Recherchieren und bewerten von existierenden konfigurierbaren Mikrocontrollern


Seminararbeit, 2003

19 Seiten, Note: 2.0


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Seit wann gibt es Mikrocontroller

2 Was ist ein Mikrocontroller

3 Wozu brauchen wir Mikrocontroller

4 Aufbau üblicher Mikrocontroller – Prozessoren
4.1 Allgemeiner Aufbau
4.2 Speicher in einem Mikrocontroller
4.3 Die I/O Ports
4.4 Probleme bei heutigen SoC

5 Der Übergang im Detail

6 Tensilicas Xtensa Prozessor
6.1 Allgemein
6.2 Grundgedanke und Realisation .8 6.3 Architektur
6.4 Aufbau
6.5 Beispiel für GSM Audio Codec
6.6 Beispiel für MPEG 4 Codec

7 Triscend
7.1 Allgemein
7.2 Grundgedanke und Realisation
7.3 Architektur
7.4 Aufbau

8 Fazit - Unterschiede

9 Literaturverzeichnis

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.

4. Aufbau üblicher Mikrocontroller – Prozessoren:

4.1 Allgemeiner Aufbau:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 1: Aufbau eines Mikrocontrollers

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:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 2: Bestandteile eines typischen Mikrocontrollers

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

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

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.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 4: RAM Speicher im Mikrocontroller

Die Größe des RAM Speichers ist für gewöhnlich etwas kleiner, so zwischen 25 Bytes bis zu 4 KBytes.

RAM Speicher wird dabei zur Datenspeicherung und Stack Management Aufgaben benutzt. Außerdem wird er für Register Stack's benutzt.

4.3 Die I/O Ports:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 5: I/O Ports im Mikrocontroller

Die digitalen I/O Ports sind die Hilfsmittel, mit denen der Mikrocontroller mit seiner Umgebung kommuniziert, also seine Schnittstellen.

Bis auf wenige Ausnahmen neigen digitale I/O Ports dazu 8 Bit (1 Byte) breit zu sein und können als Input oder Output Bits konfiguriert werden.

Die Anzahl der I/O Ports variiert abhängig von der Größe des Mikrocontrollers.

Einige 8 Bit Mikrocontroller haben nur wenige (4 Bits) und andere 16 Bit Mikrocontroller haben bis zu 78 Bits I/O.

4.4 Probleme bei heutigen SoC:

Bei der typischen SoC-Architektur übernimmt eine Anzahl von RTL-Subsystemen (Register Transfer Level) die Datenverarbeitung und der Embedded Prozessor steuert den Datenpfad. Dabei sind die RTL-Subsysteme über den Systembus mit dem Prozessor verbunden und kommunizieren mit ihm über eine Interruptstruktur. Hat dabei ein Subsystem die Datenverarbeitung abgeschlossen unterbricht es den Prozessor und wartet darauf neu gestartet zu werden. Der Prozessor erhält diesen Interrupt, behält seine gesamten Kontext, legt fest, welches Subsystem den Interrupt verursacht hat, verarbeitet den Interrupt, löscht ihn, stellt den gesamten Kontext wieder her und kehrt zu seiner Anwendung zurück.

[...]

Ende der Leseprobe aus 19 Seiten

Details

Titel
Recherchieren und bewerten von existierenden konfigurierbaren Mikrocontrollern
Hochschule
Technische Universität Clausthal  (Institut für Informatik)
Veranstaltung
Technnische Informatik
Note
2.0
Autor
Jahr
2003
Seiten
19
Katalognummer
V17728
ISBN (eBook)
9783638222235
ISBN (Buch)
9783638914666
Dateigröße
995 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Recherchieren, Mikrocontrollern, Technnische, Informatik
Arbeit zitieren
Dipl.-Wirt.-Inf. Johannes Dirk (Autor), 2003, Recherchieren und bewerten von existierenden konfigurierbaren Mikrocontrollern, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/17728

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