Prinzipien und Komponenten eingebetteter Systeme

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1 1 Prinzipen und Komponenten Eingebetteter Systeme (PKES) (2) Mikrocontroller I Sebastian Zug Arbeitsgruppe: Embedded Smart Systems

2 2 Veranstaltungslandkarte Fehlertoleranz, Softwareentwicklung Mikrocontroller Architekturen Sensoren Scheduling Arithmetik Anwendungen Aktoren Kommunikation Energieversorgung

3 3 Literaturhinweise M. Mitescu I. Susnea Microcontrollers in Practice Springer, 2012 H. Bähring Anwendungsorientierte Mikroprozessoren Mikrocontroller und Digitale Signalprozessoren Springer, 2010 Atmel Corporation ATmega640/1280/1281/2560/ Datasheet

4 4 Fragen an die Veranstaltung Erläutern Sie den Unterschied zwischen Mikroprozessor und Mikrocontroller! Welche Speichertypen werden bei Mikrocontrollern eingesetzt? Welcher Idee steht hinter dem Memory-Mapped-IO? An welchen Merkmalen kann der AVR 2560 als RISC Prozessor identifiziert werden? Warum haben unterschiedliche Komponenten des Mikrocontrollers verschiedene Taktraten? Welche Aufgabe haben die Pull-Up-Widerstände für Pins? Welche Grundbestandteile hat ein disassembliertes AVR Mikrocontrollerprogramm? Was passiert nachdem der Reset-Pin eines AVR Mikrocontrollers auf GND gezogen wurde?

5 5 Begriffsbestimmung to control = steuern/regeln Ein Controller wird zur Steuerung/Regelung eines physischen Prozesses eingesetzt. Die Aufgabe des Controllers besteht in der Abbildung von Eingangsinformationen auf eine Ausgabeschnittstelle (Black-Box-Modell). Sensor GUI Netzwerk Controller Aktor GUI Netzwerk Die Realisierung eines Controllers kann auf viele verschiedene Arten erfolgen: ein analoger Regelkreis Relais-Schaltung speziell aufgebaute digitale Logikschaltung Mikrocontroller

6 6 Programmierbarer Controller Vorteile Flexibilität Flexibilität Flexibilität Nachteile Möglicherweise Geschwindigkeits- / Präzisionseinbußen Materialkosten häufig höher

7 7 Komponenten des Mikrocontrollers Interrupt controller Coprozessoren FPU, MAC Debug Interface JTAG Analog-Digital Digital- Analog Wandler Microprozessor Kern Timer und Zähler Takterzeugung Speicher serielle und parallele Schnittstellen

8 8 Was charakterisiert einen Mikrocontroller? Innere Werte: Taktrate Energieverbrauch Speicher AtTiny AtMega2560 ARM Rechenperformance Perepherie Bauformen: DIL, SIL TQFP, LQFP Ball Grid

9 9 Auswahl des Mikroprozessors PIC Cortex M3 Motorola TI MSP 430 ARM 7-9 Intel 8051

10 10 Architektur Kontrolle Daten on-chip Geräte

11 11 Aufbau eines Befehls ADC Add with Carry OUT Store Register to Location

12 12 Familien von Mikrocontrollern

13 13 Unser Controller Architecture 135 Powerful Instructions 32 8 General Purpose Working Registers Fully Static Operation Up to 16 MIPS Throughput at 16MHz On-Chip 2-cycle Multiplier High Endurance Non -volatile Memory Segments 64K/128K/256KBytes of In-System Self- Programmable Flash 4Kbytes EEPROM 8Kbytes Internal SRAM Write/Erase Cycles:10,000 Flash/100,000 EEPROM E H B G[3,4] F L K D A C J G[0,1]

14 14 Blockdiagramm und minimale Beschaltung Spannungsversorgung ADC Taktgeber Timer Speicher

15 15 Wie weiter? obligatorisch Takt generator Energieversorgung fakultativ Interrupts Speicher Mikrocontroller Timer Resetsystem Digitale I/O Analoge I/O

16 16 Bis zur nächsten Woche

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