Máquinas e Microcontroladores

Quando as pessoas imaginam “computador”, geralmente pensam em laptops ou desktops. Mas a maioria dos computadores no mundo não tem tela nem teclado. Eles estão dentro de carros, eletrodomésticos, brinquedos, termostatos e praticamente qualquer dispositivo eletrônico.

A Jornada: Do Tamanho de uma Sala ao Tamanho de uma Unha

Mainframes (1950s-1960s)

Os primeiros computadores ocupavam salas inteiras, pesavam toneladas e consumiam energia suficiente para aquecer um prédio. O IBM 704 (1954) era um exemplo típico: custava milhões de dólares e só grandes empresas ou governos podiam ter um.

Esses mainframes usavam válvulas de vácuo (primeira geração) e depois transistores (segunda geração). Eram programados em batch — você entregava seu trabalho e esperava horas ou dias pelo resultado.

Minicomputadores e Microcomputadores (1970s)

Com os circuitos integrados (terceira geração), os computadores encolheram. O PDP-11, onde Unix e C nasceram, era um “mini” — do tamanho de um armário, não de uma sala.

Em 1971, a Intel lançou o 4004 — o primeiro microprocessador comercial. Quatro bits, 740kHz. Parece ridículo hoje, mas foi revolucionário: pela primeira vez, a CPU inteira cabia em um único chip.

O 8080 (1974) e seus sucessores levaram aos primeiros computadores pessoais acessíveis. O conceito mudou: de “um computador por empresa” para “um computador por pessoa”.

Microcontroladores: Computadores Dentro de Coisas (1980s em diante)

Aqui entra uma distinção importante que muita gente confunde:

Um microcontrolador é um computador completo em um único chip. Ele tem processador, memória RAM, memória Flash (para o programa), timers, conversores analógico-digital (ADC), pinos de entrada/saída (GPIO) — tudo integrado.

O Intel 8051 (1980) foi um dos primeiros MCUs populares e sua arquitetura ainda influencia designs modernos.

Os MCUs que Você Vai Encontrar

Arduino (ATmega328)

O Arduino não é um chip — é uma plataforma. O Arduino Uno, o mais comum, usa o ATmega328:

• 8 bits, 16 MHz
• 32 KB de Flash, 2 KB de RAM
• 14 pinos digitais, 6 analógicos

O Arduino popularizou microcontroladores para iniciantes porque abstraiu a complexidade. Você não precisa saber como configurar registradores de clock para piscar um LED. Mas essa abstração tem custo: menos controle e menor eficiência.

ESP32 (Espressif)

A Espressif, empresa chinesa, mudou o jogo da IoT com chips ridiculamente baratos e capazes:

• 32 bits, dual-core, até 240 MHz
• Wi-Fi e Bluetooth integrados
• 520 KB de RAM, 4-16 MB de Flash
• Preço: ~$3-5

O ESP32 é o chip que você encontra em lâmpadas inteligentes, tomadas smart e qualquer dispositivo IoT barato. Antes dele, adicionar Wi-Fi a um projeto custava caro.

STM32 (STMicroelectronics)

Para aplicações profissionais, a família STM32 é referência:

• ARM Cortex-M (de M0 até M7)
• De 8 MHz básico até 480 MHz (STM32H7)
• Periféricos avançados: CAN bus, Ethernet, USB OTG
• Certificações industriais e automotivas

STM32 é o que você encontra em equipamentos médicos, controle industrial, drones e sistemas automotivos onde confiabilidade é crítica.

Por que Isso Importa para Programadores

Se você vai programar para hardware, precisa entender as restrições:

1. Memória limitada: 2 KB de RAM significa que você não pode criar arrays gigantes nem usar abstrações pesadas
2. Tempo real: Muitas aplicações precisam responder em microssegundos; garbage collection não é opção
3. Sem sistema operacional (geralmente): Você programa “bare metal” ou usa um RTOS minimalista
4. Periféricos importam: Saber configurar um timer ou um ADC é tão importante quanto saber escrever código

C é a linguagem dominante nesse mundo justamente porque dá controle direto sobre memória e hardware sem overhead de runtime.

Referências:

• Intel Corporation. 4004 Single Chip 4-Bit P-Channel Microprocessor (1971)
• Espressif Systems. ESP32 Technical Reference Manual (2016)
• STMicroelectronics. STM32 32-bit Arm Cortex MCUs