Rådgiver
Teksten forneden er maskineoversat fra den tyske originaltekst.
Ting at vide om mikrocontrollerboards & kits (MCU)
Hvad er et mikrocontrollerkort?
Anvendelsesområder for mikrocontrollere
Hvordan programmeres mikrocontrolkort?
Hvordan adskiller en mikrocontroller sig fra en enkelt bordcomputer såsom Raspberry Pi?
Vores praktiske tip: Overhold ESD-beskyttelse
Hvad skal du passe på, når du køber mikrocontrollerboards og kits?
Hvad er et mikrocontrollerkort?
Microcontroller-kort og sæt er velegnet til professionel brug i industrien såvel som til private applikationer. Når de er programmeret, er de i stand til at påtage sig kontrol- og reguleringsopgaver. I form af mikrocontroller-sæt sætter de dig i stand til at udvikle dine egne og er også ideelle til uddannelses- og træningsformål.
Microcontroller-kort rummer den faktiske microcontroller (MCU) på et printkort såvel som en programmeringsgrænseflade, som ofte er designet som en USB-forbindelse. Derudover er der perifere grænseflader, der er ansvarlige for den faktiske kommunikation og kontrol af den tilsvarende hardware. Afhængigt af versionen indeholder kortet f.eks. Grænseflader såsom analog-til-digitale konvertere, LAN-grænseflader, I.²C, LCD-controller, serielle grænseflader, PWM-udgange, CAN-, LIN- og SPI-grænseflader.
Mikrocontrollere med flere af disse grænseflader kaldes ofte evaluerings- eller udviklerkort, da de kan forbindes til de relevante sensorer og aktuatorer. Programmeringen af processoren kan således kontrolleres og tilpasses let og hurtigt på den praktiske model, som er en ekstrem enkel og brugervenlig løsning og muliggør korte udviklingstider.
En række kort er også udstyret med såkaldte skjolde, der er plug-in eller forbindelige funktionelle udvidelser i form af yderligere moduler og breakout boards.
Mikrocontroller til kraftig kontrol af WLAN-signaler.
Anvendelsesområder for mikrokontroller
På grund af deres enkle programmerbarhed og fleksibilitet har MCU'er i mellemtiden fundet udbredt anvendelse i industrien og i forbrugersektoren. De bruges blandt andet i bilindustrien, inden for medicinsk teknologi og inden for automations- og energisektoren. På grund af dets applikationsspecifikke programmering og det lille og klart strukturerede instruktions sæt er en processor med medium ydeevne tilstrækkelig til at opnå fremragende ydeevne.
Dette skyldes ikke mindst, at mikrokontrolleren kun tager sig af de virkelig vigtige opgaver og ikke - som konventionelle computere - behøver at behandle adskillige sekundære processer og handle inden for et komplekst operativsystem. I sidste ende opnår denne "magre" struktur meget robust driftssikkerhed og god håndterbarhed samt minimale starttider. Et komplekst operativsystem behøver ikke at indlæses, og det er heller ikke nødvendigt at få adgang til eksterne, i direkte sammenligning relativt langsomme, masselagringsenheder og perifere komponenter.
Dette afspejles i lave købspriser, hvilket gør brugen i masseprodukter i store mængder interessant. På grund af det lave hardwareudlæg kan ekstremt kompakte designs også implementeres med mikrocontrollere; nogle miniatureversioner er næppe større end et frimærke og kun få millimeter høje.
Hvordan programmeres mikrocontrolkort?
Programmerbar mikrocontroller til en pc-perifer enhed.
Hvert kort har en integreret programmeringsgrænseflade, via hvilken programmet overføres til mikrocontrolleren. Selve programmeringen udføres ved hjælp af et integreret programmeringsmiljø (IDE "Integrated Development Environment") på pc'en, for eksempel i C ++, som en compiler derefter oversætter til det relevante format. Disse værktøjer er tilgængelige fra de respektive leverandører af mikrocontroller og er normalt allerede inkluderet i et komplet sæt. Ud over compileren er der andre nyttige værktøjer til rådighed som programmeringsunderstøttelse, såsom kildekodeditorer og debuggere til at opdage og rette eventuelle programmeringsfejl.
Dybest set er der kun lidt, der ikke kan implementeres med de meget fleksible mikrokontrollere. Det lave strømforbrug i forbindelse med en relativt enkel programmering muliggør brug i batteridrevne eller batteristøttede, mobile systemer og takket være den håndterbare programkompleksitet pålidelig test på relativt kort tid. Dette gavner driftssikkerheden og stabiliteten i systemet, så selv applikationer med høje sikkerhedskrav kan implementeres meget økonomisk.
Nogle applikationseksempler på løsninger med mikrokontroller er køretøjskontrolenheder, perifere enheder til computere, elektronikudstyr til underholdning, husholdningsapparater, skærmkontroller, motorstyring og meget mere.
Hvordan adskiller en mikrocontroller sig fra en enkelt bordcomputer såsom Raspberry Pi?
Single Board Computers (SBC) er grundlæggende fuldgyldige computere med hensyn til struktur, der integrerer alle elementære komponenter såsom mikroprocessor inklusive chipset og ur, hukommelse og cache samt grafikprocessor og grafikoutput på kun et enkelt kort. Dette inkluderer også - i forskellige omfang - grænseflader, kortspor, WLAN, Bluetooth og i nogle tilfælde slots til udvidelser.
Multi-tasking-operativsystemer som Linux eller Windows bruges sammen med SBC'er, hvorimod microcontrollerboards først skal programmeres med det ønskede program til en speciel applikation.
Ud over mikrokontrolleren (MCU) er der kun en grænseflade til programmering og - afhængigt af version - andre grænseflader i form af I²C, USB, Ethernet og om nødvendigt AD-konverter, PWM-udgange eller LCD-controller.
Hindbær Pi®3 Model A + med 64-bit processor og microSD-hukommelse.
Vores praktiske tip: Overhold ESD-beskyttelse
Som næsten alle elektroniske enheder skal mikrokontrollere beskyttes mod de skadelige virkninger af elektrostatiske udladninger. Udpakning og håndtering skal derfor foregå på en ESD-beskyttet arbejdsplads. Da kortene ikke har deres egen strømforsyning, skal du sikre dig, at polariteten er korrekt, og at den krævede spænding opretholdes, så der ikke er skader. Hvis sikkerhedskritiske applikationer kontrolleres med controlleren, ligger ansvaret for overholdelse af de relevante sikkerhedsbestemmelser og driftssikkerhed hos bygherren.
Hvad skal man se efter, når man køber mikrocontroller kits og boards?
Der er nu et relativt stort udvalg af mikrokontroller og det tilhørende tilbehør til dem. Afhængig af opgavens kompleksitet skal der sørges for at sikre tilstrækkelig computerydelse og programmets hukommelse. Versioner, der tilbyder forbindelsesmuligheder for udvidelser, er universelt anvendelige. Til mobile applikationer anbefales design med lavt strømforbrug og et kompakt, let design. Hvis der planlægges nye udviklinger, anbefales det at købe et sæt, der ud over hardwaren også indeholder den nødvendige softwarepakke til programmering, kompilering og fejlfinding. Dette inkluderer normalt detaljeret dokumentation og ofte ekstra hardware til eksperimentering og testformål.