Hazır geliştirme kartları (Arduino vb.) prototipleme için harika olsa da, projenizi nihai bir ürüne dönüştürmek, boyutları küçültmek ve maliyetleri düşürmek istediğinizde doğrudan mikrodenetleyici (MCU) entegrelerine ihtiyaç duyarsınız. İçerisinde işlemci, RAM, ROM ve giriş/çıkış (I/O) birimlerini tek bir silikon çipte barındıran bu donanımlar, elektronik tasarımların gerçek beynidir.

Robotizmo'da; elektronik sektörünün endüstri standartlarını belirleyen Atmel (AVR), Microchip (PIC) ve STM (ARM Cortex) mimarisine sahip mikrodenetleyici çeşitlerini bir arada bulabilirsiniz. Devre tasarımınıza uygun DIP veya SMD (Yüzey montaj) kılıf tiplerindeki çipleri inceleyerek, ticari ürünlerinizi ve özel donanım projelerinizi hayata geçirebilirsiniz.

Kendi Donanımınızı Üretin: Mikrodenetleyici Nedir?

Bir elektronik sistem tasarlarken her işlevi ayrı bir transistör veya mantık kapısıyla yapmak yerine, tüm hesaplama ve yönlendirme işlemlerini yazılımla çözmemizi sağlayan devrelere mikrodenetleyici (Microcontroller Unit - MCU) denir.

Bilgisayarlarımızdaki işlemcilerden farklı olarak mikrodenetleyiciler, çalışmak için dışarıdan devasa bir RAM'e veya harici bir sabit diske ihtiyaç duymazlar. Hafıza (Flash ROM), geçici bellek (RAM) ve dış dünyayla iletişim kuracak olan haberleşme protokolleri (I2C, SPI, UART, ADC) bu küçük siyah çiplerin içine üretim aşamasında entegre edilmiştir. Bu sayede çipe sadece doğru voltajı verip gerekli saat frekansını (kristal osilatör) bağladığınızda kodlarınızı çalıştırmaya başlar.

Popüler Mikrodenetleyici Aileleri

Elektronik endüstrisinde tasarlayacağınız cihazın işlem kapasitesine ve enerji tüketimine göre tercih edebileceğiniz farklı mimariler bulunur:

• Atmel Microcontroller: Maker dünyasının en çok aşina olduğu ailelerden biridir. Arduino Uno'nun da kalbinde yer alan ATmega328P gibi çipler bu aileye aittir. Öğrenmesi kolay, açık kaynak kod kütüphaneleri çok geniş olan 8-bitlik AVR tabanlı donanımlardır. Giyilebilir teknolojiler için ATtiny gibi çok daha küçük boyutlu versiyonları da mevcuttur.

• Microchip (PIC) Microcontroller: Endüstriyel otomasyonun ve ticari üretimlerin efsanevi ailesidir. Elektriksel gürültülere (parazit) karşı son derece dayanıklı oldukları için beyaz eşyalardan otomotiv sensörlerine kadar birçok cihazda PIC16F ve PIC18F serisi çipler kullanılır.

• STM Microcontroller: Yüksek hız ve işlem gücü gerektiğinde devreye STM (STMicroelectronics) girer. 32-bit ARM Cortex-M mimarisine sahip olan STM32 serisi mikrodenetleyiciler; karmaşık matematiksel hesaplamalar, ses/görüntü işleme ve gelişmiş drone/robotik sistemler için endüstri standardı haline gelmiştir.

Mikrodenetleyici Seçerken Nelere Dikkat Edilmeli?

Projeniz için çip (entegre) seçimi yaparken aşağıdaki donanımsal özellikleri filtrelemeniz gerekir:

1. Kılıf Yapısı (DIP vs. SMD) Eğer kodlarınızı bir delikli pertinaks veya breadboard üzerinde test edecekseniz, bacakları uzun olan DIP (Dual In-line Package) kılıflı mikrodenetleyicileri seçmelisiniz. Ancak seri üretime geçecek, çok katmanlı ve küçük boyutlu bir PCB basacaksanız, kart yüzeyine lehimlenen TQFP, SOIC veya QFN gibi SMD (Yüzey Montaj) kılıfları tercih etmelisiniz.

2. I/O Pin Sayısı ve Çevrebirimleri Devrenize kaç adet sensör, motor veya ekran bağlayacaksınız? Mikrodenetleyiciler 8 bacaklı (ATtiny serisi gibi) versiyonlardan, 100 bacaklı (STM32 serisi gibi) versiyonlara kadar geniş bir pin yelpazesine sahiptir. Özellikle analog sensör okuyacaksanız çipin yeterli sayıda ADC (Analog Dijital Çevirici) pinine sahip olduğundan emin olmalısınız.

3. Hafıza (Flash) ve Hız Yazacağınız kodun boyutu çipin Flash belleğine sığmak zorundadır. Sadece bir sıcaklık sensörü okuyup röle çektireceğiniz bir devrede 8KB hafızalı temel bir MCU yeterli olurken; renkli TFT ekran sürüp grafik arayüz çizeceğiniz bir projede geniş Flash hafızalı ve yüksek MHz hızında çalışan 32-bit bir işlemci (örn: ARM Cortex serisi) seçmelisiniz.

Sık Sorulan Sorular (SSS)

Mikroişlemci (Microprocessor) ile mikrodenetleyici (Microcontroller) arasındaki fark nedir? Mikroişlemciler (bilgisayarınızdaki Intel veya AMD çipler gibi) sadece matematiksel işlem ve yönlendirme yapar; RAM, depolama alanı ve giriş/çıkış portları çipin dışında, anakart üzerindedir. Mikrodenetleyiciler ise RAM, ROM ve giriş/çıkış birimlerini kendi içlerinde barındıran "tek çiplik bilgisayarlardır".

Arduino doğrudan bir mikrodenetleyici midir? Hayır. Arduino, kendi başına bir mikrodenetleyici değil, mikrodenetleyicilerin (çoğunlukla Atmel firmasına ait olan ATmega serisinin) kolayca programlanabilmesi için etrafına voltaj regülatörü, USB çipi ve reset devresi eklenmiş bir "geliştirme kartıdır". Asıl işi yapan şey, kartın üzerindeki mikrodenetleyici entegresidir.

Yeni aldığım (boş) bir mikrodenetleyiciyi nasıl programlarım? Çıplak bir çipi programlamak için ilgili çipin ailesine uygun bir "Programlayıcı" cihaza (örneğin Atmel için USBasp, PIC için PICkit, STM için ST-Link) ihtiyacınız vardır. Çipin üzerindeki iletişim pinleri (MOSI, MISO, SCK veya SWD) programlayıcıya bağlanır ve derlenen HEX veya BIN kodları doğrudan çipin hafızasına yazılır.

Mikrodenetleyiciler hangi dilde programlanır? Donanım mimarisine ve kullanılan derleyiciye (compiler) bağlı olarak en yaygın kullanılan diller C ve C++ dilleridir. Daha profesyonel veya düşük donanımlı tasarımlarda doğrudan Assembly dili kullanılabilirken, son yıllarda gücü artan (özellikle 32-bit) mimarilerde MicroPython da popülerlik kazanmaktadır.