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[Sammelthread] Mikrocontroller (Atmel, Arduino, STM und Co)

Daunti

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23.01.2012
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Dromund Kaas
Da ich einen entsprechenden Thread noch nicht gefunden hab und das Thema im OT Bereich häufiger mal vorkommt eröffne ich hier im CPU Bereich einen Sammelthread zum Thema Mikrocontroller.

Ich werde dazu im Startpost eine kleine Übersicht der verschiedenen Plattformen erstellen um kurz und knapp zu informieren.


Plattform
Arduino (seit März 2015 auch Genuino, für europäischen Markt)[2] ist eine aus Soft- und Hardware bestehende Physical-Computing-Plattform. Beide Komponenten sind im Sinne von Open Source quelloffen. Die Hardware besteht aus einem einfachen E/A-Board mit einem Mikrocontroller und analogen und digitalen Ein- und Ausgängen. Die Entwicklungsumgebung basiert auf Processing und soll auch technisch weniger Versierten den Zugang zur Programmierung und zu Mikrocontrollern erleichtern. Die Programmierung selbst erfolgt in einer C bzw. C++-ähnlichen Programmiersprache, wobei technische Details wie Header-Dateien vor den Anwendern weitgehend verborgen werden und umfangreiche Bibliotheken und Beispiele die Programmierung vereinfachen. Arduino kann verwendet werden, um eigenständige interaktive Objekte zu steuern oder um mit Softwareanwendungen auf Computern zu interagieren (z. B. Adobe Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data, SuperCollider, diversen Skriptsprachen, Terminal, vvvv etc.). Arduino wird beispielsweise auch an Kunsthochschulen genutzt, um interaktive Installationen aufzubauen.[SUP]Quelle[/SUP]

Download IDE:
Link zu Arduino
Prozessorfamilien
Microchip AVR (vormals Atmel AVR) ist eine 8-Bit-Mikrocontroller-Familie des US-amerikanischen Herstellers Microchip. Die Controller dieser Familie sind wegen ihres einfachen Aufbaus, ihrer leichten Programmierbarkeit, den kostenlosen Entwicklungswerkzeugen und der Verfügbarkeit in DIP-Gehäuseformen auch bei Hobby-Anwendern weit verbreitet. Die Mikrocontroller-Familie wurde vom ehemaligen US-amerikanischen Unternehmen Atmel entwickelt, nach Aussage des Unternehmens ist der Name AVR bedeutungslos.

Ein Vorteil gegenüber anderen Mikroprozessor-Familien ist, dass sich dank der RISC-Architektur die meisten Register-Befehle innerhalb eines Systemtakts abarbeiten lassen, ausgenommen Sprung- und Multiplikationsbefehle sowie Zugriffe auf das Speicherinterface (u. a. RAM und I/O-Ports). Somit ist diese Architektur sehr schnell im Vergleich zu anderen.

Durch das auf Hochsprachen wie C ausgelegte Hardware-Design können auch Compiler sehr effizienten Code erzeugen; der Entwickler braucht sich nicht zwingend auf Assembler-Ebene zu begeben. Das Design des ATMEGA8 wurde bereits in der Entwicklung des Chips für C-Compiler optimiert.[1]

Allerdings wird der binäre Programmcode, wie bei vielen anderen Mikroprozessoren mit integriertem Programmspeicher auch, direkt aus dem Flash-Speicher heraus ausgeführt. Dadurch kommt es vor allem bei den Chipversionen für geringe Versorgungsspannungen von unter 3,3 V zu vergleichsweise geringen maximalen Taktraten des Prozessorkerns von meist unter 10 MHz. Da die Frequenz fast 1:1 in MIPS verwertet wird, entspricht dies maximal 10 MIPS. Es besteht keine Möglichkeit, den internen Prozessorkern mithilfe einer PLL mit einer gegenüber dem externen Takt erhöhten Taktrate zu betreiben. Diese Einschränkung ist durch die Integration der Flash-Speichertechnik bedingt. Zum Vergleich: Mikroprozessorarchitekturen wie der Blackfin, welche den Programmcode vor der Ausführung von dem nichtflüchtigen Flash-Speicher erst in einen internen SRAM-Speicher kopieren, verfügen über Taktraten des Prozessorkerns von über 500 MHz bei Versorgungsspannungen des CPU-Kerns von unter 2 V bei in etwa gleich geringem Stromverbrauch.[SUP]Quelle[/SUP]

Empfohlene IDE:
Atmel Studio 7
Zum Download bei Microchip
Basiert auf Visual Studio
STM32 ist eine Mikrocontroller-Familie von ST mit einer 32-Bit ARM Cortex-M0/M3/M4 CPU. Diese Architektur ist speziell für den Einsatz in Mikrocontrollern neu entwickelt und löst damit die bisherigen ARM7-basierten Controller weitestgehend ab. Den STM32 gibt es von ST in unzähligen Varianten mit variabler Peripherie und verschiedenen Gehäusegrößen und -formen. Durch die geringe Chipfläche des Cores ist es ST möglich, eine 32 Bit-CPU für weniger als 1 € anzubieten. [SUP]Quelle[/SUP]

Empfohlene IDE:
Atollic TrueSTUDIO
Zum Download bei Atollic
Auf Eclipse Basis

Weitere Software:
STM32CubeMX
Zum Download bei ST
Diese Software wird benutzt, damit man schon im Voraus die Peripherie die man benutzt einrichten kann mittels grafischer Oberfläche.
 
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