Een microcontroller is een compacte, geïntegreerde schakeling die ingebedde systemen aanstuurt. Hij bevat een processor, geheugen en input/output-randapparatuur op één chip. In tegenstelling tot een gewone computer voert een microcontroller één programma uit, vaak continu, met nauwkeurige timing en een laag energieverbruik.

De eerste microcontroller, de Intel 4004, verscheen in 1971. Deze bevatte 2300 transistors. De microcontrollers van tegenwoordig bevatten miljoenen transistors en kosten minder dan een dollar. Ze zitten in speelgoed, huishoudelijke apparaten, auto's en robots. Een robot kan bijvoorbeeld één microcontroller gebruiken voor de aansturing van de motoren, een andere voor het uitlezen van sensoren en een derde voor de communicatie. Ze communiceren met elkaar via seriële bussen.

Microcontrollercomponenten

• CPU: voert instructies uit.
• Flashgeheugen: hier wordt het programma opgeslagen.
• RAM: slaat tijdelijke gegevens op.
• GPIO: pinnen voor digitale invoer en uitvoer.
• Randapparatuur: timers, ADC's, UART, SPI, I2C.

Bij de keuze van een microcontroller moet je een balans vinden tussen snelheid, geheugen, stroomverbruik en kosten. Een 8-bits ATmega is prima voor een eenvoudige lijnvolger. Een 32-bits ARM Cortex-M4 met floating-point-berekeningen is beter geschikt voor een vluchtcontroller voor een drone. Realtime-prestaties zijn belangrijker dan pure kloksnelheid. De microcontroller moet binnen microseconden reageren op sensorinputs. Daarom gebruiken veel robots interrupts en directe geheugentoegang in plaats van polling-loops. De microcontroller is het stille werkpaard van de robotica. Hij draait geen besturingssysteem. Hij voert de code uit die de robot laat bewegen.