Microcontrollori ovvero computer a scheda singola open source

I microcontrollori sono dei dispositivi elettronici che vengono integrati generalmente in sistemi embedded, cioè sistemi realizzati per un unico utilizzo che non possono essere riprogrammati nuovamente per rispondere ad altre funzioni. I microcontrollori, come suggerisce il nome, controllano e gestiscono digitalmente la totalità o una buona parte delle funzionalità di tali sistemi. Le funzioni elaborate dai microcontrollori sono prevalentemente di calcolo, ma possono svolgere anche altre operazioni specifiche. A differenza dei microprocessori, i microcontrollori racchiudono in un unico chip il processore, la memoria e i canali ed è possibile integrare anche eventuali blocchi aggiuntivi. I programmi applicativi sono su dispositivi di memoria ROM e sono a tutti gli effetti firmware. I Computer a scheda singola (SBC), invece, sono realizzati su una scheda a circuito singolo e dotati di microprocessore, memoria e software open source che possono essere liberamente modificati da operatori e sviluppatori i quali potranno implementarli con nuove caratteristiche. Per eventuali funzioni da aggiungere, i computer a scheda singola utilizzano connettori collegati con hardware e circuiti. Sia i microcontrollori che i computer a scheda singola si differenziano per modelli e tipologia, così da poter scegliere quelli più appropriati per esigenze e necessità specifiche.

Microcontrollori programmabili: i migliori hardware per computer a scheda singola

I microcontrollori programmabili rappresentano una valida alternativa ai microprocessori e sono elementi indispensabili per il corretto funzionamento di strumenti elettronici: li troviamo sia all’interno di apparecchi comuni, sia all’interno di personal computer. Per quanto riguarda le funzioni e la connettività, ad un microcontrollore possono essere collegate diverse componenti, come tasti, schermi ed elementi progettati appositamente per eseguire determinate funzioni. Gli hardware per computer a scheda singola permettono di personalizzare i dispositivi. L’Orange pi3 è consigliato per svolgere diverse funzioni ed è consigliato anche in ambito industriale. L’ Orange Pi 3 LTS è un dispositivo open source, con WiFi wireless dual-band e Bluetooth 5.0 ed è estremamente funzionale e compatto nelle dimensioni; l’orange Pi 4 LTS è la soluzione giusta anche per chi non è un esperto del settore e desidera creare e lavorare con la tecnologia, in modo semplice. Ma questi non sono gli unici modelli in commercio, ne esistono tanti altri ognuno pensato per soddisfare diverse modalità di utilizzo.

Le principali tipologie di microcontrollori programmabili

I microcontrollori programmabili sono sempre più richiesti sul mercato e stanno riscontrando nel tempo un discreto successo. Questo accade per l’ottimo rapporto qualità/prezzo, per il numero e la velocità delle prestazioni e per la relativa semplicità di programmazione. Le principali tipologie di controllori sono a 8-bit, 16-bit e 32-bit, numeri che indicano le dimensioni del bus dati: più il bus dati è alto e più è possibile eseguire operazioni complesse. Di conseguenza il microcontrollore a 8-bit è particolarmente consigliato per chi svolge lavori amatoriali perché risulta più semplice da programmare e utilizzare. Le differenze tra microcontrollori riguardano anche la programmazione, un processo che può sembrare complesso ma che in realtà consta di tre fasi essenziali: la scrittura del codice, la compilazione del codice in linguaggio macchina o binario e, infine, il caricamento del sul microcontrollore. Per la programmazione, nella maggior parte dei casi i microcontrollori vengono programmati in ASM, ma alcuni modelli sono programmati anche in C. I microcontrollori si dividono, poi, in due categorie: CISC (Complex Instruction Set Computers) coni una vasta gamma di istruzioni e RISC (Reduced Instruction Set Computers) dotati, invece, di un set di istruzioni più ridotto. Infine, i microcontrollori possono essere con memoria o senza. Ogni microcontrollore, in ogni caso, ha le sue caratteristiche peculiari che è sempre bene conoscere nel dettaglio prima dell’acquisto, per essere sicuri che fa al caso proprio.

Microcontrollori programmabili con memoria e senza

I microcontrollori programmabili possono avere la memoria interna oppure no. La memoria dei microcontrollori programmabili può essere generalmente di tre tipi: 

• memoria RAM (Random-Access-Memory): è una memoria cosiddetta “volatile”, perché i dati sono conservati in memoria temporaneamente, dal momento che vengono cancellati quando il dispositivo non è alimentato. La memoria RAM serve per salvare i dati del programma solo durante l’esecuzione dello stesso, e presenta tempi molto veloci di lettura/scrittura.
• memoria Flash: al contrario della RAM è una memoria non volatile. Quindi tutti i dati archiviati vengono conservati anche in caso di spegnimento del dispositivo. La memoria Flash dei microcontrollori ospita il firmware da eseguire, ma ha un numero di scritture limitate visibili nel parametro “Endurance”. Il vantaggio della memoria Flash è quello di poter fare l’update del codice senza dover sostituire il chip.
• memoria EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory): è un altro tipo di memoria non volatile, ha tempi di lettura/scrittura relativamente lunghi ed è usata il più delle volte per salvare i dati raccolti da un dispositivo.

Computer a scheda singola con WiFi e senza

I computer a scheda singola sono dei dispositivi che possono essere paragonati a computer quasi a tutti gli effetti, e presentano la caratteristica di essere costituiti da un unico circuito stampato. I computer a scheda singola, chiamati anche SBC e presenti ormai in tantissimi dispositivi elettronici, possono svolgere molte operazioni anche se in numero minore rispetto a quelle che può compiere un PC di ultima generazione. La praticità dei computer a scheda singola è data, oltre che dalla relativa semplicità di utilizzo, anche dal fatto che non richiedono cavi di alcun genere, né per l’alimentazione, né per il collegamento a internet: infatti la quasi totalità degli ultimi modelli in commercio è dotata di wifi integrato e di bluetooth, per rendere la connessione ad internet e lo scambio di dati un’operazione semplice e pratica, da eseguire in diversi contesti potendo sfruttare le connessioni disponibili e senza dipendere in alcun modo da sistemi di cablaggio.

Come scegliere il microcontrollore programmabile più giusto per le proprie esigenze

I modelli di microcontrollori sono diversi e per scegliere quello giusto è necessario valutare alcuni fattori per essere sicuri di acquistare il microcontrollore che risponda alle proprie esigenze. Vediamo, quindi, quali elementi bisogna valutare nella scelta di un microcontrollore.

Sicuramente un aspetto importante da considerare riguarda la memoria e le esigenze di programmazione e archiviazione dei dati, se i dati da archiviare sono molti sarà bene optare per un microcontrollore dalla memoria più grande; è da tenere in considerazione anche la potenza di calcolo, e cioè la capacità di svolgere operazioni più o meno complesse: se le funzioni da svolgere saranno sofisticate, il microcontrollore non potrà essere un modello base da hobbistica; da non sottovalutare è anche il tipo di connettività (wifi e bluetooth integrati), per questo è importante conoscere le condizioni in cui dovrà essere impiegato il microcontrollore; un altro elemento importante è la compatibilità e, cioè, la capacità del microcontrollore di comunicare con altri dispositivi o piattaforme: una buona compatibilità garantisce un buon risparmio di tempo e denaro. Infine, bisogna prestare attenzione anche alla qualità e alla sicurezza del prodotto, per essere certi che sia stato realizzato secondo tutti gli standard previsti garantendo un corretto funzionamento ed evitando l’insorgere di inconvenienti, spiacevoli imprevisti o pericoli.