Quelltext der Seite Entscheidung Mikrocontroller

[[Category:Mikrocontroller]]
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. folgende Kriterien beachtet werden:

== Verfügbarkeit ==
* Während man manche Mikrocontroller an jeder Straßenecke bekommt, sind andere nur in großen Stückzahlen und mit Gewerbenachweis erhältlich. 
* Ab und zu kündigen Hersteller ein neues Modell an (und veröffentichen das  Datenblatt dazu), können aber erst ein Jahr später nennenswerte Stückzahlen liefern.
* 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. 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 [[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 ==
Mikrocontroller: 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 Programmiersprache und die Programmübertragung hinzu (s.u.).

== 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 mit 50 I/O-Pins kann es dann nur als SMD geben.

Viele Mikrocontroller sind in verschiedenen Bauformen verfügbar. Nur in SMD verfügbar sind:
* MSP430
* AVR ATMega 64, 128, 169

== 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: [[LPC2100]]).
* Manche Controller brauchen zwei verschiedene Spannungen. Dies ist aber relativ selten, z.B. bei den [[LPC2100]].

* Billig-Netzteile liefern im Leerlauf manchmal deutlich mehr Spannung als angegeben, ein 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 optimiert.

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


{| border=1 cellspacing=0
|+ Werte eines ATMega8 
! &nbsp; !!2,7V !!5,0V
|-
! 32KHz 
|62µA||80µA
|-
! 100KHz 
|0,3mA||0,5mA
|-
!1MHz  
|1,5mA ||2,3mA
|-
!8MHz  
|5mA   ||11mA
|-
!16MHz
| -    ||20mA
|}


== 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.

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 beherrschen keine Hardware-Multiplikation. Dort muss man das in Software nachbilden, was dann aber 'sehr' langsam ist. 
* 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.

== 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]] 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.

== 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.)
Für größere Entwicklungen werden mittlerweile auch höhere Programmiersprachen ([[HLL]]) eingesetzt. Hier ist [[C]] klar dominierend, bei umfangreichen Projekten ist ein deutlicher Trend zu [[C-Plusplus|C++]] erkennbar. Andere Sprachen (z.B. Basic, Pascal) kommen demgegenüber nur in verschwindend geringem Umfang zum Einsatz.

== Programmübertragung ==
Irgendwie muss das Programm zum Mikrocontroller kommen. Früher war dazu in den meisten Fällen ein teures und umständlich zu handhabendes Programmiergerät notwendig, heute sind die meisten Mikrocontroller über eine spezielle ISP-Schnittstelle oder über das [[UART]] "In-System"-programmierbar. Controller mit integriertem [[Bootloader]] kann man mit der entsprechenden Software direkt über den seriellen Port eines PCs programmieren. Für Controller mit ISP- oder [[JTAG]]-Schnittstelle ([[AVR]], [[MSP430]]) benötigt man einen speziellen Programmieradapter, den man (meistens in verschiedenen Ausführungen) kaufen oder selber bauen kann.

== 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. 

== 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.