Un microcontrollore è un chip integrato che spesso fa parte di un sistema embedded. Include una CPU, RAM, ROM, porte I/O e timer come un computer standard, ma poiché sono progettati per eseguire solo una singola attività specifica per controllare un singolo sistema, sono molto più piccoli e semplificati in modo da poter includere tutte le funzioni richieste su un unico chip. A differenza di un microprocessore, che è un chip generico utilizzato per creare un computer o un dispositivo multifunzione e richiede più chip per gestire varie attività, questo dispositivo è pensato per essere più autonomo e indipendente e funziona come un piccolo, dedicato computer.
Il grande vantaggio dei microcontrollori, rispetto all’utilizzo di microprocessori più grandi, è che il conteggio delle parti e i costi di progettazione dell’elemento da controllare possono essere ridotti al minimo. In genere sono progettati utilizzando la tecnologia dei semiconduttori a ossido di metallo complementare (CMOS), una tecnica di fabbricazione efficiente che utilizza meno energia ed è più immune ai picchi di potenza rispetto ad altre tecniche. Esistono anche più architetture utilizzate, ma l’architettura predominante è Complex Instruction Set Computer (CISC), che consente al chip di contenere più istruzioni di controllo che possono essere eseguite con una singola istruzione macro. Alcuni utilizzano un’architettura RISC (Reduced Instruction Set Computer), che implementa meno istruzioni, ma offre una maggiore semplicità e un consumo energetico inferiore.
I primi controller erano generalmente costruiti con componenti logici e di solito erano piuttosto grandi. Successivamente, sono stati utilizzati i microprocessori e i controller sono stati in grado di adattarsi a un circuito. I microcontrollori ora posizionano tutti i componenti necessari su un singolo chip. Poiché controllano una singola funzione, alcuni dispositivi complessi ne contengono diverse.
Questi chip sono diventati comuni in molte aree e possono essere trovati negli elettrodomestici, nelle apparecchiature informatiche e nella strumentazione. Hanno anche molti usi industriali e sono diventati una parte centrale della robotica industriale. Poiché vengono solitamente utilizzati per controllare un singolo processo ed eseguire semplici istruzioni, non richiedono una potenza di elaborazione significativa.
Il mercato automobilistico è stato uno dei principali driver di microcontrollori, molti dei quali sono stati sviluppati per applicazioni automobilistiche. Poiché devono resistere a condizioni ambientali difficili, devono essere altamente affidabili e durevoli. Tuttavia, come le loro controparti, i chip utilizzati nelle auto sono molto economici e sono in grado di fornire potenti funzionalità che altrimenti sarebbero impossibili o troppo costose da implementare.