Microcontroller (MCU oder µC) sind programmierbare integrierte Schaltungen mit Prozessoren, welche für die unterschiedlichsten Anwendungen eingesetzt werden können. Ein Programm (Software) steuert den Funktionsablauf der Schaltung. Microcontroller befindet sich in allen elektronisch kontrollierten Geräten, vom ABS-System im Auto, über das Videogerät, den Fotoapparat, die Harddiskeinheit im PC, den Telefonapparat bis hin zu Haushaltsgeräten. In all diesen Anwendungen können Microcontroller eingesetzt werden. Die unterschiedlichen Geräteanforderungen werden durch anwendungsspezifische Software und durch spezielle Interfaceschaltungen (Sensoren, Aktoren) abgedeckt.
Microcontroller sind heute in verschiedenen Größen erhältlich und so billig, dass es sich lohnt, bereits kleine Schaltungen mit solchen Bauelementen aufzubauen. 4-, 8-, 16- und 32-Bit-Microcontroller werden von verschiedenen Herstellern angeboten und in Millionenstückzahlen produziert. Einfache Funktionen mit geringer Programmgröße können durch Microcontroller im 'Single Chip Mode' gelöst werden. Das Programm wird dabei im Flash-EEPROM des Microcontrollers untergebracht, während für die Speicherung von temporären Daten das interne RAM Verwendung findet.
Microcontroller unterscheiden sich von Microprocessoren durch zusätzliche Funktionen, welche auf dem gleichen Chip integriert sind. So findet man bei fast allen modernen Microcontrollern internen Speicher (RAM, Flash, EEPROM), Timersysteme, Ereigniszähler, Interfaces für verschiedene Schnittstellen, Analog-Digital-Wandler, Pulsweitenmodulatoren, Pulsakkumulatoren, Watchdog-Systeme sowie digitale Ports.
Am wirkungsvollsten werden solche Systeme in Assembler programmiert. Neuere Microcontroller eignen sich aber auch sehr gut für die Programmierung in einer Hochsprache. Teilweise achten die Hersteller von Microcontrollern bereits in der Designphase des Chips darauf, dass die Controller für den Einsatz mit Hochsprachen wie C gut vorbereitet sind. Dank der für Hochsprachen optimierten Befehlssätze der neuesten MCU-Generation werden heute praktisch alle Anwendungen in Hochsprachen – davon überwiegend in C, C++, Ada und Java – programmiert, was die Entwicklungszeiten gegenüber der klassischen Assembler-Programmierung drastisch beschleunigt.
Microcontroller eignen sich wegen des kompakten Aufbaus und der geringen externen Beschaltung optimal für die Steuerung kleinerer Roboter.
Es gibt eine ganze Reihe verschiedener Microcontroller. Zahlreiche Hersteller haben ganze Serien von Microcontrollern auf den Markt gebracht. Zu den Beliebtesten gehören die Serien:
- 8051 - 8-Bit Microcontroller-Familie, alt - aber auch aktuelle Typen, diverse Hersteller, sehr vielfältig, zum Teil schnell
- 68HC08/68HC05 - 8-Bit Mircrocontroller-Familie von Frescale (Motorola), alt - aber auch aktuelle Typen
- AVR - 8-Bit Microcontroller-Familie der Firma Atmel
- ARM - 32-Bit Microcontroller-Core, diverse Hersteller und Versionen
- PIC - Mikrocontroller-Serie der Firma Microchip. PIC ist die Abkürzung für Programmable Interface Controller.
Für kleinere Roboter dürften mit großem Abstand die AVR-Controller von Atmel am weitesten verbeitet sein.
Siehe auch