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 (teils unter 50 Cent), 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 (bis etwa 100 kBytes) 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. Dafür wird der Speicherbus oft nicht mehr herausgeführt.
Viele neuere Microcontroller eignen sich auch für die Programmierung in einer Hochsprache. Wenn möglich wird heute meistens eine Hochsprachen – davon überwiegend in C, aber auch C++, ADA, Basic und Java – programmiert, was die Entwicklungszeiten gegenüber der klassischen Assembler-Programmierung beschleunigt. Assembler wird weiter vor allem für sehr zeitkritische Anwendungen und sehr kleine MCUs benutzt.
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-Serien der Firma Microchip. PIC ist die Abkürzung für Programmable Interface Controller.
- MSP430 - 16 Bit Mikrocontroller der Firma Texas Instruments
Für kleinere Roboter dürften mit großem Abstand die AVR-Controller von Atmel am weitesten verbeitet sein.
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