി അനവധികാര്യങ്ങളിൽ ഇവയെ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു. ചെലവുകുറഞ്ഞ രീതിയിൽ പ്രൊസസ്സർ, മെമ്മറി, ഇൻപുട്ട്-ഔട്ട്പുട്ട് സം‌വിധാനം എന്നിവ ഒരു ചിപ്പിൽ ഉൾക്കൊള്ളിച്ചതിനാൽ ഇവ കൂടുതൽ കൂടുതൽ ഉപകണങ്ങളെ നിയന്ത്രിക്കാൻ അനുയോജ്യമാണ്‌.

ചരിത്രം

മൈക്രോ പ്രോസസ്സർ നിർമ്മാണ രംഗത്തെ അതികായൻമാരായ ഇന്റെൽ ആണ് 1971-ൽ ആദ്യത്തെ 4-ബിറ്റ് മൈക്രോ പ്രോസസ്സർ ആയ ഇന്റെൽ 4004 അവതരിപ്പിച്ചത്. പിന്നീട് ഇന്റെലിന്റെ 8-ബിറ്റ് വേർഷൻ ആയ ഇന്റെൽ 8008 പുറത്തിറങ്ങി. എന്നാൽ സ്‍മിത്സോണിയൻ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ടിന്റെ വാദം അനുസരിച്ച്, ടെക്സ്സാസ് ഇന്സ്‍ട്രുമെന്റ്സ് കന്പനിയിലെ എഞ്ചിനീയർമാരായ ഗാരി ബൂൺ, മൈകേൽ കൊച്രാൻ എന്നിവർ ചേർന്ന് നിർമിച്ച TMS 1000 ആണ് ആദ്യത്തെ 4-ബിറ്റ് മൈക്രോ പ്രോസസ്സർ 1971-ൽ നിർമ്മിക്കപെട്ടെങ്കിലും ഇതിന്റെ വ്യാവസായിക ഉത്പാദനം തുടങ്ങിയത് 1974-ൽ മാത്രമായിരുന്നു. ഒരു റോം(വായിക്കാൻ-മാത്രം) മെമ്മറി, റാം(വായിക്കാനും/എഴുതാനും) മെമ്മറി, പ്രൊസസ്സർ, ക്ലോക്ക്(സമയ നിയന്ത്രകം) എന്നിവ ഒരു ഐസി ചിപ്പിൽ അടക്കിയ TMS 1000, എംബഡഡ് ഉപയോഗങ്ങൾക്ക് വേണ്ടി നിർമ്മിക്കപ്പെട്ടതായിരുന്നു.[൧]

താമസിയാതെ 1977-ൽ ഇന്റെൽ 8048 പുറത്തിറങ്ങി. ഇന്റെൽ 8008 മാതൃകയിൽ നിന്നു വ്യത്യസ്തമായി, റാം, റോം മെമ്മറികൾ കൂടി അടങ്ങിയിരുന്ന ഇന്റെൽ 8048, 100 കോടിയിലധികം പേർസണൽ കംപ്യുടർ കീബോർഡുകളിൽ ഉപയോഗിക്കപ്പെട്ടു.

പ്രധാനമായും പ്രോം (PROM-Programmable Read Only Memory), ഈ-പ്രോം(EPROM-Erasable PROM) എന്നിങ്ങനെ രണ്ടു തരം മൈക്രോ കൺട്രോളറുകൾ നിലവിലുണ്ടായിരുന്നു. ഒറ്റത്തവണ പ്രോഗ്രാം ചെയ്യാവുന്ന (one-time programmable OTP) തരം പ്രോം-മെമ്മറിയിൽ പ്രോഗ്രാം ചെയ്യപ്പെട്ട ഡാറ്റ മായ്‍ച്ചു കളയാനുള്ള സംവിധാനം ഉണ്ടായിരുന്നില്ല. ഏന്നാൽ അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്‍മി കടത്തിവിട്ട്, പ്രോഗ്രാം ചെയ്യപ്പെട്ട ഡാറ്റ മായ്‍ച്ചു കളയത്തക്ക വിധത്തിൽ, സുതാര്യമായ ഒരു ക്വാർട്സ് ആവരണത്തോടു കൂടിയായിരുന്നു ഈപ്രോം ഇനങ്ങളുടെ വരവ്. സെറാമിക് പുറന്തോടും ക്വാർട്സ് ആവരണവും ഉള്ള ഈപ്രോം ഇനങ്ങൾക്ക്, പ്രോം ഇനത്തെക്കാൾ വില കൂടുതലായിരുന്നു.

1993-ൽ ഇഇപ്രോം മെമ്മറിയോടു കൂടിയ മൈക്രോ കൺട്രോളറുകളൂടെ വരവോടെ ചെലവേറിയ സെറാമിക്-ക്വാർട്സ് ഇ-പ്രോം പ്രശ്നം പരിഹരിക്കപ്പെട്ടു. വൈദ്യുത-തരംഗങ്ങളുപയോഗിച്ചു പ്രോഗാം-ഡാറ്റ മായ്‍ച്ചുകളയാം എന്നു വന്നതോടെ, റാപ്പിഡ് പ്രോട്ടോടൈപ്പിംഗ്, ഇൻ-സിസ്റ്റം-പ്രോഗ്രാമിംഗ് തുടങ്ങിയ നിർമ്മാണരീതികൾ സാധാരണമായി. 1993-ൽതന്നെ അറ്റ്മൽ കംപനി ആദ്യത്തെ ഫ്ലാഷ്-മെമ്മറി ഉപയോഗിക്കുന്ന മൈക്രോ കൺട്രോളർ വിപണിയിലിറക്കി. തുടർന്നു ഇഇപ്രോം, ഫ്ലാഷ് ഇവ രണ്ടും ഉപയോഗിക്കുന്ന മൈക്രോ കൺട്രോളറുകൾ മറ്റു കംപനികൾ രംഗത്തിറക്കി.

മൈക്രോ കൺട്രോളർ നിർമ്മാണ മേഖലയിലുണ്ടായ കുതിച്ചുചാട്ടം, വിലയിൽ വൻതോതിലുള്ള ഇടിവിനു കാരണമായിട്ടുണ്ട്.

ഇന്നത്തെ ചിത്രം എടുത്തു നോക്കിയാൽ കുറഞ്ഞ വിലക്ക്, പലവിധം മൈക്രോ കൺട്രോളറുകൾ, വിപണിയിൽ ധാരാളം ലഭ്യമാണ്. മിക്കവാറും മൈക്രോ കൺട്രോളറുകൾക്കു പിന്നിൽ വിശാലമായ ഓൺലൈൻ സംഘങ്ങളൂം ഉണ്ട്.

ഭാവിയിലെ മൈക്രോ കൺട്രോളറുകൾ എം-റാം സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിക്കും എന്ന് കരുതപ്പെടുന്നു.