Eingebettete Systeme oder Embedded Systems. Eingebettete Prozessoren oder Embedded Processors

Transkript

1 Eingebettete Systeme oder Embedded Systems Eingebettete Prozessoren oder Embedded Processors

2 Was ist ein Eingebettetes System? Marwedel Und wo ist der Prozessor eingebettet?

3 Ein Eingebettetes System ist ein informationsverarbeitendes System, das in ein größeres System bzw. eine größere Funktionseinheit integriert ist, in der das Eingebettete System nur ein technisches Mittel zu einem größeren funktionalen Zweck darstellt. Mit anderen Worten: Die Funktionstüchtigkeit eines Systems bzw. einer Funktionseinheit wird vielleicht maßgeblich von dem Eingebetteten System oder den Eingebetteten Systemen bestimmt, aber nicht ausschließlich. Und was bedeutet ein informationsverarbeitendes System?

4 Da es die technische Entwicklung erlaubt, kann man bei informationsverarbeitenden Systemen heute ein einheitliches Merkmal feststellen: sie arbeiten programmgesteuert. Mit anderen Worten: Die Eingebetteten informationsverarbeitenden Systeme haben eine Struktur, die für Computer typisch ist. Befehlsstrom Prozessor Datenströme Speicher Ein/Ausgabe

5 Sind die Eingebetteten Systeme leistungsfähige Computersysteme innerhalb komplexer Anlagen, dann spricht man von Computergestützten Systemen bzw. Eingebetteten Computern. Beispiel: Eingebettete Computer in einer Fertigungsanlage

6 Sind die Eingebetteten Systeme miniaturisierte Schaltungen mit programmgesteuerter Struktur, die platzsparend in Maschinen oder Geräten eingesetzt werden, dann spricht man von Eingebetteten Prozessoren oder Eingebetteten Controllern. Beispiel: Bosch Steuergerät für automatisierte Schaltgetriebe 1: Flash-Speicher; 2: Überwachungsrechner; 3: Mikrocontroller; 4: Wegsensor; 5: Gleichstromerzeugung (DC-DC); 6: Endstufe für Elektromotoren (= Aktoren)

7 Dabei sind oft nicht nur Einzelfunktionen zu realisieren, sondern auch komplexe zentrale Erfassungs- und Überwachungsfunktionen. Beispiel: Bosch-on-board-Diagnosesystem zur kontinuierlichen Überwachung von allen abgasrelevanten Komponenten und Funktionen eines Autos. 3: Luftmasse; 6 Motortemperatur; 8 Fahrzeuggeschwindigkeit; 14 Zündkerzen; 15: Gassteller; 16: Motordrehzahl; 17: Einspritzventile; 19: Nockenwellensteuerung

8 Da die Einzel- und Zentralfunktionen oft im Sinne einer Gesamtfunktion handeln, muss man durch Vernetzung einen Informationsverbund schaffen. Beispiel: Bosch-Bordnetz Der für die Fahrzeugtechnik wichtigste Vernetzungs-Standard ist der CAN-Bus (controller area network). Neben der Vernetzung zum Zwecke der Informationsübertragung zwischen den controllergestützten Schaltungen ist natürlich auch das Netz für die Stromversorgung zu beachten.

9 Ziel der Vorlesung Eingebettete Prozessoren Hardware-Komponenten entsprechend dem Stand der Technik und Datenblatt-konform vorzustellen und ihre Wirkungsweise an beispielhaften Schaltungen plausibel zu machen. Die Grundsätze der Assemblerprogrammierung für aktuelle repräsentative Mikroprozessoren und Mikrocontroller zu erklären. Mit Hilfe von Übungsbeispielen die Assemblerprogrammierung eines konkreten Mikrocontrollers zu üben. Die Anwendungsprogrammierung in der Sprache C zu üben. Das Ziel ist also, in der Reihenfolge dieser Schwerpunkte die wesentlichen Kenntnisse und Fähigkeiten für den Entwurf und die Anwendung von Schaltungen mit eingebetteten Prozessoren zu vermitteln.

10 Agenda: Eingebettete Standard-Prozessoren Computer gestützte Systeme Funktions- und Aufbaumerkmale von Computersystemen Am Beispiel von Standard Mikroprozessoren lernen, was sie können, damit man die Leistungen der Mikrocontroller im Spektrum der Computertechnik angemessen einordnen kann. Aufbau von Standardprozessoren und Struktur ihrer Maschinenbefehlssätze Einfache Assemblerbeispiele und Lesen disassemblierter Befehlssequenzen in C

11 Agenda: Mikrocontroller: Anwendung und Struktur Aufbau- und Funktionsmerkmale der Prozessor-Einheit (processing unit) Aufbaumerkmale der Schnittstelle zu einer Anwendung (i/o) Die grundsätzlichen Aufbau- und Funktions-Merkmale von Mikrocontrollern kennen lernen. Ein projektgeeignetes Zielsystem kennen lernen. Die AVR-Architektur als Ziel- Mikrocontroller; das Butterfly- Modul als Zielsystem

12 Agenda: Assembler-Programm-Entwicklung Einführende Beispiele zur Assemblerprogrammierung Die Programmentwicklungsumgebung: AVR-Studio Am Beispiel von Programmbeispielen, die mit Hilfe eines Simulators getestet werden können, zu Hause programmieren. Beratung und Kontrolle durch den Betreuer Assembler-Programmierübungen Betreuer: Herr Holzt

13 Agenda: C -Programm-Entwicklung C-Programmentwicklungsumgebung C-Programmierprojekt: In üblichen Noten notierte Melodie auf Piezo-Buzzer des Butterfly-Moduls ausgeben An einem Musterprojekt die persönlichen Erfolge und Misserfolge eines realen Programmierprojektes in C kennen lernen. C-Programmierübungen in >3er Gruppen