Moderne elektronische Geräte sind typischerweise Verbundlösungen, die programmgesteuerte Einrichtungen (z. B. Mikrocontroller), Analogschaltungen, Digitalschaltungen, Stromversorgungsschaltungen und Interfaceschaltungen enthalten (Embedded Systems). Hier geht es um das Ausdenken, Durchentwickeln und Zum-Laufen-Bringen derartiger Hardware-Software- Verbundlösungen.

Mikrocontrolleranwendung ist Entwickeln mit zuhandenem Zeug (Martin Heidegger). Zuhanden ist, was es (1) gibt und was sich (2) zu annehmbaren Preisen bei annehmbaren Lieferfristen beschaffen läßt. Es ist weder Schaltkreisentwurf noch Automatisierungstechnik:

• Wer die Elektronik eines Bügeleisens, eines Staubsaugers, eines verstellbaren Autositzes usw. zu entwickeln hat, muß Transistoren. Operationsverstärker, Gatter und Mikrocontroller trickreich einsetzen.
• Wer ein Walzwerk zu automatisieren hat, darf mit Transistoren und Mikrocontrollern gar nicht erst anfangen ...

Ein Beispiel aus der Anwendungspraxis: in dieser Diplomarbeit * -- ein Datenlogger zum Bewerten  der Raumluftqualität -- mußten  alle Themen der Lehrveranstaltung im Verbund bearbeitet werden:

Sensoren mit verschiedenen Schnittstellen -- Ausnutzung der E-A-Einrichtungen des Mikrocontrollers -- Programmierung -- Nutzung eines Realzeitbetriebssystems -- Netzwerkzugang -- Tastaturabfrage -- Ansteuerung einer Punktmatrixanzeige (hier keine LCD, sondern eine neumodische OLED -- was aber seitens der Schnittstelle und der Software keinen Unterschied bedeutet). Hinzu kamen noch die mechanische Konstruktion und die Leiterplattenentwicklung.

*: Betreuung: Testzentrum für Wohnungslüftungsgeräte (TZWL) Dortmund und Fa. Hermes electronic Essen.

Der Fokus: Mit Mikrocontrollern von Grund auf entwickeln

Typische Szenarien der Anwendung:

• die komplette Anwendungslösung ist von Grund auf auszuarbeiten,
• wir haben einiges an Wahlfreiheit,
• die Ressourcen sind knapp,
• die Problemlösung steht unter Zeit- und Kostendruck – es muß alles schnell gehen und darf nichts kosten,
• bei den Materialkosten kommt es oft auf die Stellen nach dem Komma an,
• wir haben weder genügend Zeit noch können wir, um Schwierigkeiten aus dem Wege zu gehen, auf immer dickere Systeme zurückgreifen,
• oft haben wir nur die blanke Hardware und einen Compiler und/oder Assembler,
• man kann nicht alles haben,
es läuft keineswegs alles ideal – man muß sich halt zu helfen wissen ...

 Skripte:

• Mikrocontrollertechnik (vor allem Kapitel 4; Rest zur Wiederholung)
• Periphere Einrichtungen (am Beispiel Atmel AVR)
• Externe Erweiterung
• Bussysteme
• LCD-Anzeigen
• Tasten und Schalter (Auszug aus einem Manuskript)
• Tastenfelder abfragen
• Grundlagen der Realzeitprogrammierung
• Mehrprozessorsysteme und Parallelverarbeitung

Ergänzende Texte. Man wird nich dümmer von...

Das Atmel Starterkit STK500

Ganz elementare Mikrocontrollerprogrammierung in C. Eine  elementare Einführung als Ergänzung der Versuchsanleitung. Sie dürfen es im Labor auch selbst ausprobieren...

Multitasking/virtuelle Maschinen mit Atmel AVR (simple & stupid)

Assemblerdatei dazu  

Typische Entwicklungswerkzeuge / Zur Geschichte des Prozeßrechners. Zwei Kurzdarstellungen in einem Dokument. Als Einstimmung in die Problemkreise der Softwareentwicklung und -organisation.

Ein historischer Text zur Prozeßdatenverarbeitung (General Electric; 1964)

Multiprozessorkonfigurationen mit Mikrocontrollern

Grundlagen der herkömmlichen Bussysteme. Eine etwas ausführlichere Darstellung.

Zur seriellen Schnittstelle. Ein ausführlicher, auf PCs bezogener Lehrtext. Enthält viele Einzelheiten, die auch im Bereich der Embedded Systems von Bedeutung sind.

Ergänzender Text zur Systemsoftware.

 - Viel Erfolg beim Studium! - 

 27. 3. 2015

Die Lehrveranstaltung hat im WS 2014/2015 das letzte Mal stattgefunden.

Skripte