Proseminar  - Recherchieren und Bewerten existierender konfigurierbarer Mikrocontroller  

Inhaltsverzeichnis

1  Seit wann gibt es Mikrocontroller  3

2  Was ist ein Mikrocontroller  3

3  Wozu brauchen wir Mikrocontroller  3

4  Aufbau üblicher Mikrocontroller - Prozessoren  3

4.1  Allgemeiner Aufbau  4

4.2  Speicher in einem Mikrocontroller  5

4.3  Die I/O Ports  6

4.4  Probleme bei heutigen SoC  6

5  Der Übergang im Detail  7

6  Tensilicas Xtensa Prozessor  8

6.1  Allgemein  8

6.2  Grundgedanke und Realisation  8

6.3  Architektur  10

6.4  Aufbau  10

6.5  Beispiel für GSM Audio Codec  12

6.6  Beispiel für MPEG 4 Codec  12

7  Triscend  12

7.1  Allgemein  12

7.2  Grundgedanke und Realisation  12

7.3  Architektur  13

7.4  Aufbau  14

8  Fazit - Unterschiede  16

9  Literaturverzeichnis  18

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Proseminar - Recherchieren und Bewerten existierender konfigurierbarer Mikrocontroller

1. Seit wann gibt es Mikrocontroller?

Mitte der 70 er Jahre wurde der Mikrocontroller geboren, es war ein vollständiger kleiner Computer auf einem Chip, der die Aufgaben der Steuerung und Regelung übernahm.

2. Was ist ein Mikrocontroller?

Defn.: Ein Mikrocontroller ist ein komplexes System, bestehend aus der CPU (Recheneinheit / Mikroprozessor), dem Programmspeicher (Flash oder EPROM), dem Arbeitsspeicher (RAM) und der Ein- und Ausgabeeinheiten auf einem Chip. Diese Bausteine werden in vielen Geräten als „ mini-PC’s “ integriert und steuern z.B.: Drucker, Heizungen, Mikrowellen, Wecker, Kaffeemaschinen etc. .

Mikrocontroller sind sozusagen komplette Rechner auf einem Chip (SOC - System on Chip). Sie werden dort genutzt, wo Prozessorpower nicht so wichtig ist, sondern kompakte Konstruktion, kleine Größe, niedriger Energieverbrauch und ein kleiner Preis. Das Ziel ist das Lösen von Steuerungs- und Kommunikationsaufgaben mit möglichst wenigen Bausteinen.

Um Unterschiede zwischen den Mikrokontrollern deutlich zu machen werden sie auch in so genannte Mikrokontrollerfamilien eingeteilt. Die Mikrocontroller einer Familie können dabei denselben Prozessorkern, aber unterschiedliche Speicher sowie Ein- und Ausgabe Schnittstellen haben.

Ein Mikrocontroller ist ein Gerät, welches eine Anzahl von Mikroprozessor Komponenten auf einem Chip integriert.

Damit vereint ein Mikrokontroller folgende Komponenten auf ein und demselben Chip:

- den CPU Kern

- Speicher ( sowohl ROM als auch RAM)

- Einige parallele digitale Input und Output Ports

3. Wozu brauchen wir Mikrocontroller?

Mikrokontroller regeln und steuern die Vorgänge in fast allen modernen elektrischen Geräten. Auch wenn man sie oft nicht sieht oder auch in den Geräten vermutet wird ihr Ablauf oder die Funktionsweise meist von einem oder mehrere Mikrokontrollern gesteuert. Sogar in simplen Geräten, wie z.B. Kaffeemaschinen existieren Mikrokontroller, die den Ablauf, die Zeitsteuerung und das jeweilige Verhalten bestimmen.

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4. Aufbau üblicher Mikrocontroller - Prozessoren:

4.1 Allgemeiner Aufbau:

Die meisten Mikrocontroller kombinieren außerdem noch andere Geräte, wie z.B.:

- Ein Timer Modul, welches dem µC erlaubt Aufgaben, in bestimmten Zeitabständen zu erledigen

- Einen seriellen I/O Port, welcher einen Datenfluss zwischen dem µC und anderen Geräten, wie z.B. einem PC oder einem anderen µC erlaubt

- Einen ADC, welcher dem µC erlaubt, analoge Eingabedaten für die Bearbeitung zuzulassen

Die folgende Abbildung zeigt einen typischen Mikrocontroller und die verschiedenen Untereinheiten, welche auf dem Mikrocontroller Chip mit integriert sind:

Bild 2: Bestandteile eines typischen Mikrocontrollers

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4.2 Speicher in einem Mikrocontroller:

Das Aufkommen von Speicher in einem Mikrokontroller variiert zwischen den verschiedenen Mikrocontrollern. Manche haben überhaupt keinen integrierten Speicher (z.B.: Hitachi 6503). Die meisten modernen Mikrocontroller jedoch besitzen integrierten Speicher. Dabei ist der Speicher in ROM und RAM unterteilt, mit meistens mehr ROM als RAM.

ROM: Read - only - Memory (nicht löschbar) RAM: Random - Access - Memory

Bild 3: ROM Speicher im Mikrocontroller

Die typische Menge an ROM Speicher variiert dabei so zwischen 512 Bytes und 4096 Byte. Außer einigen 16 Bit Mikrocontrollern, wie dem Hitachi H8/3048 welcher bis zu 128 KByte ROM Speicher hat.

ROM Speicher wird dabei zum speichern des Programm Codes genutzt. Der ROM Speicher kann dabei entweder als ROM, EPROM oder EEPROM auftreten.

Bild 4: RAM Speicher im Mikrocontroller

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