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Eine
grundsätzliche Einführung in die Mikrocontrollertechnik*
*: Literaturangaben
und Bildquellen im Buch Embedded Electronics
3.
Wie
ein Prozessor funktioniert - einfacher geht's nicht... Wir
konzentrieren uns zunächst auf die Mikrocontrollerfamilie
Atmel AVR.
Atmel AVR als Lehrbeispiel
- weshalb?
Die Anfangsgründe
der maschinennahen Programmierung und der Rechnerarchitektur
gehören zusammen. Beide Wissensgebiete sind keine
exakten Wissenschaften. Zwar versucht man sich immer
wieder an formalisierten Theorien, aber es ist nach
wie vor üblich, in der Lehre mit dem grundsätzlichen
Aufbau des Universalrechners und dessen Nutzung zu beginnen.
Dabei bezieht man sich meistens auf konkrete Beispiele.
Rechnerarchitekturen werden (auch in Hochschullehrbüchern)
zumeist ähnlich beschrieben wie Tier- oderPflanzenarten
in der Biologie. Wir verpassen also nicht viel, wenn
wir uns tiefgründige Theorien schenken und sofort
beginnen, uns in eine bestimmte Architektur einzuarbeiten.
Es sollte eine richtige, in der Anwendungspraxis verbreitete
Architektur sein; also keine, die eigens zu Lehrzwecken
entwickelt wurde. Nur so kann man praxistypische Beschränkungen
und Spitzfindigkeiten (Gotchas) am konkreten Beispiel
kennenlernen. Die Architektur soll aber auch überschaubar
sein; es muß möglich sein, sich in kurzer
Zeit einzuarbeiten und nach wenigen Stunden erste Erfolge
zu erzielen.
Die AVR-Mikrocontroller
der Fa. Atmel haben sich als sehr zweckmäßiger
Kompromiß erwiesen. Wichtig ist, wieviel Zeit
der Lernende braucht, um vom Zustand der vollkommenen
Kenntnislosigkeit bis zum ersten Verständnis und
zu ersten Erfolgserlebnissen zu kommen, also zu Programmen,
die wirklich laufen. Es gibt einfachere Architekturen.
Diese weisen aber stärkere Einschränkungen
auf. Man muß zwar weniger Befehle lernen, es sind
aber viel mehr Besonderheiten und Spitzfindigkeiten
zu beachten. Nun ist auch AVR von Einschränkungen
nicht frei. Einige sind sogar SEHR ärgerlich. Es
ist aber nicht grundsätzlich schwierig, sich zu
behelfen. Andere Mikrocontrollertypen haben ein beträchtlich
höheres Leistungsvermögen und eine bei weitem
umfangreichere Ausstattung. Sie sind aber auch viel
komplizierter. Die Einarbeitung vom Stand Null an ist
nicht in wenigen Stunden zu schaffen. Sie kostet mehrere
Wochen am Stück (Richt- und Erfahrungswert: wenigstens
vier). Um die E-A-Ports eines modernen Hochleistungsprozessors
auch nur zu initalisieren, braucht man bereits mehrere
Seiten Programmtext. Die E-A-Ports der AVR-Mikrocontroller
sind hingegen vergleichsweise einfach. Ihre Wirkungsweise
ist leicht zu verstehen, und es genügen einige Programmzeilen,
um sie zu initialisieren. Vor allem aber haben sie nicht
die häßlichen Nebeneffekte, die die E-A-Ports
anderer herkömmlicher Mikrocontrollerfamilien aufweisen.
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13. 8. 2103
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