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Letzte Änderung:
21.06.2017

+++ NEWS: Softwarefehler brachte Marssonde Schiaparelli zum Absturz +++ 

Embedded Systems
mit 8-, 16- und 32-Bit-Mikrocontrollern

Für die richtige Wahl eines Mikrocontrollers sind vielerlei technische Aspekte zu beachten: die Benötigte Performance der Anwendung, Speicherbedarf, Peripherie, Schnittstellen, Stromverbrauch und in immer stärkerem Ausmaß die verfügbaren Entwicklungswerkzeuge. Häufig soll auch eine bereits bestehende Software wiederverwendet oder weiterentwickelt werden.

Ich unterstütze meine Kunden bei der Wahl der richtigen Plattform und entwickle nach dem V-Modell die Software für die im Embedded-Bereich gängigsten Mikrocontroller und -prozessoren.

Ich biete Lösungen und Konzepte zum Beispiel für 8051er-Mikrocontroller, Infineon XC167, ARM Cortex, Atmel AVR, Intel x86-/Atom-Prozessoren und PowerPC.

32 Bit: Mikrocontroller mit ARM-Core

Mikrocontroller mit ARM7TDMI-Core aus dem Jahr 1993

ARM-CPUs zeichnen sich durch ein schlankes Design, einen geringen Stromverbrauch und einer damit verbundenen geringen Wärmeentwicklung aus. Sie sind heute die im Embedded-Bereich gängigste 32-Bit-Plattform.

Zum Einsatz kommen sie außer in eingebetteten Systemen u.a. in Spielekonsolen, Smartphones, Tablet-Computern, MP3-Playern, Navigationsgeräten, Netzwerk-Routern, PDAs und allerlei Peripheriegeräten.

Die Produkte der am Markt verfügbaren Mikrocontroller ist vielfältig. Praktisch alle namhaften Chip-Hersteller haben diverse Mikrocontroller mit ARM-Core in ihrem Sortiment. Für den Bereich Embedded Systems sind Mikrocontroller mit Cortex-M-Core wie etwa der ARM Cortex-M0 vorgesehen.

Angesichts der Umstellung vieler eingebetteter Systeme von 8 und 16 Bit auf 32 Bit werden Mikrocontroller mit ARM-Core auch in Zukunft eine große Rolle spielen.

Eine Vielzahl an verfügbaren Entwicklungswerkzeugen trägt erheblich zur Popularität der ARM-Mikrocontroller bei. Das oft vorgebrachte Argument, Software sei für ARM-Mikrocontroller verschiedener Hersteller einfacher zu portieren, kann ich so jedoch nicht bestätigen.

16 Bit: Totgesagte leben länger

Der C166-Mikrocontroller kam 1990 auf den Markt

Wie oft wurde von den Analysten bereits das nahe Ende der 16-Bit-MCUs prognostiziert, dass sie schon bald von den immer leistungsfähigeren 8-Bittern und den immer günstigeren 32-Bit-MCUs verdrängt werden würden? Aber Totgesagte leben länger.

16-Bitter erfreuen sich immer noch großer Beliebtheit und stehen nach Umsatz für rund ein Fünftel des gesamten Mikrocontroller-Marktes. Vor allem im Automotive-Umfeld spielen sie immer noch eine große Rolle.

Nach Stückzahlen wurden 2013 weltweit rund acht Milliarden MCUs mit 16 Bit ausgeliefert.

Rechts ist das Blockschaltbild eines Infineon C166 ist abgebildet. Er kam im Jahr 1990 auf den Markt und ist quasi der Urahn einer ganzen Serie von C167-Mikrocontrollern, die bis heute verfügbar sind.

Die moderneren XC167-Derivate sind eine Weiterentwicklung des C167. Sie bieten mehr Rechenleistung, sind codekompatibel zum C166 und vereinfachen somit die Migration bestehender Applikationen.

8-Bit-Mikrocontroller: 8051er, AVR & Co.

Immer noch beliebt:
Mikrocontroller der 8051er-Familie

8-Bit-Mikrocontroller wie die 8051er-Familie und die AVR-µController gehören bis heute immer noch zu den am weitesten verbreiteten Controllern für Kontroll- und Steuerfunktionen im Industrie- und Consumer-Bereich.

Mit den aufkommenden Wearables könnten sie aufgrund ihres niedrigen Energieverbrauchs und der geringen Kosten sogar einen neuen Schub erfahren.

Praktisch alle namhaften Hersteller haben heute entsprechende Mikrocontroller im Programm: Atmel, Cypress, Epson, Freescale, Infineon, NXP, Renesas, Toshiba u.a. Und ständig kommen noch neue Produkte auf den Markt. Dabei brachte Intel bereits im Jahre 1976 mit dem 8048 ein erstes Derivat heraus.

Zu den technischen Haupteigenschaften der 8051er zählen zum Beispiel eine komfortable Bitverarbeitungslogik, Taktraten bis 12 MHz, ein umfangreicher Befehlssatz, ein asynchrones, vollduplexfähiges serielles Interface, 16 bidirektional adressierbare I/O-Leitungen, fünf verschiedene Interrupt-Quellen, bis zu 64 KB EPROM, bis zu 64 KB externes RAM, bis zu 256 KB internes RAM und bis zu drei 16-Bit-Timer/Counter.

Beliebt: Single-Board-Computer

Single-Board-Computer (SBC) bieten praktisch Rechenleistung von der Stange. Die aufsteckbaren Module haben zahlreiche Vorteile: Sie ermöglichen eine schnellere Produktentwicklung, minimieren die Entwurfsrisiken und sparen Entwicklungskosten.

Die Vielfalt an Bauformen, unterstützten Bussystemen und Schnittstellen kennt keine Grenzen. Meistens werden diese nur wenige Quadratzentimeter großen Einplatinencomputer von einem x86, ARM, MIPS oder PowerPC betrieben.

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Dipl.-Inf. Olaf Barheine, Freiberufler/Freelancer, IT-Consultant, Entwickler

Ettlingen bei Karlsruhe, Baden-Württemberg, Germany

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