Mikrocontroller (MCU) kurz erklärt
Mikrocontroller sind kleine Computer auf einem einzigen integrierten Schaltkreises, mit eigenem Hauptspeicher sowie Eingängen und Ausgängen (E/As). Mikrocontroller (MCUs) verfügen über eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), außerdem über Speicher beider Arten –RAM, ROM-on-Chip – sowie über weitere Peripheriebausteine, allesamt auf einem einzigen Chip integriert. Mikrocontroller werden als in Minicomputer eingebettete Systeme angesehen und auch als "Einchip-Computer" bezeichnet, da sie als eigenständige Computer gelten. Mikrocontroller eignen sich ideal für spezifische Aufgaben als Steuereinheit im Rahmen eines übergeordneten Systems.
Typische Größen für Datenbusbreiten bei Mikrocontrollern sind 32 Bit, 16 Bit und 8 Bit.
Übliche im Lieferumfang enthaltene Peripheriegeräte
- A/D-Wandler (ADC)
- D/A-Wandler (DAC)
- Echtzeituhr (RTC) für genaue Zeitmessung bei Echtzeitüberwachung
- Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART) – konvertiert parallel ankommende Bussignale in serielle Signale und umgekehrt
Prozessoren und Mikroprozessoren
CPUs und MPUs erledigen ihre Aufgaben, indem Sie auszuführende Befehle abrufen, dekodieren und ausführen. Speicher, als RAM oder ROM, sowie Ein- und Ausgangsbausteine sind extern realisiert. Mikroprozessoren unterscheiden sich von Mikrocontrollern hauptsächlich dadurch, dass Mikrocontroller als komplette Mini-Computer angesehen werden können, mit eigenem Speicher, RAM und ROM, intern auf dem Chip.
Der Prozessor führt in Zyklen aus "Abrufen-Dekodieren-Ausführen" seine Befehle aus und dabei grundlegende Arithmetik- und Logik-Verknüpfungen vornimmt sowie Ein- und Ausgänge (E/A) ansteuert. Mikroprozessoren können als eine "zentrale Verarbeitungseinheit" angesehen werden. Jedoch werden nicht alle Mikroprozessoren innerhalb eines Computersystems als zentrale Verarbeitungseinheit genutzt. Ein Computersystem kann auch mehrere Prozessoren für separate Aufgaben enthalten. Beispiele wären die separate Realisierung des Grafik- oder Audiosystems und anderer Subsysteme innerhalb eines Computersystems, getrennt vom Hauptsystem, das die eigentlichen Aufgaben erledigt.
Es gibt folgende Befehlssatzarchitekturen:
- ARM = Advanced RISC Machine
- CISC = Complex instruction Set Computer
- Harvard-Architektur
- RISC = Reduced Instruction Set Computer
- MIPS = Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages
