| PICs |
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Letztmalig dran rumgefummelt: 07.09.22 03:40:54 |
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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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0. PIC1650 - der Uropa aller
PIC-Microcontroller |
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Quellen: |
| 0. PIC1650 - der Uropa aller Microcontroller |
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Fast jeder ist bei seinen
Abenteuern in der Welt der Elektronik schon einmal einem PIC-Mikrocontroller
von Microchip begegnet. Werfen wir einen Blick auf den PIC1650, den Urvater
aller PIC-Mikrocontroller. Mitte der 1970er Jahre stellte General Instrument Microelectronics einen erfolgreichen Mikroprozessor namens CP1600 her, der damals in vielen High-End-Spielkonsolen eingesetzt wurde. Der CP1600 war zwar für seine Zeit ein erstaunlicher Chip, doch Mikroprozessoren haben Datenbusse für den Anschluss an verschiedene Peripheriebausteine. Das macht sie aber für den direkten Einsatz von I/Os ziemlich ineffizient. Die Lösung der Entwickler war ein vereinfachter programmierbarer Peripheriechip, der alle I/O-intensiven Aufgaben übernahm und so den CP1600 entlasten und seine Leistung verbessern konnte. Der neue Chip wurde PIC1650 genannt. Es ist unklar, ob PIC für Peripherer Interface Controller, Programmierbarer Intelligenter Computer oder für gar nichts steht. Das Design konzentrierte sich auf Bit-, Byte- und Registerübertragungen, um die I/O-Leistung zu maximieren. |
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Es wurde auch ein vereinfachter Befehlssatz eingeführt, der Steuerungs- und
Schnittstellenfunktionen gegenüber allgemeinen Rechenfunktionen priorisiert
(eine Eigenschaft, die wir heute einem RISC-Prozessor zuordnen würden). All
diese Merkmale ermöglichten es dem PIC1650, Schaltungen mit typischerweise
diskreter Logik zu ersetzen. Der PIC1650 war ein 8-Bit-Controller mit
12-Bit-Befehlen und einer Architektur wie in Bild 1 dargestellt. Die
breiteren Befehlsworte vereinfachten das Prozessordesign, da.jeder Befehl
von einem einzigen Speicherort abgerufen werden konnte, egal wie kompliziert
der Befehl war. Mehrfachabrufe wie bei kürzeren Befehlsworten wurden so
vermieden. Eine weitere Verbesserung war die Kodierung von literalen Werten
innerhalb einer Anweisung anstelle der Load/Store-Architektur. Aber das vielleicht bedeutendste Merkmal des PIC1650 war seine allgemeine Registerarchitektur: Mit Anweisungen konnte direkt auf den Programmzähler, alle I/O-Register und andere Spezialregister zugegriffen werden. Dies vereinfachte den Befehlssatz, da ein Befehl auf verschiedene Weise verwendet werden konnte. So ließ sich beispielsweise der Bit-Set-Befehl im Rahmen einer Logikberechnung auf ein I/O-Register oder ein allgemeines Register anwenden. Möglich war auch Arithmetik auf dem Programmzähler, um GOTO-Anweisungen zu berechnen. Um 1985 herum verkaufte General Instrument seine Mikroelektronikabteilung an Microchip. Der neue Besitzer aktualisierte die PIC-Architektur auf einen CMOS-Prozess und EPROM-Befehlsspeicher. Später kamen neue Modelle mit neuen Funktionen und Flash-Speicher hinzu, die Zahl der PIC-Modelle wuchs auf mehr als 200. Der Urvater PIC1650 aber war bei seiner Einführung definitiv ein einzigartiges Bauteil mit einigen zukunftsweisenden Aspekten. Der Controller ist zwar nicht mehr erhältlich, aber Sie können zumindest online das Datenblatt studieren [1] ... und eine Version in einem FPGA erstellen. |
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Weblinks: |
| 1. Technische Parameter sowie wichtige Hinweise |
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Ein PIC ist ein vollständiges kleines Computersystem auf einem
winzigen Chip - wir sprechen von einem Microcontroller oder eben einem
Einchipmikrorechner. Im Gegensatz zu größeren Computern wie zum Beispiel dem
PC (dies ist eine Abkürzung, sie bedeutet „Personal Computer") wurde der PIC
nicht so konzipiert, dass Menschen an ihm arbeiten. Das Einsatzfeld der
PIC-Mikrocontroller sind die Maschinen, deshalb sind Anschlussbuchsen für
Tastatur, Maus und Bildschirm nicht vorhanden. Es gibt jedoch unendlich
viele Möglichkeiten, andere Ein- und Ausgabe-Elemente oder andere Systeme
mit einem PIC zu koppeln. Beispiele unter vielen sind Schalter, LEDs,
variable Widerstände, Temperatur- oder Infrarot-Sensoren, und sogar das
Zusammenschalten mehrerer PIC-Micocontroller Da die PICs programmierbar sind, lassen sie sich flexibel einsetzen. In Videorecordern steuern sie Motoren, in Fernbedienungen bereiten sie Infrarot-Signale auf, in Kaffeemaschinen schalten sie die Heizelemente abhängig von den Temperaturen ein und aus. |
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Rechtlich gesehen ist PIC eine „Registered Trademark", ein geschützter
Markenname des Halbleiter-Herstellers Microchip Technology Incorporation. Es gibt noch einen weiteren prinzipiellen Unterschied. In einem PC werden Programm und Daten im gleichen gemeinsamen Speicher abgelegt, dies ist die so genannte Von-Neumann-Architektur. Bei dieser Architektur können die Speicherbereiche flexibel aneinander angepasst werden. In den PIC-Mikrocontrollern sind der Programmspeicher und der Datenspeicher voneinander getrennt, die Architektur heißt Harvard-Architektur. Sie hat den Vorteil, dass Zugriffe auf Programm und Daten gleichzeitig möglich sind. Dadurch wird die Arbeitsgeschwindigkeit gesteigert. |
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Da die PICs in Geräten oder Systemen ihren Dienst sozusagen hinter den
Kulissen tun, spricht man auch von „embedded systems", was übersetzt so viel
wie „Eingebettete Systeme" heißt. Das Entwickeln und Bauen solcher Systeme setzt keine hohen Investitionen an Geld und Zeit voraus. Unter diesem Link finden Sie eine praxisnahe Zusammenstellung aller Elemente der Programmiersprache JAL sowie Beschreibungen der verwendeten Bibliotheken. Sie können dieses Kapitel als Referenz für JAL nutzen, Sie können auch erst einmal erkunden, was JAL ist und welche Möglichkeiten diese Programmiersprache bietet. Zu diesem Projekt gehört eine Software-Sammlung, die Sie aus dem Internet von der Website www.boekinfo.tk kostenlos herunter laden können. Dieses Software-Paket enthält alles, was Sie für den schnellen und erfolgreichen Einstieg in die Welt der PIC-Mikrocontroller brauchen. Diese Webseite steht in niederländischer und englischer Sprache zur Verfügung, alternativ gibt es in deutscher Sprache die Seite www.elektor.de/picbert. Der ganz schnelle Start ist mit einem vorbereiteten Hardware-Paket möglich. Das Hardware-Paket schließt alle Bauteile ein, die Sie für die ersten Projekte benötigen. Das wichtigste darin enthaltene Bauelement ist natürlich der PIC-Mikrocontroller, ein PIC16F877. Das Hardware-Paket soll Ihnen den Start erleichtern, Sie sind jedoch nicht darauf angewiesen. Selbstverständlich können Sie sich die Bauteile auch auf anderen Wegen beschaffen. |
| 2. Voraussetzungen |
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Das Geheimnis eines Microcontrollers liegt in seiner programmierbaren Vielseitigkeit. Das bemerke ich als alteingesessener "Elektronikbastler" relativ schmerzhaft. Es bedeutet nämlich den radikalen Abschied von bisher bekannter Elektronik und Umschwenken in der Denkweise. | ||||
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PIC10F Family PIC10F200, PIC10F202, PIC10F204, PIC10F206, PIC10F220, PIC10F222 PIC12F508, PIC12F509, PIC12F510, PIC12F609, PIC12F615, PIC12F629,
PIC12F635, PIC12F675, PIC12F683 PIC16F54, PIC16F57, PIC16F59, PIC16F72, PIC16F73, PIC16F74, PIC16F76,
PIC16F77, PIC16F83, PIC16F84, PIC16F84A, PIC16F87, PIC16F88, PIC16F505,
PIC16F506, PIC16F610, PIC16F616, PIC16F627, PIC16F627A, PIC16F628,
PIC16F628A, PIC16F630, PIC16F631, PIC16F636, PIC16F639, PIC16F648A,
PIC16F676, PIC16F677, PIC16F684, PIC16F687, PIC16F688, PIC16F689, PIC16F690,
PIC16F716, PIC16F737, PIC16F747, PIC16F767, PIC16F777, PIC16F785, PIC16F818,
PIC16F819, PIC16F870, PIC16F871, PIC16F872, PIC16F873, PIC16F873A,
PIC16F874, PIC16F874A, PIC16F876, PIC16F876A, PIC16F877, PIC16F877A,
PIC16F882, PIC16F883, PIC16F884, PIC16F886, PIC16F887 PIC18F242, PIC18F248, PIC18F252, PIC18F258, PIC18F442, PIC18F448, PIC18F452, PIC18F458, PIC18F1220, PIC18F1230, PIC18F1320, PIC18F1330, PIC18F2220, PIC18F2221, PIC18F2320, PIC18F2321, PIC18F2331, PIC18F2410, PIC18F2420, PIC18F2423, PIC18F2431, PIC18F2439, PIC18F2450, PIC18F2455, PIC18F2480, PIC18F2510, PIC18F2515, PIC18F2520, PIC18F2523, PIC18F2525, PIC18F2539, PIC18F2550, PIC18F2580, PIC18F2585, PIC18F2610, PIC18F2620, PIC18F2680, PIC18F2682, PIC18F2685, PIC18F4220, PIC18F4221, PIC18F4320, PIC18F4321, PIC18F4331, PIC18F4410, PIC18F4420, PIC18F4423, PIC18F4431, PIC18F4439, PIC18F4450, PIC18F4455, PIC18F4480, PIC18F4510, PIC18F4515, PIC18F4520, PIC18F4523, PIC18F4525, PIC18F4539, PIC18F4550, PIC18F4580, PIC18F4585, PIC18F4610, PIC18F4620, PIC18F4680, PIC18F4682, PIC18F4685 |
| 3. ... bei uns eingesetzte PICs und der en Programmierung |
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Zu einer traumhaft gut entwickelten Hardware gehört eine ebensolche Software. Das scheint auf den ersten Blick hin den Entwicklern beim tschechischen Unternehmen Mikroelektronika gelungen zu sein. An C++ und JAVA angelehnt wird der jeweilige Befehlssatz des entsprechend gewählten PICs maximal ausgereizt - so zumindest die Werbung. Mehr teile ich mit, wenn erste ernstgemeinte Erfahrungen vorliegen. | ||||||||||||||||||||||||
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| 4. Peripherie-Technik |
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... und weil die Controller zwar phantastisch in ihren Eigenschaften sind und auch sonst in Sachen Komfort kaum Wünsche offen lassen, haben sie einige entscheidende Schwächen: sie selbst bemerken nichts von den Veränderungen in ihrer Außenwelt und andererseits können sie keine starken Steuerströme liefern, um eine Reaktion auf ein dann doch irgendwie erkanntes Signal zu senden. Auch ist ihre Speicherkapazität direkt und intern begrenzt. | ||||||
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| 5. Linksammlung |
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... und da nicht alles in Büchern erfasst ist, was an praktischem Wissen von Vorteil ist, lasse ich an dieser Stelle Elektroniker zu Wort kommen, die ihre Nase schon etwas länger in die Materie gesteckt haben und bereits über Grundwissen und vor allem praktische Erfahrung verfügen. |
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| 6. 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 am 20. Juli 2009 |
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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 ;-) |
