A9 Mikrocontroller und eingebettete Systeme

Thema

Ein Mikrocontroller integriert auf einem einzigen Chip einen Prozessor, der auf denselben sequenziellen Schaltkreisen basiert wie im entsprechenden Modell dieses Katalogs beschrieben, einen Arbeits- und einen permanenten Speicher sowie eine Reihe spezialisierter Peripheriegeräte – digitale Ein- und Ausgänge, serielle Kommunikation, Signalwandler, Timer –, die die direkte Interaktion mit der physischen Welt ermöglichen: Er ist im Wesentlichen das „Gehirn“ jedes eingebetteten Systems.

Eine Familie von Prozessorarchitekturen ist als Standard in Anwendungen für Endverbraucher, Industrie und das Internet der Dinge weit verbreitet und reicht von extrem einfachen, stromsparenden Kernen bis hin zu Kernen mit deutlich höheren Rechenleistungen für anspruchsvolle Anwendungen. Echtzeitbetriebssysteme verwalten die Ausführung mehrerer Aufgaben innerhalb eines einzelnen Mikrocontrollers und gewährleisten, dass auf kritische Ereignisse innerhalb vorhersehbarer und sehr kurzer Zeiträume reagiert wird – eine Garantie, die letztendlich auf denselben strengen Zeitvorgaben beruht, die im Modell sequenzieller Systeme beschrieben sind.

Sorgfältiges Energiemanagement ist für jede batteriebetriebene IoT-Anwendung unerlässlich: Ein Mikrocontroller, der die meiste Zeit im Energiesparmodus arbeitet und nur kurzzeitig zum Messen und Übertragen von Messwerten aktiv wird, reduziert seinen durchschnittlichen Energieverbrauch auf einen Bruchteil des Verbrauchs im Dauerbetrieb. Dies nutzt die im digitalen Logikmodell beschriebene Abhängigkeit des Energieverbrauchs von der Betriebsfrequenz.

Dieses Modul, das Prozessor, Speicher und Peripheriegeräte auf einem einzigen Chip integriert, zeigt daher, dass die Wahl der spezifischen Peripheriegeräte jeder Mikrocontroller-Familie – integrierte drahtlose Konnektivität, analoge Präzision, Mehrkernprozessoren – letztendlich darüber entscheidet, für welche Anwendung sich der jeweilige Chip am besten eignet.

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