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Mikrocontroller - Kleine Computer, die viele Aufgaben bewältigen

Mikrocontroller sind kleine Chips, die auch „Eingebettetes System““ (embedded system) genannt werden. In ihnen sind die Prozessoreinheit, Arbeits- und Programmspeicher, Anschlüsse für Peripheriegeräte und weitere Bestandteile integriert. Man kann sie daher auch als Ein-Computer-System bezeichnen, da sie ihre Aufgaben völlig eigenständig bewältigen können.

Mikrocontroller sind heute in vielen elektronischen Geräten verbaut. Sie kommen unter anderem in Autos, Chipkarten und Geräten für die Unterhaltungselektronik vor. Da sie in großen Stückzahlen produziert werden, sind ihre Kosten sehr niedrig. Zu ihren weiteren Vorteilen zählen die leichte Programmierbarkeit, der geringe Stromverbrauch und die gute Verfügbarkeit.

Wo werden Mikrocontroller eingesetzt?

Die kleinen Chips werden überall dort verwendet, wo ein automatischer Programmablauf als Reaktion auf bestimmte Signale nötig ist. Daher spielen sie eine große Rolle in der Automatisierungstechnik. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Erkennung von Sensorsignalen, die A-D-Wandlung und die Abarbeitung von vorgeschriebenen Routinen gelegt. Weiterhin sind sie Bestandteil von Motorsteuerungen, Anzeigeelementen wie LCD-Bildschirmen und Steuerelementen wie Joysticks oder Tastaturen.

Allgemein sind sie immer dort nötig, wo elektronische Geräte miteinander kommunizieren müssen.

Wie werden Mikrocontroller unterschieden?

In erster Linie werden Mikrocontroller nach ihrer Bit-Zahl unterteilt. Diese beschreibt die Länge der Daten, die ein Mikrocontroller in einem Befehl abarbeiten kann. Beispielsweise kann ein 4-Bit-Mikrocontroller in einem Befehl Zahlenwerte von 0 bis 15 verarbeiten. Für höhere Werte sind mehrere Befehle nötig, was sich auf die Verarbeitungsdauer auswirkt. Typische Mikrocontroller haben einen 4-, 8-, 16- oder 32-Bit-Datenbus. Eine weitere Unterscheidung bezieht sich auf die Taktfrequenz, also die Anzahl der Befehle, die pro Sekunde verarbeitet werden kann. Typische Werte liegen hier in einem Bereich von 4 kHz bis 100 MHz. Allerdings wird bei einigen Mikrocontrollern dieser Takt noch einmal intern geteilt, so dass die tatsächliche Geschwindigkeit unter der angegeben Frequenz liegt.

Die nächste Unterscheidung betrifft die Anzahl der Pins, also der auf dem Chip vorhandenen Anschlüsse. Diese können von 8 bis weit über 200 reichen.
Weitere Unterscheidungsmerkmale sind die Bauform, der Stromverbrauch und der Hersteller.

Die Programmierung

ikrocontroller werden meist in Assembler-Sprache oder in C programmiert. Dazu benötigt man ein Programmiergerät oder ein Entwicklungsboard, das über USB, beziehungsweise einem parallelen oder seriellen Anschluss mit einem PC verbunden wird. Das auf dem Computer geschriebene Programm wird über die Schnittstelle auf den internen Flash-Speicher übertragen, der bis zu 1000 Mal neu beschrieben werden kann, bei höherwertigen Controllern sogar noch öfter.