マイクロコントローラー（MCU）は、私たちの周りのあらゆる場所に存在しています。煙探知機から電動工具、スマートフォンや子供のおもちゃに至るまで、MCUは幅広いアプリケーションで使用されています。MCUは、単一のデバイスまたはチップ内に高度に統合された小型コンピューターと考えることができます。
典型的なコンピューターの構成を考えてみてください。中央処理装置（CPU）、短期および長期のストレージ用のメモリ、さまざまな入力と出力があり、それらは操作を実行するために必要です。MCUは、これらすべての要素を単一の小型パッケージに統合しており、異なる要素をマザーボードで接続する代わりに、すべてが一つに収まっています。このため、MCUはさまざまなアプリケーションや組み込みシステムで、単純な機能から複雑な機能までを実行することができます。
MCUの構成要素をよりよく理解するために、MCUは異なる要素に分けられます。本記事ではそれぞれの要素について概説し、後続の記事ではそれらの詳細に焦点を当てていきます。すべてのMCUがこれらの要素やサブ要素を持っているわけではありませんが、基本的な要素には以下のものがあります。
まず、MCUのコア要素です。業界では、コアは通常CPU、つまりマイクロコントローラーの「頭脳」と呼ばれる部分を指します。コアはチップ内のすべてを制御し、通常は必要な計算をすべて実行します。コアの周りには、電源システム、クロック、プログラムやデバッグ機能などのモジュールが配置されています。また、加速器によってコアに追加の計算支援が提供されることがあります。
メモリはMCUの重要な要素です。MCUには通常、揮発性メモリ（RAM）と不揮発性メモリ（フラッシュメモリまたはROM）の2種類があります。RAMはMCUの「メモ帳」のようなもので、現在の操作や計算を実行するために使用されます。一方、フラッシュメモリやROMは、プログラムやデータを保存するために使用され、コンピューターのハードドライブに似ています。
次に、入力と出力（I/O）要素です。I/OはMCUの物理ピンとその機能を制御し、MCUの内外を通過するすべての情報は最終的にこれらのピンを経由します。デジタルI/Oピンは、電圧が高いか低いかで「1」または「0」として解釈され、アナログI/Oピンは、MCUが解釈することなく電圧を通過させることができます。
最後に、MCUの「外部機能」と呼ばれる部分です。これには、タイミングと制御、データ変換器、アンプ、通信モジュールが含まれます。これらの外部機能は、特定のアプリケーションのニーズに合わせて構成されることがあり、MCUの構成や機能に大きな違いをもたらします。
MCUは、汎用的なものから特定のアプリケーションに特化したものまでさまざまな種類があり、それぞれに応じたパフォーマンスと機能が提供されます。そのため、どのようなニーズにも対応できるMCUが存在することでしょう。