Historie

Vor nicht allzulanger Zeit wurden elektrische Schaltungen überwiegend diskret, mit Transistorenn und Logikgattern aufgebaut. Diese Vorgehensweise erweist sich jedoch als relativ unflexibel auch bei nur geringfügigen Änderungen. Günstiger ist es deshalb, die Logik soweit als möglich in die Software zu verlegen. Zu diesem Zweck wurden sogenannte CPUs (Central Prozessing Units) entwickelt welche die Ablaufsteuerung übernehmen. Die Software wurde in externen Speicherbaustenen (ROM, EPROM oder EEPROM) abgelegt. Für die Verbindung mit der Aussenwelt standen diverse Peripheriebausteine wie PIO (Parallel Input Output), UART (Asynchronus Reciver Transmitter), AD- bzw. DA-Wandlern zur Verfügung. Die Kommunikation erfolgte über einen externen Adress- u. Datenbus, ähnlich, wie es auch heute noch bei PC der Fall ist.

Anwendungsbereiche des Mikrocontrollers

Bei Mikrocontrollern sind die verschiedenen Funktionen in einen Chip integriert, so dass ein Baustein divevrse Aufgaben übernehmen kann. Meist werden über Sensoren, Taster oder andere Schnittstellen Eingaben entgegebgenommen, die dann weiterverarbeitet werden und zu Ausgaben auf Stellgliedern, Anzeigen o.ä. führen. Das Hauptanwendungsgebiet von Mikrocontrollern ist somit die Mess-, Steuerungs- u- Regelungstechnik.

Befehlsverarbeitung

Die Befehlsverarbeitung aktueller Mikroprozessoren folgt dem Von-Neumann-Zyklus mit den 3 Phasen:

• Laden des Befehls (fetch)
• Befehlsdecodierung (decode)
• Ausführung(execute)

Je nach Controllerarchitektur werden dazu ein oder mehrer Taktzyklen benötigt. Die hierfür erforderlichen(Takt)Impulse werden durch einen internen oder externen Taktgenerator erzeugt. Die auzuführenden Befehle sind als Maschinencode im Programmspeicher des Mikrocontrollers abgelegt.

Funktionseinheiten

Abbildung X zeigt das Blockschaltbild des ATMega16/32oler

Wichtige Eckdaten

In Tabelle n ist die Speicherkapazität für gängige 40pol. AT-Mega-Prozesoren aufgelistet:

Die Versorgungsspannung soll zwischen 4,5V und 5,5V liegen, für die Low-Powerausführung (Kennzeichen L) genügen 2,7V, wobei die maximale Taktrate entsprechend anzupassen, zu vermindern ist

Die maximale Strombelastung beträgt je Pin maximal +/- 40 mA

je Port maximal +/- 100 mA und insges. maximal +/- 200 mA

Die internen Pullupwiderstände liegen nach Angaben des Herstellers im Bereich von 20 bis 50 KOhm.

Wietere einzelheiten sind dem technischen Datenblättern zu entnehmen.

Entwicklungswerkzeuge

AVR-GCC avr-dude