| 9.5. Microcontroller - oder: Einchipcomputer |
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Letztmalig dran rumgefummelt: 12.07.21 17:35:42 |
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Mikrocontroller sind aus unserem
Leben nicht mehr weg zu denken - auch wenn wir sie meist gar nicht wahr nehmen.
Viele ganz alltägliche und einfach erscheinende Aufgaben übernehmen sie und
tauchen schon im Kinderspielzeug auf. |
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0. Die Idee des Einchiprechners - heute:
Microcontroller (... was ist das eigentlich?) ... 1. DDR-Contorller - mit Kern U882 2. ZILOG-Controller + TOSHIBA Z80 Weiterentwicklungen 3. Intel-Controller 4. Infineon-Controller 5. MAX-Controller und GAL's 6. ATMEL-Controller 7. PIC-Controller 8. MOTOROLA-Controller 9. Verwandte Themen |
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Arbeiten mit Microcontrollern von C-Control -
dies stammt aus Äonen der Controller-Technik - bleibt aber aktuell
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| 0. Die Idee des Einchiprechners - heute: Microcontroller (... was ist das eigentlich?) ... |
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... ist eigentlich ganz einfach: langjährige Erfahrung mit den Einzelkomponenten, welche sich nicht oder nur unwesentlich ändern (CPU, PIO, SIO, CTC, A/D- und D/A-Wandler, RAM und ROM sind schon alles), einfache und stabil laufende Software, hinreichend Platz auf dem Chip, kostengünstige Fertigung, hohe Zuverlässigkeit, breites Einsatzspektrum für faktisch einen Chip oder nur eine kleine Typenpalette (die sich meist nur im Ausstattungsgrad unterscheidet), Aktualität über einen für elektronische Verhältnisse sehr langen Zeitraum (ZILOG demonstriert dies seit 30 Jahren) - und: 8 Bit sowie einige wenige MHz decken schon fast alle Anwendungszwecke ab und/oder lassen einen riesigen Puffer an Reserven ;-) |
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Ganz wie man über Spinnen sagt, sind Sie wahrscheinlich immer
innerhalb 2 Meter eines Mikrocontrollers. Denn Milliarden von
Mikrocontrollern werden im Internet der Dinge eingesetzt. Leider wissen nur
wenige Nicht-Ingenieure viel über diese bemerkenswerten, allgegenwärtigen
Geräte. Hier sind ein paar wichtige Fakten über Mikrocontroller, die jeder
wissen sollte. Was ist ein Mikrocontroller (MCU)? Was unterscheidet einen Mikrocontroller von einem Mikroprozessor (MPU)? Wie verwenden Designer Mikrocontroller? Sind Arduinos und Raspberry Pis Mikrocontroller? Elektronik-Ingenieure kennen die Antworten auf diese Fragen, weil sie Mikrocontroller in ihren Produkten für nahezu alle Branchen von der Luft- und Raumfahrt bis zum Gesundheitswesen einsetzen. Leider sind viele nicht-technische Führungskräfte, Marketingleiter, Vertriebsmitarbeiter und Softwareentwickler mit der Mikrocontrollertechnologie nicht vertraut. Nicht-Ingenieure verwechseln oft die Begriffe Mikrocontroller, Mikroprozessor, System auf einem Chip, Mikrochip und IC - und verwenden sie manchmal austauschbar. Um das Problem anzugehen, habe ich eine Liste von fünf wesentlichen Dingen zusammengestellt, die jeder über Mikrocontroller wissen sollte. Wenn Sie ein professioneller Ingenieur oder Profi sind, können Sie diesen Artikel überspringen - stellen Sie einfach sicher, dass Sie ihn mit Ihren nicht-technischen Kollegen teilen. |
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Ein Mikrocontroller ist ein Computer auf einem einzigen Chip, der einen Prozessorkern, Speicher und E/A-Peripheriegeräte enthält und normalerweise für eine bestimmte Funktion in einem eingebetteten System verwendet wird. Beispielsweise können Sie mit Mikrocontrollern Sensoren bedienen, Daten aufzeichnen, LEDs steuern, mit anderen Mikrocontrollern kommunizieren und vieles mehr. Der Speicher eines Mikrocontrollers, I/O-Ports und ROM/RAM befinden sich im Chip. Die Peripherie eines Mikroprozessors ist extern. So werden ROM/RAM, serielle Schnittstelle, Timer und I/O-Ports an einen Mikroprozessor angeschlossen. | ||||
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Mikrocontroller sind anwendungsspezifisch und werden für vordefinierte Aufgaben eingesetzt. Beispielsweise können Sie mit einem Mikrocontroller einen Motor in einem Robotersystem steuern. Im Gegensatz dazu werden Mikroprozessoren für Anwendungen eingesetzt, die eine intensive Bearbeitung erfordern, wie z.B. die Ausführung großer Grafikprogramme auf Laptops. Grundsätzlich verwenden Sie keinen Intel CORE i5, um die Arbeit eines Mikrocontrollers auszuführen. | ||||
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Ein Mikrocontroller bietet nicht die hohe Geschwindigkeit und den großen Speicher eines Mikroprozessors. Denken Sie darüber nach. Ein Mikrocontroller hat eine anwendungsspezifische Aufgabe zu bewältigen und benötigt daher keine atemberaubende Geschwindigkeit und eine Tonne Speicher, während ein Mikroprozessor für komplizierte, ressourcenintensive Aufgaben eingesetzt wird. Die Taktfrequenz eines Mikrocontrollers kann 300 MHz im Vergleich zu einer Prozessorgeschwindigkeit von 4 GHz betragen. | ||||
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In den frühen 2000er verkündeten einige Technikjournalisten "8 bit ist tot" wegen der Verbreitung der aufregenden neuen 32-Bit-Technologie. Die Dinge haben sich geändert. Mit der Explosion des IoT sind kostengünstige 8-Bit-Mikrocontroller für eine Vielzahl von Anwendungen gefragt, wie z.B. in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, der Industrieautomation, tragbaren elektronischen Geräten, der Robotik und der Medizintechnik. | ||||
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Das IoT umfasst Milliarden von 8-, 16- und 32-Bit-Geräten. Einfach ausgedrückt, Mikrocontroller werden überall eingesetzt: in Autos, Flugzeugen, Haushaltsgeräten, Spielzeug, Überwachungssystemen, Industrieanlagen und medizinischen Geräten. Erinnern Sie sich an das alte Sprichwort, dass Sie immer 2 m von einer Spinne entfernt sind? In dieser IoT-Ära kann man ruhig davon ausgehen, dass Sie mehrere Mikrocontroller in Ihrer Nähe haben. | ||||
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natürlich sind die einzelnen Maschinenbefehlssätze nicht identisch - das wär' zu einfach - damit macht sich ja der jeweilige Hersteller beim Kunden so zu sagen "fest" - einmal LEGO - immer LEGO | ||||
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Die Microcontoller-Seite |
| 1. DDR-Einchipmikrorechner - Schwerpunkt U882/U884 |
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NEIN - die waren nicht doof -
nur gelang es nicht, mitten im realen Sozialismus ein solches Produkt kostengünstig
herzustellen, zu managen sowie gewinnbringend einzusetzen :-( Purzeln heut' noch irgendwo so'n paar Bausteine rum, greif' sie dir und mach' was draus - aber natürlich muss man so was erst mal entdecken ;-) |
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Vergleichslisten und Funktionsbilder der U88X-Reihe sowie Verweise auf ZILOG-Äquivalente | |||||||||
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Bauplanprojekt - Experimentierschaltung mit U882 | |||||||||
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Bauplanprojekt - Elektronische Morsetaste mit U884 | |||||||||
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weiterführende Literaur |
| 2. ZILOG-Controller und TOSHIBA Weiterentwicklungen |
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Unter der Bezeichnung Z86XX laufen ZILOGs Mikrocontroller heute weiter und behalten die gewohnte Struktur sowie den bekannten Befehlssatz weitestgehend bei. Da mit kleinen BIOS-Eingriffen die alten und bewährten Betriebssysteme immer noch laufen, gibt es keinen Grund, diese fehlerfreien Systeme auszusparen. | ||||
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Z8-Controller - da gehören die DDR-Einchiprechner schon mit dazu!!! - siehe auch hier |
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Z80-kompatible CMOS-Versionen von TOSHIBA als Einchiprechner mit RAM | ||||
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ZILOG-spezifische Entwicklungen:
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| 3. INTEL-Controller |
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Ein Klassiker, der es von 1980 bis ins jetzt geschafft hat, ist der i8051 sowie seine Weiterentwicklungen. Durch die Vergabe entsprechender Lizenzen wurde ein Quasi-Standard für Microcontroller geschaffen, welcher bis heute Anwendung für einfache Industrie-Anwendungen findet. |
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PCF80C552, MCS51 & Co. - da steckt Tradition dahinter ;-) |
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| 4. Infineon-Controller |
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Am Sonnabend, dem 15.11.2003 besuchten wir im Rahmen der GI-Fachgruppe Sachsen die Fertigungsstätte von INFINEON-TECHNOLOGIES in Dresden. 300 mm Wafer in der Fertigung zu sehen ist schon etwas für den Wissenden - denn: eigentlich gibt's ja nix zu sehen - das muss man ahnen (und dies auch können!!!). Einschließlich dem Umfeld eine rundum gelungene Sache - wurden wir doch fast familiär empfangen und betreut durch Frau Voigt und die Führung begleitenden Mitarbeiter. Einen 128 MByte-Flash-RAM gab's als vereinzelten Chip, vergossen in Form eines Schlüsselanhängers, mit auf den Weg - der hängt nun logischerweise an meinem Rucksack, welcher mich tagtäglich begleitet ;-) |
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Einsatz des C164CI im Controller-System C-Control II von CONRAD Elektronik |
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Website von Infineon technologies Deutschland |
| 5. MAX-Controller und GAL's |
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Website von MAX Deutschland |
| 6. ATMEL-Controller (... zwischenzeitlich von Micrchip aufgekauft) |
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Wir schreiben heute den 8.1.2009 - eigentlich kein denkwürdiges Datum und doch eine Cäsur in Sachen Elektronik. Diese ist nämlich zumindest mit ihrer digitalen Seite am Verschwinden - sie hört einfach auf zu existieren. Nicht das sie ganz verschwindet, weil sie nicht mehr gebraucht wird - im Gegenteil - sie ist im Begriff ersetzt zu werden. Controller lösen die Standard-Bauelemente der 74-er sowie 4000-er Serie einfach ab. Dabei hat's die 4000-er Serie noch besser - sie hatte von vorn herein bessere Karten. | ||
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Website von ATMEL Deutschland | ||
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| 7. PIC-Controller sowie enge Verwandte |
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PIC ist ein Markenname von Microchip. Ungeklärt bleibt, ob PIC lediglich ein dreibuchstabiger Produktname oder eine Abkürzung ist. Im Internet werden die Buchstaben „PIC" manchmal stellvertretend für „Peripheral Interface Controller" oder „Programmable Integrated Controller" gedeutet. Die Website von Microchip gibt keine Auskunft über die Bedeutung des Produktnamens PIC. Dort ist PIC ein gewöhnliches Wort wie jedes andere, das zufällig in großen Buchstaben geschrieben wird. | ||||||||||||||||||||||||
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| 8. MOTOROLA-Controller |
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MOTOROLA hat sich nicht nur einen Stand bei Handys erworben - nein auch Microcontroller gehören zum Produktionsspektrum und sehr viele Geräte werden durch solche Controller gesteuert. Unser Handy-Board im GOLEM, aber auch das C-Control-System von CONRAD werden von einem Motorola-Controller angesteuert. |
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Einsatz des MC68HC11 im Controller-System GOLEM |
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Einsatz des MC68HCO5B6 im Controller-System C-Control/Plus von CONRAD Elektronik |
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Website von MOTOROLA Deutschland |
| 9. Verwandte Themen |
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Was ist alles mit dem Betriebssystem eines Microcomputers verwandt? Antwort: faktisch der gesamte Bereich der Digitalelektronik und sowieso die gesamte Technik der Software-Technologie der Vergangenheit, Gegenwart sowie zumindest der nächsten Zukunft. | |||||||||||||||
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© Samuel-von-Pufendorf-Gymnasium Flöha | © Frank Rost im September 2001 |
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... dieser Text wurde nach den Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal beschlossen, an diesem Zirkus nicht mehr teilzunehmen ;-) „Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“ Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist |
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Diese Seite wurde ohne Zusatz irgendwelcher Konversationsstoffe erstellt ;-) |
