Un microcontrôleur est un circuit intégré compact qui pilote des systèmes embarqués. Il intègre un processeur, de la mémoire et des périphériques d'entrée/sortie sur une seule puce. Contrairement à un ordinateur classique, un microcontrôleur exécute un seul programme, souvent en continu, avec une grande précision temporelle et une faible consommation d'énergie.

Le premier microcontrôleur, l'Intel 4004, est apparu en 1971. Il comportait 2 300 transistors. Les microcontrôleurs actuels intègrent des millions de transistors et coûtent moins d'un dollar. On les retrouve dans les jouets, les appareils électroménagers, les voitures et les robots. Un robot peut utiliser un microcontrôleur pour la commande des moteurs, un autre pour la lecture des capteurs et un troisième pour la communication. Ces microcontrôleurs communiquent entre eux via des bus série.

Composants du microcontrôleur

• Processeur : exécute les instructions.
• Mémoire flash : stocke le programme.
• RAM : stocke les données temporaires.
• GPIO : broches d’entrée et de sortie numériques.
• Périphériques : minuteries, CAN, UART, SPI, I2C.

Choisir un microcontrôleur, c'est trouver un équilibre entre vitesse, mémoire, consommation et coût. Un ATmega 8 bits convient parfaitement à un simple suiveur de ligne. Un ARM Cortex-M4 32 bits avec calculs en virgule flottante est plus adapté à un contrôleur de vol de drone. Les performances en temps réel sont plus importantes que la fréquence d'horloge brute. Le microcontrôleur doit répondre aux entrées des capteurs en quelques microsecondes. C'est pourquoi de nombreux robots utilisent des interruptions et un accès direct à la mémoire plutôt que des boucles d'interrogation. Le microcontrôleur est le pilier discret de la robotique. Il n'exécute pas de système d'exploitation ; il exécute le code qui fait bouger le robot.