🔹 Allgemeines
- Mikrocontroller (MCU – Microcontroller Unit): Ein kleiner, programmierbarer Computer auf einem einzigen Chip, der speziell für Steuerungs- und Automatisierungsaufgaben entwickelt wurde.
🔹 Grundkomponenten
- CPU (Central Processing Unit): Recheneinheit des Mikrocontrollers.
- Flash-Speicher: Nichtflüchtiger Speicher für das Programm.
- RAM (Random Access Memory): Temporärer Speicher für Daten während der Ausführung.
- EEPROM: Speicher für dauerhaft gespeicherte Daten (z. B. Einstellungen).
- I/O-Pins (Input/Output): Anschlüsse zur Kommunikation mit Sensoren, Aktoren und anderen Geräten.
🔹 Peripherie
- ADC (Analog-Digital-Converter): Wandelt analoge Signale in digitale Werte.
- PWM (Pulse Width Modulation): Erzeugt digitale Signale mit variabler Impulsbreite.
- UART / SPI / I²C: Serielle Kommunikationsprotokolle.
- Timer / Counter: Zeitmessung und Ereigniszählung.
- Interrupts: Unterbrechungen zur Reaktion auf externe Ereignisse.
🔹 Programmiersprachen
- C / C++: Standardsprachen für Mikrocontroller-Programmierung.
- Assembly: Niedrigste Sprachebene, direkt auf Maschinenebene.
- MicroPython / CircuitPython: Python-Varianten für Mikrocontroller.
- Arduino-Sprache: Vereinfachtes C++ für die Arduino-Plattform.
🔹 Entwicklungsumgebungen
- IDE (Integrated Development Environment): Software zur Programmierung und Debugging (z. B. MPLAB X, Atmel Studio, STM32CubeIDE).
- Compiler: Wandelt Quellcode in Maschinencode.
- Debugger: Werkzeug zur Fehlersuche im Programm.
- Programmer / Flasher: Gerät oder Software zur Übertragung des Programms auf den Mikrocontroller.
🔹 Hersteller
- Microchip: Hersteller von PIC– und AVR-Mikrocontrollern.
- STMicroelectronics: Bekannt für STM32-Serie (ARM Cortex-M).
- NXP: Hersteller von LPC-Mikrocontrollern.
- Texas Instruments (TI): MSP430 und andere MCU-Familien.
- Espressif: Hersteller von ESP8266 und ESP32 (mit WLAN/Bluetooth).
- Renesas, Silicon Labs, Nordic Semiconductor: Weitere etablierte Anbieter.
🔹 Typische Mikrocontroller-Familien
| Familie | Beschreibung |
|---|---|
| AVR | 8-Bit, einfach zu programmieren, z. B. ATmega328P |
| PIC | Breite Auswahl von 8- bis 32-Bit-MCUs |
| STM32 | Leistungsstarke 32-Bit-MCUs mit ARM Cortex-M |
| ESP32 | WLAN/Bluetooth-fähiger Mikrocontroller |
| MSP430 | Stromsparende 16-Bit-MCUs von TI |
🔹 Anwendungsbereiche
- Embedded Systems: Steuerung in Geräten wie Waschmaschinen, Thermostaten, Autos.
- IoT (Internet of Things): Sensoren, Aktoren, Gateways.
- Robotik: Motorsteuerung, Sensorverarbeitung.
- Wearables: Fitness-Tracker, Smartwatches.
- DIY & Maker-Projekte: Arduino, Raspberry Pi Pico, ESP32.
🔹 Besondere Begriffe
- Bootloader: Programm zur Initialisierung und Programmierung des Mikrocontrollers.
- Low Power Mode: Energiesparmodus für batteriebetriebene Geräte.
- Real-Time Clock (RTC): Modul zur Zeitmessung, auch bei ausgeschaltetem Hauptsystem.
- SoC (System on Chip): Mikrocontroller mit integrierten Funktionen wie WLAN, Bluetooth, etc.
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