Was ist ein Mikrocontroller

Definition:

Als Mikrocontroller bezeichnet man Halbleiterchips, welche aus Prozessor und Peripherieelementen bestehen. Peripherieelemente sind unter anderem im Chip integrierte Arbeits- und Programmspeicher. Zudem gehören auch Schnittstellenbausteine, Interruptcontroller sowie Komponenten zur Takt- und Reseterzeugung zur Peripherie. Somit bilden Mikrocontroller als Ganzes ein Ein-Chip-System. Dieses wird benutzt, um Kommunikations- und Steuerungsaufgaben unterschiedlichster Art zu realisieren.

^{Abb.: Größenvergleich Atmel Atmega 328P-PU; Quelle: BBS2 Wolfsburg}

Einsatzbereiche:

Mikrocontroller befinden sich heutzutage in immer mehr technischen Produkten, zunächst sind sie innerhalb dieser für den Verbraucher nicht sichtbar verbaut. Beispielsweise tauchen sie in der Unterhaltungselektronik auf (CD-Player, Fernseher, Spielekonsole) aber auch in vielen Gebrauchsgegenständen wie Waschmaschinen, Mobiltelefonen und Chipkarten. Danaben werden Mikrocontroller auch in Steuergeräten z.B. für Kraftfahrzeuge verbaut. Sie übernehmen die Steuerung von Motoren oder Assistenzsystemen wie dem ABS.

^{Abb.: Aufbau Lüftersteuerung; Quelle: BBS2 Wolfsburg}

Die folgende Schematik zeigt, welche allgemeinen Nutzungsmöglichkeiten ein Mikrocontroller besitzt:

^{Abb.: Nutzungsmöglichkeiten Mikrocontroller; Quelle: BBS2 Wolfsburg}

Um Mikrocontroller nicht nur im industriellen Bereich, sondern auch als privater Anwender möglichst einfach nutzen zu können, wurden sogenannte Entwicklerboards gefertigt. Diese Entwicklerboards werden von unterschiedlichen Herstellern mit unterschiedlichen Spezifikationen angeboten. Als Beispiel kann man hier Arduino- oder Xplained-Boards nennen. Im folgenden beziehen wir uns hauptsächlich auf den Mikrocontroller von Arduino, noch genauer auf den Typ Arduino Uno. Dieser verwendet als Mikrocontroller den ATmega328P. Er kann über USB oder ISP am Computer programmiert werden und besitzt 14 digitale Input/Output Pins. Diese digitalen Pins werden genutzt, um beispielsweise LEDs anzusteuern (Pin wird als Ausgang verwendet) oder um Tastereingaben zu erkennen (Pin wird als Eingang verwendet). Zudem besitzt der Arduino 6 analoge Inputs, mit denen z.B. Messwerte eines Temperatursensors aufgenommen werden können. Weitere mögliche Anwendungen von Entwicklungsboards bzw. Mikrocontrollern wie dem Arduino können im nächsten Kapitel "Anwendungsbeispiele" erforscht werden.