Mikrokontroler adalah chip sirkuit terpadu yang mengintegrasikan inti mikroprosesor, memori, perangkat input/output, dan jam, serta fungsi lainnya. Ia memiliki kemampuan komputasi dan kontrol yang kuat dan banyak digunakan di berbagai perangkat elektronik, seperti peralatan rumah tangga, elektronik otomotif, peralatan komunikasi, dan otomasi industri.
Struktur dasar mikrokontroler terdiri dari komponen-komponen utama sebagai berikut:
1. Inti Mikroprosesor (CPU): Inti dari mikrokontroler adalah mikroprosesor, yang bertanggung jawab untuk menjalankan instruksi, melakukan perhitungan, mengendalikan aliran data, dan mengelola perangkat periferal. Inti mikrokontroler yang umum mencakup varian 8-bit, 16-bit, dan 32-bit, seperti seri Intel 8051 dan seri ARM Cortex-M.
2. Memori: Mikrokontroler berisi berbagai jenis memori yang digunakan untuk menyimpan instruksi program, data, dan variabel. Ini terutama mencakup memori program (ROM, Flash), memori data (RAM), dan memori non-volatile (EEPROM). Memori program digunakan untuk menyimpan kode program dan data konstan, sedangkan memori data digunakan untuk menyimpan variabel dan data selama eksekusi program.
3. Perangkat Input/Output (I/O): Mikrokontroler berinteraksi dengan lingkungan eksternal melalui perangkat input dan output. Perangkat input yang umum mencakup tombol, sakelar, dan sensor, sedangkan perangkat output mencakup LED, buzzer, dan layar kristal cair (LCD). Mikrokontroler biasanya memiliki beberapa pin input/output tujuan umum (GPIO) yang dapat diprogram untuk berfungsi sebagai input atau output.
4. Sirkuit Jam: Mikrokontroler memerlukan sinyal jam yang stabil untuk menyinkronkan operasi internalnya. Sirkuit jam menyediakan sinyal jam yang digunakan untuk mengontrol kecepatan operasi dan siklus jam inti mikroprosesor. Rangkaian jam yang umum mencakup osilator kristal dan resonator keramik.
5. Interupsi Eksternal: Mikrokontroler dapat menerima sinyal eksternal, seperti sinyal dari tombol atau sensor, melalui pemicu interupsi eksternal. Ketika interupsi eksternal dipicu, mikrokontroler dapat menangguhkan tugasnya saat ini, menjalankan rutinitas layanan interupsi, dan menangani kejadian eksternal.
6. Antarmuka Komunikasi Serial: Mikrokontroler biasanya memiliki fitur antarmuka komunikasi serial untuk bertukar data dengan perangkat lain. Antarmuka komunikasi serial yang umum mencakup UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter), SPI (Serial Peripheral Interface), dan I2C (Inter-Integrated Circuit).
7. Pengaturan Waktu dan Kontrol: Mikrokontroler memerlukan rangkaian pengaturan waktu dan kontrol untuk menghasilkan berbagai sinyal kontrol yang digunakan untuk mengoordinasikan pengoperasian berbagai komponennya. Rangkaian pengatur waktu dan kendali meliputi generator pengatur waktu dan rangkaian logika pengatur waktu.
Di atas menjelaskan struktur dasar mikrokontroler. Meskipun mungkin ada sedikit variasi di antara model dan merek yang berbeda, struktur keseluruhannya tetap sama. Kemampuan yang kuat dan fleksibilitas mikrokontroler menjadikannya komponen inti yang sangat diperlukan dalam desain sistem tertanam.