Отже, перші мікроконтролери з’явилися у 1976 році, коли в одній ВІС стало можливим сумістити процесор, ОЗП, ПЗП і елементи інтерфейсу. На відміну від універсальних мікроЕОМ в мікроконтролерах невелика за розміром пам’ять (декілька сотень байт ОЗП та декілька десятків кілобайт ПЗП) і простий інтерфейс для зв’язку із зовнішніми пристроями. Це випливає із специфіки використання мікроконтролерів. Їх не застосовують в універсальних обчислювальних системах. Мікроконтролери призначені для створення високоефективних і дешевих систем керування і регулювання. Вони реалізують відносно нескладні алгоритми, тому потребують об’ємів пам’яті, на декілька порядків менших, ніж ЕОМ універсального призначення. Їх застосовують у системах керування маніпуляторами, вимірювальних приладів, технологічного устаткування, верстатів, автомобілів, побутової техніки та ін.
Типову структуру мікроконтролера наведено на рис 8.1.
Рисунок 8.1 – Типова структура мікроконтролера
Ємності ОЗП у декілька сотень байт цілком досить для тимчасового зберігання даних та проміжних результатів при виконанні програм керування. Програми зберігаються у флеш-пам’яті ємністю у десятки кілобайт, чого, як правило, також повністю вистачає. За необхідності передбачено можливість нарощування об’ємів пам’яті за рахунок підключення зовнішніх ВІС оперативної та постійної пам’яті.
Зрозуміло, що роботою всіх вузлів керує центральний процесорний елемент ЦПЕ. Синхронізують його роботу імпульси ГТІ із частотою 12-24 МГц, що задається зовнішнім кварцевим резонатором. Це забезпечує високу стабільність частоти, що необхідно при відпрацюванні проміжків часу.
Адреси і дані передаються по шині адрес/даних з розрядністю слів, які обробляються мікроконтролером.
Введення і виведення інформації здійснюється через чотири паралельних і один послідовний порти вводу/виводу. Через порти Р0-Р3 обмін із зовнішніми пристроями відбувається 8-розрядними шинами. Зараз також випускають 16- і 32- розрядні мікроконтролери. Кожен із портів забезпечує взаємодію з одним пристроєм. Функції ліній шин у різних режимах можуть мати різне значення (введення або виведення).
Через вхід Rx D послідовного порту відбувається прийняття даних у послідовному коді, через вхід Tx D – передача.
Мікроконтролер може обслуговувати декілька як внутрішніх, так і зовнішніх запитів на переривання програми для переходу до виконання більш пріоритетних підпрограм.
Таймери-лічильники призначені для відпрацьовування інтервалів часу або підрахунку кількості імпульсів.
Систему команд мікроконтролера орієнтовано на виконання задач керування, тому поряд зі звичайними командами, характерними для всіх мікропроцесорів, є й специфічні. Оскільки всі вузли мікропроцесорної системи тут знаходяться всередині однієї ВІС, то непотрібні звернення до зовнішніх пристроїв. Тому більшість команд короткі за часом виконання, наприклад, близько 1 мкс при тактовій частоті 12 МГц.