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Entscheidung Mikrocontroller

2017-09-04T15:12:26Z

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Die meisten Anfänger stellen sich die Frage, welchen [[Mikrocontroller]] sie verwenden sollen. Es gibt Dutzende Hersteller, und jeder davon hat unzählige Varianten im Angebot. Stellt man die Frage in einem Diskussionsforum, dann bekommt man viele verschiedene (sich teilweise widersprechende) Antworten. Bei der Entscheidung sollten u.a. die unten stehenden Kriterien beachtet werden. Dieser Artikel ist primär für Hobbyisten gedacht, da im professionellen Einsatz oftmals völlig andere Kriterien beachtet werden müssen. Weitere vergleichende Informationen über verschiedene Controllerfamilien gibt der Artikel: [[Mikrocontroller_Vergleich]] sowie [[STM32 für Einsteiger]]. Für etwas erfahrene Anwender auch [[LPC1xxx für Umsteiger]].

== Verfügbarkeit ==
* Während man manche Mikrocontroller an jeder Straßenecke bekommt, sind andere nur in großen Stückzahlen und mit Gewerbenachweis erhältlich. Dazu einfach mal in die Kataloge der einschlägigen Privatkundenhändler schauen. Dabei auch darauf achten, dass der gewünschte Controller auch in der richtigen Bauform erhältlich ist (DIP, TQFP, MLF usw.), s.u.
* Ab und zu kündigen Hersteller ein neues Modell an (und veröffentlichen das Datenblatt dazu), können aber erst ein Jahr später nennenswerte Stückzahlen liefern. Also den Controller nicht einfach anhand der Übersichten beim Hersteller aussuchen, sondern überprüfen, was die Händler auch wirklich liefern können.
* Lebenszyklus: Kein Modell wird ewig hergestellt. Deswegen sollte man überprüfen, ob der Hersteller vielleicht schon angekündigt hat, dass er ein bestimmtes Modell nicht mehr herstellen will. Die Hersteller schreiben dann z. B. "Mature Product (Not Recommended for New Designs)". Für Neuentwicklungen oder den Einstieg sollte man folgende Modelle nicht verwenden:
** AVR AT90-Reihe,
** AVR ATMega 103(L), 161(L), 163(L), 323(L).
* Für alle abgekündigten AVR-Controller gibt es jedoch pin- und funktionskompatible Nachfolger. Daher kommt es nur in den seltensten Fällen zu Problemen. Probleme können nur entstehen, wenn ein Programm nur in kompilierter Version zur Verfügung steht.
* Dagegen sind Mikrocontroller der [[8051|MCS51-Familie]] von Intel eher für langfristige Investitionen geeignet. Der 8051 wurde 1979 (!) als erstes Mitglied dieser Familie vorgestellt. Heute gibt es bereits hunderte von 8051-Derivaten von dutzenden von Halbleiterherstellern, zum Teil auch mit weiterentwickelten Prozessorkernen. Wird ein Derivat tatsächlich mal abgekündigt, findet man bei dieser Riesenauswahl meist leicht adäquaten Ersatz.

== Preis ==
Einerseits kann es lästig sein, wenn man durch die Verwendung eines kleineren Modells 2 Euro gespart hat und dann mit dessen Unzulänglichkeiten kämpft, andererseits ist ein versehentlich zerstörter Chip für 30 Euro ziemlich ärgerlich. Auch ist es oft ganz praktisch, wenn man einige Controller auf Vorrat hat.

Zum Preis eines einzelnen Mikrocontrollers kommen noch die Kosten für die Entwicklungswerkzeuge, wie [[Compiler]], Programmübertragung und Debugging hinzu (s.u. Programmiersprache und Programmübertragung).

== Dokumentation ==
Die wichtigste Informationsquelle zu einem Mikrocontroller ist das Datenblatt. Diese gibt es heutzutage aber fast ausschließlich in Englisch. Wer damit nicht zurecht kommt, muss vorher schauen, ob es irgendwelche Tutorials oder Bücher in seiner Lieblingssprache gibt.

Je mehr Funktionen ein Mikrocontroller beherrscht, desto umfangreicher wird auch das Datenblatt. Das führt dazu, dass bei manchen Mikrocontrollern das Datenblatt über 1000 Seiten hat. Da ist die Gefahr groß, dass ein Anfänger den Überblick verliert.

== Unterstützung/Community ==
Gerade als Anfänger ist man oft auf die Hilfe anderer angewiesen. Da empfiehlt es sich, der Masse hinterherzulaufen und keine exotischen Typen zu verwenden. Im Bastlerbereich populäre Mikrocontroller-Familien sind die AVRs von Atmel und die PICs von Microchip. Für diese Architekturen gibt es z. B. im Forum dieser Internet-Seite gute und meist auch schnelle Hilfestellung bei Problemen.

== Bauformen ==
Neben den klassischen (bedrahteten) Bauformen setzt sich heutzutage [[SMD]] immer mehr durch. Manche Mikrocontroller sind nur noch in SMD-Bauformen erhältlich. Für SMD benutzt man üblicherweise geätzte Platinen oder Adapter/Sockel (die aber wieder extra kosten). Will man mit Lochrasterplatinen oder [[Breadboard]]s arbeiten, dann braucht man die klassischen Bauformen, z. B. PDIP. Zu beachten ist dabei, dass es PDIP oft nur bis DIP40 (also mit 40 Pins) gibt, d.h. einen Mikrocontroller 50 I/O-Pins kann es dann nur als SMD geben.

Viele Mikrocontroller sind in verschiedenen Bauformen verfügbar. Nur in SMD verfügbar sind:
* MSP430 (Die kleinen sind mittlerweile auch als DIP erhältlich)
* AVR ATMega 169

In der klassischen (wenn auch in der Anzahl der verfügbaren IO-Pins limitiert) PDIP Bauform gibt es unter anderem:
* AVR ATMega 88A, 164A, 324A, 644A
* AVR ATTiny: Praktisch alle, z. B. ATTiny 13A, 24A, 25, 26, 2313A
* viele 8051-Derivate, z. B. Atmel 89S8252
* (nahezu) alle Microchip PIC Controller die mit 40 oder weniger Pins auskommen. Auch 16Bit Varianten und sogar einige Vertreter der 32Bit PIC Familie

== Spannung ==
Während früher die meisten Mikrocontroller und die gesamte Peripherie mit 5V liefen, so gibt es heute auch alle möglichen anderen Varianten. Zu beachten ist:
* Controller und Peripherie müssen zusammenpassen. Man kann nicht einfach (ohne weitere Vorkehrungen) ein 3,3V-RAM an einen 5V-Controller anschließen und umgekehrt.
* Manche Controller besitzen, obwohl sie intern mit einer anderen Spannung arbeiten, 5V-kompatible IO-Pins (Beispiel: [[LPC2000 Philips ARM7TDMI-Familie|LPC2100]]).
* Manche Controller brauchen zwei verschiedene Spannungen. Dies ist aber relativ selten, z. B. bei den [[LPC2000 Philips ARM7TDMI-Familie|LPC2100]].

* Billig-Netzteile liefern im Leerlauf manchmal deutlich mehr Spannung als angegeben, ein [[Standardbauelemente|Spannungsregler]] (z. B. 78xx) ist also Pflicht!
* Bei Batterien und Akkus sinkt die Spannung ab, wenn sie leerer werden. Braucht der Controller z. B. mindestens 2,7V, dann wird man mit zwei 1,5V-Batterien nicht lange Freude haben (außer man benutzt spezielle Schaltregler).

== Stromverbrauch ==
Im Vergleich zu PC-Prozessoren (Pentium, Athlon usw.) brauchen Mikrocontroller relativ wenig Strom. Will man sie allerdings mit Batterien betreiben, dann wird der Stromverbrauch plötzlich doch wichtig. Die meisten Mikrocontroller besitzen hierfür Stromsparmodi, mit denen man den Controller teilweise abschalten kann. Für einen extrem geringen Stromverbrauch sind z. B. die [[MSP430]]-Controller oder [[EFM32]]-Controller optimiert.

Der Stromverbrauch hängt auch stark vom Takt und der Versorgungsspannung ab.

{| border=1 cellspacing=0
! Frequenz !! ATMega8 (2.7V) !! ATMega8 (5.0V) !! PIC16LF84A(2.0V) !! PIC16F84A (5.5V) !! MSP430F2618 (3V) !! Einheit
|-
! 32KHz
|62||80||45||-
|title="Keine Angabe"|k.A.||µA
|-
! 100KHz
|0,3||0,5||-||-||0,084
|rowspan=4|mA
|-
!1MHz, 2MHz*
|1,5||2,3||4||-||0,5
|-
!8MHz, 4MHz*
|5||7/15**
|rowspan=2|-||4,5||4,2
|-
!16MHz, 20MHz*
| -||20||20||9,5 (3,3V)
|}

[*] Abweichende Taktangabe für PIC16*F84A, da hier keine entsprechenden Werte für die Frequenzen des ATmega8 im Datenblatt (PIC16F84A Data Sheet, Microchip 2001, 35007b.pdf) vorliegen.

[**] Angaben sind in der Folge Idle/Active (Quelle: Atmel, ATmega8/L, doc2486.pdf).

== Takt/Geschwindigkeit ==
Einerseits wünscht man sich oft einen möglichst schnellen Controller, insbesondere als Anfänger, wenn man effiziente Lösungen noch nicht so kennt, andererseits schlägt sich ein hoher Takt auch im Stromverbrauch und im Preis nieder. Man sollte sich dabei nicht von den hohen Taktraten der PC-Prozessoren irritieren lassen. Für viele Anwendungen reicht 1-MHz-Takt völlig aus.

Bei einem Geschwindigkeitsvergleich sollte man beachten, dass man nicht einfach den Takt vergleichen kann:
* Während manche Controller 12 Takte für einen Befehl brauchen (z. B. die Original-[[8051]]), kommen andere mit einem Takt pro Befehl aus (z. B. [[AVR]]).
* Manche Controller unterstützen gewisse Operationen hardwareseitig, die auf anderen Controllern in Software nachgebildet werden muss. Beispiele sind z. B. Multiplikation und Division. Wer in einer Hochsprache programmiert, merkt davon nicht viel, da es dort die Befehle sowieso zur Verfügung stehen, aber sie brauchen auf einem Controller ohne Hardwareunterstützung eben deutlich länger.
* Die Datenbus- bzw. Registerbreite spielt eine wichtige Rolle, weil man z. B. für eine 16-Bit-Addition auf einer 8-Bit-CPU zwei Befehle und auf einer 16-Bit-CPU nur einen Befehl braucht.

== Bitbreite ==
Wie gerade angesprochen ist auch die Bitbreite (8, 16 oder 32 bit) mitentscheidend für die Verarbeitungsgeschwindigkeit. Da der Preis in etwa linear mit der Bitbreite steigt, sind 8-Bit-Controller nach wie vor am verbreitetsten. Der Compiler verdeckt das Problem der unterschiedlichen Bitbreiten, indem er für eine 32-Bit-Operation entsprechend viele kleinere Operationen compiliert.

Als Faustregel gilt:
* Rechenintensive Programme, insbesondere mit 32-Bit-Zahlen oder -Zwischenergebnissen oder gar Gleitkommazahlen, gehören in einen 32-Bit-Controller. Das betrifft insbesondere digitale Filteralgorithmen, die zumeist schnell ablaufen müssen. In der Regel haben 32-Bit-Controller auch höhere Taktraten, etwa 60 MHz (ARM7) statt 16 MHz (AVR).
* Programme, die mehr als 64 KByte adressieren müssen (etwa eine SD-Karte) sollten ebenfalls einen 32-Bit-Controller abbekommen, um die stets erforderlichen Adressrechnungen nicht allzu umständlich werden zu lassen, auch wenn es in diesem Fall fast nur um leichter implementierbare Strichrechenarten geht.
* Operiert man mit vielen 16-Bit-Zahlen, typischerweise bei der Messwerterfassung von einer Datenquelle mit einer Abtastrate im kHz-Bereich oder mit 16-bit-Timern, erspart man sich eine Reihe Probleme durch die Auswahl eines 16-Bit-Controllers. Auch 32-bit-Adressen lassen sich noch halbwegs vernünftig berechnen.
* Alles andere passt in einen 8-Bit-Controller, oder, wenn's ein bisschen knapp wird oder andere Vorlieben / Vorkenntnisse dagegen sprechen, in einen 16-bit-Controller. Auch mit Gleitkommazahlen kann man damit hantieren, wenn auch im Schneckentempo; für Anzeigezwecke, etwa bis 50 Werte pro Sekunde reicht das vollkommen.
* Zu guter letzt, wer's ganz sportlich mag, steckt ''alles'' in einen 8-Bit-Controller, und wenn es Stunden für die effiziente Implementierung braucht.

4-Bit-Controller sind praktisch vom Markt verschwunden. Sie sind am billigsten gewesen und nur in Assembler zu programmieren. Ihr Einsatz lohnte sich nur in Massenartikeln, etwa analogen Satellitenreceivern.

== Speicher ==
Während früher oft nur die [[Register]] im Mikrocontroller waren, und der gesamte restliche Speicher extern angebunden werden musste, so sind heute die Speicher oft komplett im Mikrocontroller integriert. Das bedeutet aber teilweise auch, dass man sie nicht erweitern kann. Wichtig ist dabei u.a. die Größe des Programmspeichers (meist ein [[Flash-ROM]]) und das [[RAM#SRAM|SRAM]]. Fehlt letzteres, dann kann es mit der Compilerunterstützung schwierig werden.

Zu unterscheiden sind hier außerdem Controller in [[Von Neumann-Architektur|Von-Neumann-Architektur]] und [[Harvard-Architektur]]. Bei letzterer liegen Programmspeicher (ROM) und Datenspeicher (RAM) in getrennten Speicherbereichen; dies hat den Nachteil, dass für den Zugriff auf den Programmspeicher spezielle Befehle notwendig sind (was die Verwendung von im ROM abgelegten Daten in C-Compilern ziemlich umständlich macht), und dass man keine Programmteile direkt aus dem Datenspeicher ausführen kann.

== Onboard-Peripherie ==
Mikrocontroller haben meist eine ganze Menge Funktionen integriert, z. B. [[AD-Wandler]], [[I²C]]-Bus, [[SPI]], [[PWM]], [[RS-232]] usw. usf. Der Vorteil liegt darin, dass der Controller damit mehrere Dinge gleichzeitig machen kann. Dadurch steigt zum einen die Gesamtleistung des Controllers, zum anderen sind viele Dinge zeitkritisch, und die Programmierung ist deutlich einfacher, wenn man zehn zeitkritische Dinge gleichzeitig erledigen muss.

== Störfestigkeit ==
Eigentlich ein wichtiges Thema, andererseits findet man dazu nur sehr wenig Informationen. Bekannt ist beispielsweise, dass bei der [[AVR]]-Familie die ATmegas deutlich störfester sind als die alten AT90S.

== Programmiersprachen ==
Den direktesten Zugriff auf die "Innereien" eines Prozessors hat man mit [[Assembler]]. Dies ist jedoch gleichzeitig - zumindest auf den ersten Blick - die "abschreckendste" Sprache, denn sie erfordert einen hohen Lernaufwand. Aufgrund stark unterschiedlicher Befehlssätze verschiedener Controllerfamilien ist das Gelernte nie 1-zu-1 übertragbar und meist nur direkt auf einen einzigen Prozessor oder allenfalls auf eine Familie "verwandter" Produkte anwendbar. Dennoch kann man sich mit einiger Erfahrung recht schnell in einen anderen Befehlssatz einarbeiten. In bestimmten Bereichen oder Teilen eines Projekts wird die Verwendung von Assembler dennoch unabdingbar sein. (Diese Teile mögen projektabhängig zwischen 100% oder auch nur deutlich unter 1% umfassen.)

Die Auswahl der richtigen Programmiersprache hängt auch stark vom geplanten Einsatzzweck ab. Ein Elektrotechnik-Student, der sich für sein späteres Berufsleben vorbereiten möchte, sollte sich mit C und Assembler befassen. Wer dagegen gar nicht vorhat sich allzu tief einzuarbeiten und sowieso schon Basic oder Pascal kann, der sollte zu diesen Sprachen greifen.

Wer Programme schreibt, die er später auch mit anderen größeren µC weiter verwenden möchte, der sollte auf Assembler ganz verzichten und nur in der Programmiersprache schreiben, die von den gewünschten µC unterstützt werden. In der Regel ist das C, in C werden auch die meisten Demo-Beispiele und Bibliotheken der µC Hersteller geschrieben, somit kann man deren Demos leichter in das eigene Programm einbinden.

Für einige Controllerfamilien (z. B. AVR, ARM, MSP430) gibt es eine Portierung des kostenlosen [[GCC|GNU-C-Compilers]], wodurch C auch im Hobby-Bereich stark vertreten ist und es auch viele Programmierbeispiele dafür gibt.

Für die LPC Prozessorfamilie ist eine größenlimitierte kostenlose Entwicklungsumgebung erhältlich. Informationen unter '''[http://www.code-red-tech.com/lpcxpresso.php code-red]''': Die auf Eclipse basierende Entwicklungsumgebung ist nach der Installation bis 8k freigeschaltet und nach einer einfachen und kostenlosen Registrierung für 512kB. Die IDE ist auch für '''[http://support.code-red-tech.com/CodeRedWiki/redlib_v2_notes Linux]''' verfügbar. Hier die '''[http://www.mikrocontroller.net/articles/Installationsanleitung_C-Entwicklungsumgebung_f%C3%BCr_LPC1xxx_von_Code_Red Installationsanleitung]'''

== Debugging ==
Bei der Fehlerbeseitigung trennen sich Profi von Amateur, und es kann richtig teuer werden. Genau hier haben die Hersteller von Mikrocontrollern und/oder Compilern eine Möglichkeit gefunden, den Gelegenheitsprogrammierer abzuweisen und nur den zahlenden Profi vorzulassen.

Die preisgünstigste, aber auch unkomfortabelste Art des Debuggings ist der Einbau von Testcode in das Programm. Dieser Testcode informiert den Programmierer über erreichte Programmpunkte und dabei aufgetretene Datenwerte. Die Ausgabe erfolgt per optisch/akustischer Anzeige oder serieller Schnittstelle. Der Nachteil dieser Methode liegt in ihrem Zeitaufwand. Für jedes Problem muss ein kurzes Stück Testcode erdacht und in das Programm eingefügt werden. Danach wird das Programm kompiliert/assembliert und in den Flashspeicher des Mikrocontrollers gebrannt. Zuguterletzt muss das Programm von Beginn an durchlaufen und mit etwas Glück liefert der Testcode Informationen über das Problem.

Deutlich effektiver ist die Fehlersuche mittels einer in die PC-Entwicklungsumgebung integrierten Debugger-Software. Üblicherweise besteht diese Software aus mehreren Fenstern zur Anzeige folgender Informationen:

* Programm- und Datenspeicher des Mikrocontrollers.
* Arbeits- und Konfigurationsregister des Mikrocontrollers.
* Programmquellcode in Hochsprache (z. B. C) und/oder Assembler.
* Werte von Programm-Variablen.

Ausgehend vom Quellcode/Assembler-Fenster kann man den Programmcode auf das Zielsystem laden, den Programmlauf starten und an beliebigen Stellen stoppen, das Programm zeilenweise oder wiederholend abarbeiten, Variablen/Speicher/Register anzeigen und auch verändern. Diese Vorgänge werden bei modernen Debuggern mit wenigen Funktionstasten und Kontextmenü gesteuert. Angemerkt sei, Debugging einer Hochsprache wie C funktioniert nur richtig, wenn die Codeoptimierung des Compilers deaktiviert ist. Diese Bedingung bringt es mit sich, dass für die Entwicklungsphase bis zu 30% mehr Programmspeicher benötigt werden.

Der Programmlauf kann in einem Software-Simulator oder direkt auf dem Mikrocontroller erfolgen. Leider können Simulatoren weder die Signale der Controllerumgebung, noch Interrupts realistisch nachahmen. Hier hilft nur In-System-Debugging direkt auf dem Zielsystem.

Für das In-System-Debugging wird der Ziel-Mikrocontroller mit seiner In-Circuit-Debugging-Hardware benutzt. Diese integrierte Hardware kommuniziert über teils genormte Schnittstellen mit der Debuggersoftware auf dem PC. Als Verbindungsglied dient ein Kabel mit mehr oder weniger komplexer Elektronik. Diese Elektronik, das fehlende Wissen um ihre Funktion und die teils eingebaute Donglefunktion verhindern preisgünstigen Nachbau und machen ihren Hersteller sicher vor unautorisierter Benutzung der Entwicklungsumgebung.

Bei der Vielzahl von Controller- und Compiler-Herstellen ist es kaum möglich, einen Überblick über die Debugger-Hardware/Software zu geben. Hier nur einige Beispiele:

=== [http://www.atmel.com/ Atmel] ===

{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| [http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=2737 AVR JTAG ICE] Clone (wenige ATmega Typen)
| ~ 35€
|-
| [http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=3891 AVR Dragon]
| ~ 55€
|-
| [http://www.keeelectronics.com/mkii.htm AVR JTAG ICE MKII - CN]
| ~ 85$
|-
| [http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=3353 AVR JTAG ICE MKII] / [http://www.sureelectronics.net/goods.php?id=931 Clone]
| ~ 280€/99$
|-
| [http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=4279 AVR ONE!]
| ~ 550€
|}

[http://atmel.com/products/avr32/default.asp AVR32 Controller (32-Bit)] können mit Atmels freiem [http://atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=4116 AVR32 Studio], basierend auf der [http://www.eclipse.org/ Eclipse IDE], programmiert und debugt werden. Die IDE bedient sich dabei der [http://atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=4118 AVR32 GNU Toolchain].

Der Debugger für [http://atmel.com/products/avr/default.asp AVR 8-Bit] RISC Controller ist in Atmels freie [http://atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=2725 AVR Studio] IDE integriert. In Verbindung mit dem GNU C++ Compiler für AVR ([http://winavr.sourceforge.net/ WinAVR]) und der integrierten Bibliothek [http://www.nongnu.org/avr-libc/ AVR Libc] ist Hochsprach-Entwicklung und -Debugging möglich.

Der [[JTAG|AVR JTAG]] ICE Clone kann nur nachfolgende ältere ATmega Controller debuggen: ATmega16, ATmega16L, ATmega162, ATmega162L, ATmega162V, ATmega165, ATmega165V, ATmega169, ATmega169L, ATmega169V, ATmega32, ATmega32L, ATmega323, ATmega323L, ATmega64, ATmega64L, ATmega128, ATmega128L, AT90CAN128. Trotzdem ist er ein sehr wertvolles, weil günstiges Werkzeug, wenn man die Typbeschränkung akzeptieren kann.

Atmel [[AVR]] Dragon kann ATtiny, ATmega, XMega, AT32UC3x und AP7xxx programmieren und debuggen. Die drei letzt genanneten MCUs werden seit AVR Studio Version ''4.18 SP1'' unterstützt.

[http://www.mikrocontroller.net/topic/107070 AVR JTAG ICE MKII – CN] ist ein Produkt aus China mit der versprochenen Funktionalität eines originalen AVR JTAG ICE MKII von Atmel. Es besitzt eigenständige Elektronik und auch die aktualisierbare Firmware ist vom Original verschieden. Oftmals ist dieses Produkt beim nicht unbekannten Online-Auktionshaus zu finden.

=== [http://www.microchip.com/ Microchip] ===

{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en023805 MPLAB PICkit2 / PICkit2 Debug Express]
| ~ 30€/55€
|-
| [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en538340 MPLAB PICkit3 Debug Express]
| ~ 65€
|-
| [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en010046&part=DV164005 MPLAB ICD 2] / [http://www.keeelectronics.com/icd25debugger.html Clone ICD2.5] / [http://www.sivava.com/MPLAB_ICD2.html Clone ICD2]
| ~ 90€/40€/40€
|-
| [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en537580 MPLAB ICD 3]
| ~ 190€
|}

Alle Typen von Microchip Debugger Hardware werden von Microchips freier [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en019469&part=SW007002 MPLAB IDE] unterstützt. Diese IDE kann mit C-Compilern verschiedener Hersteller zusammenarbeiten. Das Setup installiert keine Microchip C-Compiler sondern bietet als Option die C-Compiler von CCS und HI-TECH. Der CCS Compiler für PIC18F45k20 ist auf 2kWord Programmcode begrenzt. Die HI-TECH Compiler für PIC10/12/16, PIC18 und PIC32 haben, wenn sie als Freeware im ‚Lite mode’ arbeiten, eingeschränkte Codeoptimierung. Microchips C-Compiler für [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en010014 PIC18], [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en535364 PIC24], [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en535363 dsPIC DSCs] und/oder [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2615&dDocName=en532454 PIC32] können zusätzlich installiert werden. In der zum freien Download bereitstehenden ‚Student Edition’ stellen sie nach 60 Tagen einen Teil der Codeoptimierung ein. Das MPLAB Setup bietet optional die Installation der, im nächsten Absatz behandelten, HI-TECH IDE ‚HI-TIDE 3’ an.

Die Debugger Hardware ICD 2 von Microchip wird auch von der freien, auf [http://www.eclipse.org/ Eclipse] basierenden, HI-TECH IDE [http://www.htsoft.com/downloads/demos.php#hitide ‚HI-TIDE 3’] unterstützt. Diese moderne IDE kann zusammen mit Microchips MPLAB oder separat installiert werden. Zusätzlich zu installieren sind HI-TECHs C-Compiler für die Microchip Reihen [http://www.htsoft.com/microchip/products/compilers/piccpro-modes.php PIC10/12/16], [http://www.htsoft.com/microchip/products/compilers/picc18pro-modes.php PIC18] und/oder [http://www.htsoft.com/microchip/products/compilers/pic32-modes.php PIC32]. Ihre im ‚Lite mode’ bestehende Einschränkung wurde bereits erwähnt.

Die beiden für PICs vorhandenen IDEs von Microchip und HI-TECH bilden zusammen mit den freien C-Compilern und den preisgünstigen ICD 2 Clones eine kostengünstige Möglichkeit, PIC-Code zu erstellen und zu debuggen. Die eingeschränkte Codeoptimierung ist für Amateure verschmerzbar. Einige kleine PICs haben leider keine In-Circuit-Debugging-Hardware eingebaut. Diese PICs sind nur mit Hilfe eines kostspieligen [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en538769 Header Boards] debugbar.

=== [http://focus.ti.com/mcu/docs/mcuprodoverview.tsp?sectionId=95&tabId=140&familyId=342 TI MSP430] ===

{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| Olimex [http://shop.embedded-projects.net/product_info.php/info/p58_MSP430-JTAG-Parallelportkabel--MSP430-JTAG-.html MSP430 JTAG (parallel)]
| ~ 15€
|-
| Olimex [http://shop.embedded-projects.net/product_info.php/info/p63_MSP430-USB-JTAG-Adapter--MSP430-JTAG-TINY-.html MSP430-JTAG-TINY (USB)]
| ~ 65€
|-
| TI-FET [http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/msp-fet430uif.html MSP430 USB Debugging Interface]
| ~ 115€
|-
| TI [http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/ez430-f2013.html MSP430 USB Stick Development Tool]
| ~ 30€
|}

[http://focus.ti.com/lit/ug/slau265/slau265.pdf Programmierung] und Debugging der MSP430 erfolgt über JTAG-Schnittstelle und in neusten Varianten (MSP430F20xx, F21x2, F22xx) über ‚Spy-Bi-Wire’ (2-wire JTAG). Die ursprüngliche JTAG-Schnittstelle benötigt 4 Signalleitungen plus Reset. Bei ‚Spy-Bi-Wire’ sind die Signalleitungen auf 2 reduziert.

Jeder anwenderprogrammierbare MSP430 enthält einen [[Bootloader]]. Bei den Typenreihen MSP430F1xx, F2xx und F4xx befindet er sich im ROM. Bei den MSP430F6xx im Flash-Speicher.

TI bezeichnet die Programmier- und Debugging-Hardware als Flash Emulation Tool (FET). Es existieren die Varianten ‚Parallel Port’ und USB. Die preisgünstigen parallelen Systeme beherrschen nur JTAG. Bei den USB-Systemen ist zusätzlich ‚Spy-Bi-Wire’ implementiert, und man kann damit die Codeschutzsicherung des Mikrocontrollers auslösen.

Die [http://www.olimex.com/dev/index.html Olimex] Produkte entsprechen in ihrer Funktion weitestgehend den TI-Vorbildern und können mit jeder Software verwendet werden, die TI-Werkzeuge unterstützt. Kleine Abweichungen bestehen bei der [http://www.olimex.com/dev/images/MSP430/SPY-BI-WIRE-CONNECTION.jpg Olimex Implementierung] der ‚Spy-Bi-Wire’ Verbindung des MSP430-JTAG-TINY.

Das ‚MSP430 USB Stick Development Tool’ ist eine eigenständige Debugging-Hardware mit aufgestecktem eZ430-F2013 Zielsystem. Der Stick beherrscht aber nur ‚Spy-Bi-Wire’, wodurch die Anzahl der unterstützten Controller begrenzt ist.

Als Entwicklungsumgebung stellt TI den auf der [http://www.eclipse.org/ Eclipse IDE] aufbauenden ‚Code Compose Essentials’ bereit. In der freien Version [http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/msp-cce430.html ‚CCE Core Edition’] ist dieses Paket auf 16kB Code begrenzt.

Mit der freien IDE Eclipse, dem GNU C-Compiler für MSP430, einigen Zutaten und dem Olimex Parallelport-Adapter kann man die wohl preiswerteste, unbeschränkte Entwicklungsumgebung für Mikrocontroller zusammenstellen. Es ist keine perfekte Kombination, und die Installation macht einige Mühe; im Ergebnis hat man aber eine Arbeitsplattform, einschließlich Debugger, ohne unverständliche Skripte oder kryptischen Make-Files. Über diese beiden Links

* [[Eclipse und MSPGCC unter Windows]] (03/2009)
* [http://matthias-hartmann.blogspot.com/ Use Eclipse and mspgcc - the easy way] (Windows 02/2009)

findet man zwei verschiedenartige Lösungen der Installation unter Windows. Obwohl beide Varianten auf teils verschiedene Werkzeuge zurückgreifen, sind sie kombinierbar und ergeben damit Spielraum für persönliche Vorlieben.

=== [http://www.zilog.com/ Zilog] ===

{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showProdDet&businessLine=1&familyId=6&productId=ZUSBSC00100ZACG USB Smart Kabel]
| ~ 30$
|-
| [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showProdDet&businessLine=1&familyId=6&productId=ZENETSC0100ZACG Ethernet Smart Kabel]
| ~ 70$
|}

Die [[Zilog]] Entwicklungssysteme [http://www.zilog.com/index.php?option=com_content&task=view&id=40&Itemid=137 ZDS II] (C/ASM) für [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showFamilyDetails&familyId=5&parent_id=2 Z8 Encore!®], [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showFamilyDetails&familyId=6&parent_id=2 Z8 Encore! XP®], [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showFamilyDetails&familyId=7&parent_id=2 Z8 Encore! MC™] sowie [http://www.zilog.com/index.php?option=com_product&Itemid=26&mode=showFamilyDetails&familyId=8&parent_id=2 ZNEO™ Z16F] Controller haben keine Beschränkungen sind aber ganz zu Unrecht in Europa kaum bekannt oder erhältlich.

=== [http://www.nxp.com/products/microcontrollers/ NXP] ===
{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| [http://www.watterott.com/index.php?page=search&keywords=LPCXpresso&cat=&mnf=&x=0&y=0 Entwicklungskit incl. USB-JTAG/SWD Programmer & Debugger]
| ~ 25€
|}
Die NXP [http://www.mikrocontroller.net/articles/LPC1xxx Entwicklungskits] sind <u>sehr preiswerte</u> Kits bestehend aus einem Target '''und''' einem USB-JTAG/SWD Programmer & Debugger. Das Target kann sehr einfach vom Programmer/Debugger getrennt, und für eigene Projekte verwendet werden. Siehe dazu auch die Dokumentation von NXP zu den '''[http://www.nxp.com/documents/leaflet/75016842.pdf LPCXpresso-Entwicklungskits (PDF)]''' und diese '''[http://www.mikrocontroller.net/wikisoftware/index.php?title=LPC1xxx_Entwicklungskit_LPCXpresso Beschreibung].''' Details zur Familie gibt es hier [[LPC1xxx]]. Der Programmer & Debugger Teil der Platine hat natürlich einen USB-Anschluß, und kann sehr leicht auf eine eigene Applikation adaptiert werden. Diese PCB arbeitet hervorragend mit der kostenlosen Entwicklungssoftware zusammen.

=== [http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169 STM32] ===
{| border="1"
|-
!System
!Preis
|-
| [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/PF252419 STM32F4DISCOVERY Demoboard incl. USB-JTAG/SWD Programmer & Debugger]
| ~ 9..20€
|}
Eine Umfangreiche Übersicht über die Funktionalitäten der [[STM32]] µC sind im Artikel [[STM32]] beschrieben. Viele Links zu Demo-Boards, Compiler, IDE's, Debugger sind im Artikel gesammelt.
<br>Ein µC Vergleich mit [[STM32]] und andere sind im Artikel [[STM32 für Einsteiger]] gut zusammen gelistet.

== Programmübertragung ==
Im Idealfall stellt sich die Frage, wie das Programm in den Mikrocontroller kommt, für den Programm-Entwickler nicht. Die Debugging-Hardware erledigt diese Aufgabe ganz unauffällig mit. Da die Umstände aber nicht immer ideal sind, muss der Entwickler manchmal auf andere Methoden zurückgreifen.

Früher wurden überwiegend teure und umständlich zu handhabende Programmiergeräte verwendet, mit deren Hilfe der Programmspeicher außerhalb des Zielsystems gefüllt wurde. Heute sind die meisten Mikrocontroller über verschiedene ISP-Schnittstellen oder über das [[UART]] ‚In-System’-programmierbar.

Die ISP-Schnittstelle ist entweder als universelle Debugging- und Programmier-Schnittstelle, z. B. [[JTAG]], oder als dedizierte Programmier-Schnittstelle realisiert. Für den zweiten Fall benötigt man einen speziellen Programmier-Adapter den man, meistens in verschiedenen Ausführungen, kaufen oder selber bauen kann. Dazugehörig ist ein passendes Programmier-Programm für den PC. Spezialisierte Programmier-Adapter und –Programme werden auch gern in der laufenden Produktion eingesetzt.

Mikrocontroller mit integriertem [[Bootloader]] können mit der entsprechenden PC-Software direkt über den seriellen Port programmiert werden.

[[Category:Mikrocontroller| ]]

PIC

2013-11-05T11:24:31Z

194.95.66.1:

Ein PIC ist ein [[Mikrocontroller]] der Firma Microchip. Zu aller erst möchte ich die Aufteilung der PICs veranschaulichen. Die PIC-Familien werden fast immer wie folgt bezeichnet: als Beispiel „PIC18“ oder „18er PIC“ bedeutet, es handelt sich um ein PIC18Fxxxx Microcontroller. Alle PICs haben die [[Harvard-Architektur]]. Es können auch alle PICs mittels dem ICSP-Adapter programmiert werden. ICSP steht für In-Ciruit-Serial-Programmer, also ist mittels diesem Anschluss ein brennen möglich, wenn der PIC schon in der Schaltung eingebaut ist. Zudem haben alle PICs, wie auch Microcontroller anderer Hersteller, interne Module. Ein Modul übernimmt eine spezielle Aufgabe, die von der Software nur konfiguriert und nicht zusätzlich ausgeführt wird. Ein Beispiel ist das PWM-Modul. Man kann eine PWM mit der Software generieren (SoftPWM), aber einfacher geht es mit dem Modul, dass nur konfiguriert werden muss. Die Ausgabe der PWM erfolgt anschließend allein durch das Modul und nicht der Software. Da die PICs aber sonst sehr unterschiedlich sind, sollten sie getrennt aufgeführt werden. Grob unterteilt werden sie anhand ihrer Datenbreite.

== 8 Bit ==

Die 8 Bit Microcontroller-Familien sind '''PIC10, PIC12, PIC16 und PIC18'''. Bei den 8-bittigen PICs gibt es einmal den Buchstaben „F“ hinter der Familienbezeichnung und den Buchstaben „C“. Die mit einem „F“ in der Bezeichnung haben einen [http://www.mikrocontroller.net/articles/Flash-ROM Flash]-Programmspeicher, dieser ist somit mehrmals beschreibbar. Das „C“ bedeutet, dass der Programmspeicher entweder ein [http://www.mikrocontroller.net/articles/OTP-ROM OTP]-Speicher (One-Time-Programable – Nur ein mal beschreibbar), oder aber ein [[EPROM]]-Speicher ist, den man nur mit Hilfe von UV-Licht löschen kann. Aus diesem Grund sind die „C“-Varianten uninteressant für Hobby-Elektroniker, zudem sind die C-Varianten ziemlich alt und sogut wie alle PICs sind ausschließlich mit Flash-Speicher verfügbar. Die Typen der Familien haben unterschiedliche Ausstattung, dennoch kann man sagen, je höher die Zahl, desto Leistungsfähiger ist der PIC. Jedoch: Ein Typ der PIC10 Familie mag zwar deutlich schwächer sein, als ein PIC18, dafür gibt es den PIC10 in einem SOT23-Gehäuse, wohingegen der kleinste PIC18 ein SOIC18 ist. Zudem ist der PIC10 billiger, als ein PIC18. Es kommt also immer auf den Anwendungsfall an.

8 Bit PICs können folgendes beinhalten:
* bis zu 128k [[Byte]] ROM
* bis zu 4k [[Byte]] [[RAM]]
* bis zu 1024 [[Byte]] [[EEPROM]]
* 6 bis 100 Pins / 4 bis 70 IOs
* Internen Oscillator
* 8/10/12-bit [[ADC]]
* 5/8-bit [[DAC]]
* [[SPI]]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/I2C I²C]
* [[UART]]
* [[CAN]]
* [[USB]]
* [[PWM]]
* [[Komparator]]
* [[Opamp]]
* 8x8 Hardware Multiplier
* CTMU (Charge Time Measurement Unit, für Cap-Touch-Anwendungen)
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Ethernet Ethernet]

Eine Sonderform der 8 Bit Microcontroller ist der rfPIC12F675. Dieser ist extra für RF, also Funkanwendungen ausgelegt und besitzt einen internen [http://de.wikipedia.org/wiki/Dezimeterwelle UHF] [http://de.wikipedia.org/wiki/Amplitude_Shift_Keying ASK]/[http://de.wikipedia.org/wiki/Frequenzumtastung FSK] Transmitter. Eine weitere Sonderform ist der PIC16HV785, der kompatibel zum PIC16F785 ist. Allerdings geht der Spannungsbereich von 2V bis hin zu 15V. Somit kann man diesen auch direkt in ein 12V-System stecken und spart sich ggf. Levelshifter und Spannungsregler. Eine detailiertere Übersicht findet man auf der [http://www.microchip.com/en_US/family/8bit/architecture/ Microchip-Seite] und eine Liste aller Typen ist für jede Familie verfügbar: [http://www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx?branchID=1009&mid=10&lang=en&pageId=74 PIC10], [http://www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx?branchID=1001&mid=10&lang=en&pageId=74 PIC12], [http://www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx?branchID=1002&mid=10&lang=en&pageId=74 PIC16], [http://www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx?branchID=1004&mid=10&lang=en&pageId=74 PIC18].

== 16 Bit ==
Die Vertreter der 16 Bit Microcontroller sind '''PIC24E, PIC24F, PIC24H, dsPIC30F, dsPIC33E, dsPIC33F'''. Trotz dessen nicht überall ein „F“ in der Bezeichnung ist, haben diese Familien dennoch einen Flash-Speicher. Die dsPICs haben, wie der Name schon vermuten lässt, eine zusätzliche [[DSP]]-Einheit, die extra für komplexere Berechnungen wie [http://de.wikipedia.org/wiki/Schnelle_Fourier-Transformation FFT] oder [http://de.wikipedia.org/wiki/Digitales_Filter Digital-Filter] benutzt werden können.

16 Bit PICs können folgendes beinhalten:
* bis zu 70 [[MIPS]]
* bis zu 536k [[Byte]] Rom
* bis zu 96k [[Byte]] Ram
* bis zu 4k [[Byte]] [[EEPROM]]
* 14 bis 144 Pins / 12 bis 122 IOs
* “Single Cycle” Multiplikation 16x16 und 32/16 sowie 16/16 Division
* bis zu 32 Channel 10/12-bit [[ADC]]
* 10/16-bit [[DAC]]
* Digital Power, Motor Control und Audio Peripherals
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/I2C I²C]
* [[SPI]]
* [[CAN]]
* [[PWM]]
* PMP (Parallel Master Port)
* [[USB]]-OTG
* CTMU
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Echtzeituhr RTCC] (Real Time Clock&Calendar)
* [[DMA]] Channels für schnelleren Datentransfer

Die Übersicht ist wieder unter der [http://www.microchip.com/en_US/family/16bit/architecture/ Microchip-Seite] zu finden und auch hier gibt es die Typenlisten für die Familien [http://www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx?branchID=8187&mid=14&lang=en PIC24E], [http://www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx?branchID=8181&mid=14&lang=en&pageId=75 PIC24F]
[http://www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx?branchID=8186&mid=14&lang=en&pageId=75 PIC24H], [http://www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx?branchID=8182&mid=14&lang=en&pageId=75 dsPIC30F], [http://www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx?branchID=8188&mid=14&lang=en dsPIC33E], [http://www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx?branchID=8183&mid=14&lang=en&pageId=75 dsPIC33F].

== 32 Bit ==
Der 32 Bit Microcontroller hat nicht mehr viel mit den anfänglichen PICs gemeinsam. Er besitzt einen „MIPS M4K“-Kern aber ist trotzdem Pin-Kompatibel zu den 16 Bit PICs. Die Typen der PIC32-Familie unterstützen zusätzlich das [[JTAG]]-Interface. Es wurde außerdem auf PIC32-Basis eine [http://de.wikipedia.org/wiki/Arduino-Plattform Arduino]-Alternative entwickelt, die dadurch deutlich leistungsfähiger ist. Genannt wurde dies „chipKIT“ und ist im Moment in 2 Varianten verfügbar. Die Entwicklungsumgebung für die chipKITs basiert auf der Arduino-Software und somit sollen auch alle für den Arduino programmierten Progamme auf dem chipKIT laufen. Es gibt auch PIC32er im DIP-Gehäuse. Somit kann man auch den 32bit Microcontroller von Microchip auf z.B. eine Lochrasterkarte bringen und hat nicht soviele (evtl sogar überflüssige) Pins, wie in den kleinen TQFP/N- oder BGA-Gehäusen.

32 Bit PICs können folgendes beinhalten:
* 80 MHz, 1.56 DMIPS/MHz
* bis zu 512k [[Byte]] Rom
* bis zu 128k [[Byte]] Ram
* Full-speed [[USB]] Host/Device/OTG
* 10/100 [http://de.wikipedia.org/wiki/Ethernet Ethernet] MAC mit MII/RMII Interfaces
* [[CAN]] 2.0B
* [[UART]]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/I2C I²C]
* [[SPI]]
* bis zu 8 Channel [[DMA]]
* Analoger [[Komparator]]
* [[PWM]]
* 16-Channel 10bit [[ADC]]
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Echtzeituhr RTCC]

Die Übersicht ist wieder unter der [http://www.microchip.com/en_US/family/32bit/architecture/ Microchip-Seite] zu finden und auch hier gibt es eine Typenliste für die Familie: [http://www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx?branchID=211&mid=10&lang=en&pageId=74 PIC32MX].

== Compiler und IDE ==
=== MPLAB ===

MPLAB ist die freie [http://de.wikipedia.org/wiki/Integrierte_Entwicklungsumgebung IDE] von Microchip und unterstützt von vornherein alle Brenner, Debugger, Emulatoren von Microchip. Zudem kann das Programm in der IDE per Software emuliert werden. Um Programme in [[C]] zu schreiben, können [[C]]-[[Compiler]], sofern die Software das unterstützt, in die [http://de.wikipedia.org/wiki/Integrierte_Entwicklungsumgebung IDE] eingebettet werden, wie z.B. der HI-TECH C-Compiler. Genaueres kann man auf der [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en019469 Microchip-Seite] anschauen.

=== MPLAB X ===
MPLAB X ist ist eine Weiterentwicklung von MPLAB. Es beinhaltet alle Funktionen von MPLAB (v8). Jedoch wurde die Software komplett neu gestaltet. Vom Simulator bis zum Projektmanagement ist alles modernisiert worden. MPLAB X ist für alle gängigen Betriebssysteme erhältlich (Windows, Linux und OS X).
Weitere Informationen findet man auf der [http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/ Produktseite von MPLAB X].

=== C-Compiler ===
Microchip bietet direkt [[C]]-[[Compiler]] an. Diese wären C18 (für PIC18 Typen), C30 (für 16bit Typen) und C32 (für 32bit Typen). Diese [[Compiler]] können als nicht-kommerzielle Freeware-Version heruntergeladen werden. Dabei wird nach einer gewissen Zeit die Optimierung eingeschränkt. Diese ist für Hobby-Bastler allerdings nicht unbedingt kritisch. Da die [[C]]-[[Compiler]] C30 und C32 von Microchip auf Open-Source aufbauen, sollte der Sourcecode direkt von deren Seite heruntergeladen und die Aufhebung entfernt werden können (sofern man die Möglichkeit hat, die Software danach wieder zu kompilieren).
Es gibt auch andere [[Compiler]], wie z.B. der [[C]]-[[Compiler]] von HI-TECH.
Andere wären noch CC5X oder Compiler der Firma mikroElektronika. Letzterer unterstützt nicht nur alle PICs, sondern ist auch für [[AVR]]s, [[8051]]er und [[ARM]] Microcontroller, sowie jeweils auch in [[Basic]] und [http://de.wikipedia.org/wiki/Pascal_%28Programmiersprache%29 Pascal] erhältlich. MikroE-Compiler, sowie der CC5X sind in der Freeware-Version allerdings Codegrößenbegrenzt, was gerade bei 16bit oder 32bit PICs schnell eng werden kann.

Mit der Einführung von MPLAB X wurden auch die neuen [http://www.microchip.com/pagehandler/en_us/promo/mplabxc/ XC] Compiler von Microchip veröffentlicht. XC8 für 8Bit PICs, XC16 für [[PIC24]] und [[dsPIC]]s und XC32 für [[PIC32]] Mikrocontroller. Auch hier sind Free-Versionen erhältlich.

Ein Vergleich einiger C-Compiler ist in diesem Artikel zu sehen:
[[PIC C-Compilervergleich]]

== Programmiergeräte ==
Um das Programm auf einen PIC zu bekommen, muss dieses per Gerät auf den PIC „gebrannt“ werden. Microchip bietet dazu das PICKIT2 und PICKIT3 an. Das PICKIT3 ist das aktuellere, was bedeutet, dass Firmwareupdates hauptsächlich für diese Version entwickelt werden. Spürbar ist das jetzt schon bei den PIC32MX, die nur vom PICKIT3 unterstützt werden. Wenn man aber kein PIC32 benutzen möchte, kann man bis jetzt aber auch noch zum PICKIT2 greifen, das zusätzlich noch als kleiner Logik-Analyzer dienen kann. Das nächst bessere, was Microchip bietet, ist ein ICD (In-Circuit-Debugger), das eine erweiterte Debuggermöglichkeit bietet. Das „Flagschiff“ ist der REAL-ICE (In-Circuit-Emulator), der zusätzlich noch in der Hardware emulieren kann. Eine Übersicht ist [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2519&param=en534451&page=wwwdevMPLABEmulatorDebuggers hier] zu sehen.

Wie für andere Microcontroller, gibt es auch für den PIC Selbstbaubrenner. Der wohl Bekannteste ist der [http://sprut.de/electronic/pic/brenner/ Brenner8] von der [http://sprut.de Sprut-Seite]. Doch allgemein gilt für Third-Party-Brenner: Es werden neue Microcontroller-Typen, wenn überhaupt, erst später unterstützt, als bei einem originalen Brenner und es führt zu zusätzlichen, möglichen Fehlerquellen durch den Bau. Denn wer kommt schon auf die Idee den Fehler im Brenner zu suchen und nicht in der Schaltung. Hier im Forum sind schon mehrere solcher Fälle vorgekommen. Außerdem bekommt man das "Henne oder Hahn"-Problem zu spüren, denn für den Brenner8 muss man einen PIC18 brennen, d.h. man muss sich irgendwo seinen PIC brennen lassen, bevor man es selbst tun kann. Zudem wird nicht jeder bzw. kaum ein Selbst-Bau-Brenner von der IDE unterstützt, was bedeutet, dass man mindestens 2 Programme braucht - Eine zum brennen und eine zum programmieren. Der Brenner8 unterstützt auch kein Debugging, wie es das PICKIT3 jedoch tut. Die Hilfestellung bei einem verbreitetem Programmiergerät ist selbstverständlich besser als bei einem opensource Selbsbau-Brenner. Zudem wird so ein Brenner und die Software meist von einer Einzelperson gepflegt. Dies bedeutet aber auch, dass die Updates usw von dieser Person abhängig ist. Fällt dieser aus (Krankheit oder persönliche Gründe), geht erstmal nichts weiter voran. Es muss also jeder selbst abwägen, ob einem das die ca. 10€ weniger Wert ist. Wenn es jemanden darum geht, den Brenner selbst zu bauen, der kann auch das PICKIT2 nachbauen, denn [http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/51553E.pdf Schaltplan] (Seite 77+78) und [http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/PK2V023200.zip Firmware] sind offen auf der Herstellerseite verfügbar. Hier ist zwar immer noch die mögliche Fehlerquelle beim Zusammenbau vorhanden, jedoch hat man damit einen besseren Brenner. Wenn einem der originale Brenner zu teuer ist, kann man sich bei Ebay auch nach einem Clone vom PICKIT2 oder PICKIT3 umsehen. Diese kosten im Moment zwischen 15€ und 25€.

== Missverständnisse und Eigenheiten ==
Es gibt einiges, was einen PIC-Neuling abschrecken oder verwirren könnte. Manchmal hört man z.B. dass kaum oder schlechte Peripherie verbaut wurde, wobei dies meist, wenn überhaupt zutreffend, für sehr alte PICs gilt (90er Jahre). Es wird auch oft bemängelt, dass der Quarz-Takt durch 4 geteilt wird. Dafür werden so gut wie alle Befehle in einem System-Takt ausgeführt, wo andere mehr brauchen.
Fallen für Neulinge gibt es nur wenige und unkritische (im Vergleich zum „verfusen“ eines [[AVR]]s). Es muss zum Beispiel bedacht werden, dass, um auf manche Register zugreifen zu können, die Bank gewechselt werden muss - dies macht ein [[C]]-[[Compiler]] aber automatisch. Außerdem muss die geplante Vierteilung von oben bedacht werden, um Zeitschleifen zu berechnen. Verwirrend kann gerade für Leute, die den [[AVR]] gewohnt sind sein, dass das Register zum Konfigurieren der IOs eine 1 für einen Eingang braucht, und keine 0. Doch merken kann man sich, dass die 1 wie ein großes I aussieht und für Input -> Eingang steht. Andersrum steht die 0 für ein großes O wie Output -> Ausgang.

Wer sich hier im Forum schon mal rumgetrieben hat, kann eventuell auch den „kleinen Krieg“ zwischen [[AVR]] und PIC mitbekommen haben. Dazu will ich auch nur sagen, dass an sich jeder Microcontroller seine Daseinsberechtigung hat. Ob PIC oder [[AVR]], ob 8 Bit oder 32 Bit. Deswegen sollte man einfach die Microcontroller ausprobieren und selbst entscheiden. Wenn jemand sich einen, meiner Meinung nach guten Vergleich zwischen [[AVR]] und PIC angucken will, kann sich das ->[http://www.youtube.com/watch?v=DBftApUQ8QI EEVBlog #63]<- Video auf Youtube angucken. Da wird auch erläutert, warum es keinen Grund gibt, einen der beiden Microcontroller zu meiden. Zudem ist es auch etwas unprofessionell, ohne selbst eigene Erfahrung gesammelt zu haben, eine Familie oder sogar einen ganzen Hersteller abzuschreiben.

== Alte und neue PICs ==
Microchip stellt schon seit Anfang der 90er Microcontroller her. Damals war die Technik logischerweise noch nicht auf dem Stand wie heute. Es wird immer kleiner und dennoch schneller und stromsparender. Doch da manche wohl einfach nicht von den alten PICs loskommen, werden diese Heutzutage auch noch teilweilse eingesetzt. Außerdem gibt es mehrere (oft alte) fertige Projekte, die eben so einen alten PIC verwenden und da viele die Projekte nachbauen und nichts neu programmieren (wollen), sind diese PICs immer wieder oft zu finden. Die neuen PICs sind nicht nur Stromsparender und haben mehr Platz, sondern sind auch noch billiger. Ich hab mal zwei alte/ältere und oft zu findende PICs rausgesucht (PIC16F84A und PIC16F887) und einfach mal mit neuen PICs der selben Pinzahl und Bauform(DIP) verglichen:

{| class="wikitable"
|+ '''PIC16F84A vs. PIC16F1827'''
|-
! || PIC16F84A || PIC16F1827
|-
| ROM/Flash || 1k Word || 4k Word
|-
| SRAM || 68 Byte || 384 Byte
|-
| EEPROM || 64 Byte || 256 Byte
|-
| Pins/IOs || 18/13 || 18/16
|-
| Max. Frequenz || 20MHz || 32MHz
|-
| Internal Oscillator || - || 32MHz, 32kHz
|-
| Comparators || 0 || 2
|-
| ADC-Channels || 0 || 12
|-
| Communication || - || 1xUART, 2xI²C/SPI
|-
| CCP || - || 2xECCP, 2xCCP
|-
| Timer || 1x8bit || 4x8bit, 1x16bit
|-
| Preis Reichelt (30.03.2012) || 3,15€ || 1,60€
|}

{| class="wikitable"
|+ '''PIC16F887 vs. PIC16F1939'''
|-
! || PIC16F887 || PIC16F1939
|-
| ROM/Flash || 8k Word || 16k Word
|-
| SRAM || 368 Byte || 1024 Byte
|-
| EEPROM || 256 Byte || 256 Byte
|-
| Pins/IOs || 40/36 || 40/36
|-
| Max. Frequenz || 20MHz || 32MHz
|-
| Internal Oscillator || 8MHz, 32kHz || 32MHz, 32kHz
|-
| Comparators || 2 || 2
|-
| ADC-Channels || 14 || 14
|-
| Communication || 1xUART, 1xI²C/SPI || 1xUART, 1xI²C/SPI
|-
| CCP || 1xECCP, 1xCCP || 3xECCP, 2xCCP
|-
| Timer || 2x8bit, 1x16bit || 4x8bit, 1x16bit
|-
| Preis Reichelt (30.03.2012)|| 2,65€ || 2,15€
|}

Hier sieht man gerade bei dem verbreitetem PIC16F84A, dass dieser aus heutiger Sicht total klein, schlecht und dafür überteuert ist und man für das gleiche Geld 2 bessere bekommt. Der einzige Grund, der für ältere PICs spricht, ist der, dass man eine vorhandene Software benutzen und nicht umschreiben will. Sollte es aber ein neues, eigenes Projekt werden, tut euch einen Gefallen, spart Geld und kauf neue PICs ;)

== Bezugsquellen ==

=== Controller ===

Versandhäuser für Privatpersonen
* [http://reichelt.de/PIC-Microcontroller/2/index.html?;ACTION=2;LA=2;GROUPID=2961;SHOW=1; Reichelt]
* [http://de.rs-online.com/web/c/?sra=oss&searchTerm=pic&x=0&y=0 RS-Online]
* [https://www.distrelec.de/ishopWebFront/search/luceneSearch.do?dispatch=show&fromCatalog=true&filterHierarchyNodeId=178072&filterHierarchyLevel=5&hierarchyDepth=0&autoAttributeEnabled=false Distrelec]

=== Evaluation Boards ===

* [http://de.farnell.com/jsp/search/browse.jsp?N=2008+202682&Ntk=gensearch&Ntt=pic&Ntx=mode+matchallpartial Farnell] Microchip Boarde
* [http://thinkembedded.ch/PIC:::12.html Thinkembedded Webshop] Olimex Boarde
* [http://www.futurlec.com/Boards.shtml Futurelec]

== Links und Literatur ==
* [http://www.microchip.com/ Microchip Homepage]
* [http://www.htsoft.com/ Hi-TECH Homepage]
* [http://www.bknd.com/cc5x/ CC5X Homepage]
* [http://www.mikroe.com/eng/home/index MikroElektronika Homepage]
* [http://sprut.de/ Sprut Homepage]
* [http://pic-projekte.de/ Tutorials (PIC/C) und PIC-Forum]
* [http://sprut.de/electronic/pic/projekte/brenner8/index.htm Brenner8 Projektseite]

[[Kategorie:Mikrocontroller]]
[[Kategorie:PIC| ]]