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Mikrocontroller

Mikrocontroller (auch µController, MCU) sind Ein-Chip-Computersysteme, bei welchen nahezu sämtliche Komponenten (wie z.B.: CPU, Programmspeicher (meist auf ROM- oder Flash-Basis), Arbeitsspeicher (auf SRAM-Basis), Ein-/Ausgabe-Schnittstellen) auf einem einzigen Chip untergebracht sind. Auf modernen Mikrocontrollern finden sich häufig auch speziellere Peripherieblöcke wie z.B. Taktgeneratoren, EEPROM-Speicher, CAN-, LIN, USB-, I²C-, SPI, serielle oder Ethernet-Schnittstellen, LCD-Controller und -treiber, hochauflösende Analog-Digital-Wandler uvm.

Diese Form eines Computers treten in Gestalt von eingebetteten Systemen im Alltag oft unbemerkt in technischen Gebrauchsartikeln auf, zum Beispiel in Waschmaschinen, Chipkarten (Geld-, Telefonkarten), Unterhaltungselektronik (Videorekordern, CD/DVD-Playern, Radios, Fernsehgeräten, Fernbedienungen), Büroelektronik, Kraftfahrzeugen (ABS, Airbag, Motorsteuerung, ESP usw.), Mobiltelefonen und sogar in Uhren und Armbanduhren.

Die überwiegende Mehrzahl der verwendeten Mikrocontroller basiert auf 8-Bit-Prozessoren, deren grundlegende Architektur teilweise noch aus der ersten Hälfte der 1970er Jahre stammt. Es gibt jedoch auch 4-, 16- und 32-Bit-Mikrocontroller.

Für Hobbyanwendungen, bei Stückzahlen bis zu einigen tausend pro Jahr und bei Anforderungen nach hoher Flexibilität (z.B. wegen geplanter nachträglicher Programmupdates) werden Mikrocontroller mit Programmspeicher in Flash- oder EEPROM-Technologie eingesetzt. Für größere Stückzahlen, d.h. im Bereich von mehr als einigen tausend pro Jahr, werden dagegen zumeist maskenprogrammierte Mikrocontroller eingesetzt. Der einzelne Mikrocontroller ist hierbei preisgünstiger, jedoch entstehen Initialkosten für die Herstellung einer Maske mit dem jeweiligen Programmcode (siehe Integrierter Schaltkreis). Des weiteren gibt es Mikrocontroller, deren Programm in einem EPROM abgelegt wird. Das erforderliche Quarzglas-Fenster verteuert das Gehäuse und verlangt zum Löschen etwa 20 Minuten lang stark ozonbildende UV-C-Strahlung. EPROM-Typen sind daher fast vollständig durch funktionsgleiche Flash-basierte Mikrocontroller ersetzt worden.

Mikrocontroller werden meist in Assembler oder auch in C programmiert. Andere Programmiersprachen wie BASIC, FORTH, Pascal oder C++ werden ebenfalls eingesetzt. Assembler bietet hierbei unter bestimmten Umständen den Vorzug, dass die Programme schnell sind und wenig Programmspeicher benötigen. Dies ist deshalb von so großer Bedeutung, da einerseits der Speicherplatz auf einem Mikrocontroller meist sehr eingeschränkt ist und andererseits die CPU nicht so schnell ist wie beispielsweise die in einem PC. Ein Vorteil von C liegt hingegen in der Übersichtlichkeit und Wiederverwendbarkeit des Programmcodes. Funktionen, die immer wieder benutzt werden, wie z.B. die Übertragung von Daten über eine serielle Schnittstelle, müssen so nicht für jedes Projekt neu geschrieben werden sondern lassen sich einfach anpassen (siehe auch Programmiersprachen). Zur Funktionsüberwachung von Mikrocontrollersteuerungen werden in der Regel so genannte Watchdog-Schaltungen eingesetzt.

(Quelle: www.Wikipedia.de)