組み込み機器で使用される「マイコン」とは？
マイコンとは何ぞや？
マイコンとはマイクロコンピュータ(micro computer)の略で、文字通り「小さなコンピュータ」を意味します。
近年ではマイクロコントローラ(micro controller)として「小さな制御機」を意味し、家電やロボットなどを制御(コントロール)することに使用されています。
パソコンとマイコンの違い
コンピュータというと、一般的には皆さんが使用しているパソコンを思い浮かべます。
一般的なパソコンとマイコンは何が異なるのでしょうか？
簡単に説明すると、「パソコンはいろいろな処理をすることができる汎用コンピュータ」で、「マイコンは特定の処理しかできない専用コンピュータ」と言えます。
パソコンではどんな事ことができるかというと、例えば音楽を聴いたり、ゲームをしたり、YouTubeを観たりと、パソコンが一台あれば様々な用途に使用することができます。
一方、マイコンとは「特定の機能のみを持ち専用の処理や制御を行うもの」と言えます。
例えば、冷蔵庫に組み込まれているマイコンは「冷蔵庫内の温度を読み取って温度を一定に制御する」機能だけを持っています。
他には、ラジコンに組み込まれているマイコンは「コントローラーの操作を読み取ってモーター(タイヤ)の回転速度を設定する」機能を持っていたりします。
マイコンの利点
「パソコンで何でもできるのに、そんな専用マイコンなんていらないんじゃないか？」なんて声も聞こえますが、マイコンを使用することにはメリットがあります。
価格が安い
一般的にパソコンを買うと数万円から数十万円の費用がかかります。
それに比べ、マイコンは数百円で購入することができます。
最近はIoTやスマート家電の発達により家電の高機能化が進んでいますが、そこでも使用されているのはパソコンではなくマイコンです。
先ほどと同じく冷蔵庫を例に挙げると、冷蔵庫にパソコンが必要かと考えると必要ありませんよね。冷蔵庫でゲームはしませんしYouTubeも観ません。
冷蔵庫は一定温度で保つという機能さえあればよいので、安価なマイコンを使用することで生産コストを下げることが出来ます。
低消費電力
一般的なパソコンは起動しているだけで大きく電力を消費してしまいます。
マイコンの消費電力はパソコンとは比べ物にならないほど低く、24時間稼働していても電気代は微々たるものです。
冷蔵庫のように24時間稼働しているようなものに使用することで、日々のランニングコストを抑えることができます。
電気回路との親和性
マイコンは樹脂モジュールから金属の脚が生えた形をしており、電気回路の制御との相性が良い物となっています。
例えば、パソコンのインターフェースにはUSBやイヤホンジャックなどがありますが、これらは電気回路の制御に関与することが出来ません。
対してマイコンは回路基板に直接取り付けられるため、電気的な制御はパソコンよりも得意な分野となっています。
専用処理
マイコンは専用品であるために、パソコンよりも「厳密な処理」が得意なものです。
パソコンは何でもできてしまうからこそ、全ての制御内容を処理しなければなりません。
それに対してマイコンは専用品なため、たった1つの制御に特化して処理することが可能であり、「より厳密な処理」をすることが可能です。
例えばジャガイモの皮を剥くときに、いろいろな切り方ができる包丁よりも、皮を剥くことに特化したピーラーの方が早いようなイメージです。
マイコンのプログラムを開発しよう
マイコンの処理内容
マイコンの動作は、マイコンのメモリに書き込まれているプログラムによって処理内容が異なります。
また、新しいプログラムを書き込むことでマイコンの処理内容を変更することができます。
マイコンに処理させたいプログラムを作成することで、自分の目的にあった専用コンピュータを作成することが可能です。
マイコンのプログラム
マイコンに使用される開発プログラムは主にアセンブリ言語やC言語が用いられます。
またマイコンをプログラムへ書き込むには「ライター」と呼ばれるものが必要です。
パソコンでプログラムを作成し、ライターを用いてマイコンへプログラムを書き込む、というのが一般的な流れにとなります。
初心者はワンボードマイコンを使おう
マイコンを扱い始めたばかりの初心者は、「ワンボードマイコン」での開発をお勧めします。
ワンボードマイコンとは、マイコン本体に加えて開発に必要なライターやインターフェースがひとまとめになった回路基板のことを表します。
パソコンとの接続に必要なUSB端子や、電気回路の制御に必要なGPIO端子(電気回路の接続端子)が一つにまとめられているため、簡単にマイコンを使った開発ができるようになっています。
最近では「Arduino」や「ESP」といったワンボードマイコンが主流であり、まずはこれらを用いてマイコンの学習を進めていきましょう。
マイコンを扱うお仕事
エンジニアの中でもマイコンを扱う職業の人たちは、組み込み系や制御系と呼ばれるエンジニアが多いです。
家電や車の中に組み込まれるコンピュータを開発したり、組み込まれたコンピュータを制御するためにそう呼ばれています。
他にも電子回路や制御基板を開発するお仕事でもマイコンを扱うことは多いので、興味がある人はぜひマイコンについて調べてみてください。
