Mikropengawal ialah cip litar bersepadu yang menyepadukan teras mikropemproses, memori, peranti input/output, dan jam, antara fungsi lain. Ia mempunyai keupayaan pengkomputeran dan kawalan yang berkuasa dan digunakan secara meluas dalam pelbagai peranti elektronik, seperti perkakas rumah, elektronik automotif, peralatan komunikasi dan automasi industri.
Struktur asas mikropengawal terdiri daripada komponen utama berikut:
1. Teras Mikropemproses (CPU): Teras mikropengawal ialah mikropemproses, yang bertanggungjawab untuk melaksanakan arahan, melaksanakan pengiraan, mengawal aliran data dan mengurus peranti persisian. Teras mikropengawal biasa termasuk varian 8-bit, 16-bit dan 32-bit, seperti siri Intel 8051 dan siri ARM Cortex-M.
2. Memori: Mikropengawal mengandungi pelbagai jenis memori yang digunakan untuk menyimpan arahan program, data dan pembolehubah. Ini terutamanya termasuk memori program (ROM, Flash), memori data (RAM) dan memori tidak-meruap (EEPROM). Memori atur cara digunakan untuk menyimpan kod program dan data malar, manakala memori data digunakan untuk menyimpan pembolehubah dan data semasa pelaksanaan program.
3. Peranti Input/Output (I/O): Mikropengawal berinteraksi dengan persekitaran luaran melalui peranti input dan output. Peranti input biasa termasuk butang, suis dan penderia, manakala peranti output termasuk LED, buzzer dan paparan kristal cecair (LCD). Pengawal mikro biasanya mempunyai berbilang pin input/output (GPIO) tujuan am yang boleh diprogramkan untuk berfungsi sama ada sebagai input atau output.
4. Litar Jam: Mikropengawal memerlukan isyarat jam yang stabil untuk menyegerakkan operasi dalamannya. Litar jam menyediakan isyarat jam yang digunakan untuk mengawal kelajuan operasi dan kitaran jam teras mikropemproses. Litar jam biasa termasuk pengayun kristal dan resonator seramik.
5. Gangguan Luaran: Mikropengawal boleh menerima isyarat luaran, seperti daripada butang atau penderia, melalui pencetus gangguan luaran. Apabila gangguan luaran dicetuskan, mikropengawal boleh menggantung tugas semasanya, melaksanakan rutin perkhidmatan gangguan dan mengendalikan acara luaran.
6. Antara Muka Komunikasi Bersiri: Mikropengawal biasanya menampilkan antara muka komunikasi bersiri untuk menukar data dengan peranti lain. Antara muka komunikasi bersiri biasa termasuk UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter), SPI (Serial Peripheral Interface) dan I2C (Inter-Integrated Circuit).
7. Masa dan Kawalan: Mikropengawal memerlukan litar pemasaan dan kawalan untuk menjana pelbagai isyarat kawalan yang digunakan untuk menyelaraskan operasi pelbagai komponennya. Litar pemasaan dan kawalan termasuk penjana pemasaan dan litar logik pemasaan.
Di atas menerangkan struktur asas mikropengawal. Walaupun mungkin terdapat sedikit variasi antara model dan jenama yang berbeza, struktur keseluruhan sebahagian besarnya kekal sama. Keupayaan berkuasa dan fleksibiliti mikropengawal menjadikannya komponen teras yang amat diperlukan dalam reka bentuk sistem terbenam.