1 Prinzipen und Komponenten Eingebetteter Systeme (PKES) (2) Mikrocontroller I Sebastian Zug Arbeitsgruppe: Embedded Smart Systems
2 Veranstaltungslandkarte Fehlertoleranz, Softwareentwicklung Mikrocontroller Architekturen Sensoren Scheduling Arithmetik Anwendungen Aktoren Kommunikation Energieversorgung
3 Literaturhinweise M. Mitescu I. Susnea Microcontrollers in Practice Springer, 2012 H. Bähring Anwendungsorientierte Mikroprozessoren Mikrocontroller und Digitale Signalprozessoren Springer, 2010 Atmel Corporation ATmega640/1280/1281/2560/2561 - Datasheet 2012 http://www.avr-asm-tutorial.net/avr_de/index.html http://www.microcontroller.net
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 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 Programmierbarer Controller Vorteile Flexibilität Flexibilität Flexibilität Nachteile Möglicherweise Geschwindigkeits- / Präzisionseinbußen Materialkosten häufig höher
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 Was charakterisiert einen Mikrocontroller? Innere Werte: Taktrate Energieverbrauch Speicher AtTiny AtMega2560 ARM Rechenperformance Perepherie Bauformen: DIL, SIL TQFP, LQFP Ball Grid
9 Auswahl des Mikroprozessors PIC 10-18 Cortex M3 Motorola 68000 TI MSP 430 ARM 7-9 Intel 8051
10 Architektur Kontrolle Daten on-chip Geräte
11 Aufbau eines Befehls ADC Add with Carry OUT Store Register to Location
12 Familien von Mikrocontrollern
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 Blockdiagramm und minimale Beschaltung Spannungsversorgung ADC Taktgeber Timer Speicher
15 Wie weiter? obligatorisch Takt generator Energieversorgung fakultativ Interrupts Speicher Mikrocontroller Timer Resetsystem Digitale I/O Analoge I/O
16 Bis zur nächsten Woche