MCU – Microcontroller Unit
In questo post vedremo insieme cosa significa MCU, ovvero Microcontroller Unit. Se ti occupi di elettronica embedded o automazione, l’MCU è uno di quei componenti con cui prima o poi avrai a che fare. Oggi voglio spiegarti cos’è realmente un microcontrollore, come funziona, cosa lo rende diverso da un normale microprocessore, e vedremo anche degli esempi tecnici per capire meglio come usarlo in un progetto reale.
Cos’è una Microcontroller Unit (MCU)?
Una MCU è un piccolo computer su singolo chip che integra un processore (CPU), memoria (RAM, ROM o Flash), e periferiche (come porte GPIO, ADC, timer e interfacce di comunicazione). Tutti questi componenti sono integrati in un unico circuito integrato (IC), progettato per controllare dispositivi elettronici.
La differenza principale rispetto a un normale microprocessore è che una MCU è pensata per applicazioni embedded, dove tutto deve essere compatto, efficiente e spesso alimentato a batteria. Un esempio classico è il controllo di un motore, la gestione di un sensore o il funzionamento di un dispositivo IoT.
Componenti principali di una MCU
- CPU: il cervello del sistema, esegue le istruzioni del programma.
- RAM: memoria volatile per dati temporanei.
- ROM/Flash: memoria non volatile per conservare il firmware.
- GPIO: pin programmabili per input/output digitali.
- Timer/Counter: gestiscono operazioni basate sul tempo o conteggi di eventi.
- ADC/DAC: conversione tra segnali analogici e digitali.
- UART, I2C, SPI: protocolli di comunicazione per dialogare con altri dispositivi.
Esempio tecnico: uso di una MCU per leggere un sensore di temperatura
Immagina di voler leggere la temperatura ambientale con un sensore analogico come l’LM35. Ecco come potresti farlo con una MCU:
- Connetti il sensore LM35 a un pin ADC della MCU (es. PA0).
- Configura il convertitore ADC per leggere la tensione in quel pin.
- Converti il valore ADC in gradi Celsius (LM35 fornisce 10mV per ogni grado).
- Visualizza il valore su un display o invialo via UART a un computer.
Questo è un esempio semplice ma reale. In pochi cicli di clock, la MCU legge un dato dal mondo fisico e lo elabora, esattamente ciò per cui è nata.
Tipi di MCU comuni
Come si programma una MCU?
Una MCU può essere programmata in diversi modi, ma il linguaggio più comune è il C. Esistono anche ambienti di sviluppo come Arduino IDE, STM32CubeIDE, MPLAB X o PlatformIO. Personalmente, ti consiglio di iniziare con Arduino se sei agli inizi, perché semplifica l’accesso alle periferiche con una sintassi amichevole.
Il codice viene compilato e caricato nella memoria flash della MCU tramite un programmatore o una porta USB integrata. Una volta caricato, il microcontrollore inizia a eseguire il programma all’accensione, senza bisogno di un sistema operativo.
Perché scegliere una MCU rispetto ad altre soluzioni?
La scelta di una MCU è ideale quando serve una soluzione a basso costo, bassa potenza e con alta integrazione. Ad esempio, per un sistema che deve leggere un sensore, attivare un relè e comunicare via Bluetooth, una semplice MCU da pochi centesimi può fare tutto senza problemi.
Inoltre, le MCU moderne hanno prestazioni elevate pur consumando pochissimo: molte supportano modalità di sleep ultra-efficienti che permettono operatività per anni con una semplice batteria a bottone. E in sistemi dove il controllo del tempo, degli ingressi e delle uscite è fondamentale, come nei sistemi di allarme o nei termostati intelligenti, la MCU è la scelta naturale.
Domani parleremo dei timer hardware integrati nelle MCU: come funzionano, come configurarli e come usarli per creare eventi periodici o per generare segnali PWM. Non perdere il prossimo approfondimento!
