8051 Mikrocontroller

Mikrocontroller - Einführung

Sie möchten wissen,wie ein Mikrocontroller arbeitet und wie man mit einem solchen Gerät Steuerungs- und Regelungsaufgaben lösen kann? Die nachfolgenden Seiten begleiten Sie bei ...

 

a.) der Einrichtung einer Entwicklungsumgebung

b.) dem Selbstbau eines Rechners mit einem Mikrocontroller

c.) dem Erlernen seiner Maschinensprache (Assembler & C)

d.) der Entwicklung von Peripheriegeräten und der Programmierung von Treibern.

 

Einchipcomputer

Einchipcomputer nennt man Bauelemente, bei denen ein ganzer Computer auf einem Chip integriert wurde. Der Preis für einen solchen Baustein ist gering und durchblickt man einen solchen Baustein, lassen sich aufwendige Steuerung in sehr einfacher Weise aufbauen.
Mikrocontroller gesteuerte Geräte sind praktisch überall vorhanden, ohne dass man ihnen diese Technologie von außen ansieht.
ABS-Bremsen, Waschmaschinen, Ladegeräte für Batterien, Fernseher, Taschenrechner, Geräte der Medizinelektronik und der Flugzeugtechnik usw. seien als Beispiele genannt.

Die Bausteine in denen sich die Einchipcomputer befinden sind unscheinbar. Aufgrund der hohen Integrationsdichte befindet sich dennoch ein vollständiger Computer mit Prozessor, RAM, ROM und Schnittstellen auf dem Baustein.
Die Leistungsfähigkeit solcher Computer entspricht etwa der, von den bekannten Apple II oder Comodore C64-Computern (Tendenz stetig fortschreitend).

 

Wo liegt das Problem?

Um einen solchen Computer zu erklären bedarf es einer Menge an grundlegender Information, bei dessen Anblick viele Menschen den Mut verlieren und bereits aufgeben, bevor sie begonnen haben.
Die meiste Litaratur beschäftigt sich anfangs mit dem Aufbau von CPU, Speicher, Schnittstellen usw., bei denen man rasch den Durchblick verliert. Daher ist es auf „normalem“ Weg oft sehr schwer, die Mikrocontrollertechnik im Selbststudium zu erlernen.
Daher verwenden wir auf unserer Webseite einen etwas anderen Ansatz und erklären nicht sofort den gesamten Aufbau, sondern erweitern unser Wissen schrittweise durch praktische Übungen.

Man muss glücklicherweise nicht sofort alles wissen, was Mikrocomputer so vielseitig macht. Die meisten Informationen müssen erst dann genau gelesen werden, wenn man durch eine Steuerungsaufgabe dazu gezwungen wird. Zugegeben, es bleibt am Anfang eine Menge Arbeit um sich zunächst einen Überblick zu verschaffen und die ersten Schritte zu gehen.

Der Grund, warum sich Mikrocontroller in der Steuerungs- und Regelungstechnik durchgesetzt haben liegt darin, dass digitale oder analoge Steuerungen nicht mehr mit dem Lötkolben auf Platinen entworfen werden müssen, sondern ihre Eigenschaften über ein Programm bestimmt werden.

 

Aber es gibt doch viele verschiedene Mikrocontroller!?

Das stimmt. Es gibt jedoch nur wenige grosse Controllerfamilien, deren Maschinensprache bei allen Familienmitgliedern gleich ist. Die Familienmitglieder (Derivate) unterscheiden sich nur durch Besonderheiten ihres PinOut, die relativ schnell zu erfassen sind. Benutzt der Konstrukteur bei der Programmierung eine Hochsprache wie C, reduziert sich das Sprachproblem selbst in Bezug auf die Controllerfamilien noch einmal.

 

Welche Familie wird angewendet?

Wir haben uns für die 8051 Mikrocontrollerfamilie entschieden. Sie ist weit verbreitet und besitzt eine große Anzahl von Familienmitgliedern, die alle die 8051 Maschinensprache verstehen. Als Beispiel für ein Familienmitglied haben wir uns den Controller SAB80517 von Infineon und 80535 von Siemens herausgesucht. Beide Bausteine sind in einem Experimentiersystem das Sie sich bauen können einsetzbar.
Viele Bücher beschreiben erst den 8051 und dann nur noch die Erweiterungen der anderen Familienmitglieder. Kennt man also die Eigenschaften des 8051 kennt man auch die meisten Eigenschaften der anderen Mikrocontroller.

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