Qu'est-ce qu'un microcontrôleur ?

. 

Qu'est-ce qu'un microcontrôleur ? Qu'est-ce qui différencie un microcontrôleur d’un microprocesseur ? Comment les ingénieurs utilisent-ils les microcontrôleurs ? Les Arduino et Raspberry Pi sont-ils des microcontrôleurs ?

Les ingénieurs électroniciens connaissent les réponses à ces questions car ils incorporent des microcontrôleurs dans les produits qu'ils développent pour quasiment tous les secteurs d'activité, depuis l'aérospatiale jusqu'à la santé. Malheureusement, les dirigeants non techniciens, les responsables marketing, les commerciaux et les développeurs de logiciels sont souvent peu versés dans la technologie des microcontrôleurs. Les non techniciens en particulier confondent fréquemment les termes microcontrôleur, microprocesseur, SoC (système sur une puce), microchip (puce électronique) et CI (circuit intégré) et les utilisent souvent de manière interchangeable. Pour résoudre ce problème, j'ai constitué une liste de cinq éléments essentiels à retenir à propos des microcontrôleurs. Si vous êtes un ingénieur professionnel ou un maker accompli, vous pouvez vous épargner la lecture de cet article, mais non sans le faire connaître à vos collègues éloignés de l'univers de la technique.

L'essentiel à propos des microcontrôleurs

• Un contrôleur et un processeur sont deux choses différentes. Un microcontrôleur est un ordinateur incorporé sur une puce, qui contient un cœur de processeur, de la mémoire et des périphériques d'entrées-sorties. Il est généralement utilisé pour effectuer une fonction spécifique dans un système embarqué. Vous pouvez, par exemple, utiliser les microcontrôleurs pour faire fonctionner des capteurs, enregistrer des données, commander des LED, communiquer avec d'autres microcontrôleurs, etc. La mémoire, les ports d'entrées-sorties et la mémoire ROM/RAM du microcontrôleur sont incorporés dans la puce électronique. Les périphériques d’un microprocesseur, par contre, sont à l'extérieur. De même, la mémoire ROM/RAM, l'interface série, les systèmes de temporisation et les ports d'entrées-sorties sont extérieurs à un microprocesseur.

• Les microcontrôleurs sont très spécialisés. Les microcontrôleurs sont spécifiques à des applications et utilisés pour des traitements prédéfinis. Vous pourrez par exemple utiliser un microcontrôleur pour commander un moteur dans un système robotique. A contrario, les microprocesseurs sont utilisés pour des applications qui nécessitent des traitements intenses, comme par exemple les programmes massifs de calcul et de tracé graphique sur un ordinateur portable. Pour résumer, vous n'utilisez pas un processeur Intel CORE i5 pour faire le travail d’un microcontrôleur.

• Les microcontrôleurs peuvent faire beaucoup avec très peu de moyens. Un microcontrôleur ne dispose pas de la vitesse et de la mémoire massive extérieure d'un microprocesseur. Prenons un exemple. Un microcontrôleur a un travail très spécifique à effectuer et ne demande donc ni vitesse considérable ni quantités astronomiques de mémoire. À l'inverse, si les traitements sont compliqués et gourmands en ressources, le choix se portera sur un microprocesseur. La fréquence d'horloge d’un microcontrôleur peut atteindre 300 MHz à comparer à celle d'un processeur, de l'ordre de 4 GHz.

• Le format 8 bits est toujours vivant. Au début des années 2000, certains journalistes spécialisés avaient annoncé la mort du format 8 bits du fait de la prolifération de la nouvelle technologie à 32 bits, si enthousiasmante. Aujourd'hui, le paysage n'est plus le même. Avec l'explosion de l'Internet des objets, les microcontrôleurs 8 bits, peu coûteux, sont extrêmement recherchés pour de très nombreuses applications, notamment les systèmes de commande automobile, les applications de l'industrie spatiale, l'automatisation industrielle, les composants électroniques pour l’habitronique (wearable), la robotique et les appareils médicaux.

• Les microcontrôleurs sont partout. L'Internet des objets est fait de milliards de dispositifs en 8, 16 et 32 bits. Pour résumer, les microcontrôleurs sont présents partout : automobiles, avions, appareils domestiques, jouets, systèmes de surveillance, sites industriels et appareils médicaux. Vous avez encore à l'esprit l'idée de n’être jamais à moins de deux mètres d'une araignée ? Avec l'avènement de l'Internet des objets, il est assez juste de constater que plusieurs microcontrôleurs se trouvent d'ores et déjà dans votre voisinage immédiat.