2 Hersteller von Mikrocontroller (MCUs) im Jahr 2024

Was ist ein Mikrocontroller?

Ein Mikrocontroller (MCU) ist ein elektronisches Bauteil, das alle grundlegenden Computerfunktionen in einem einzigen IC-Chip enthält.

Er steht für „Mikrocomputer“. Im Inneren eines Mikrocontrollers befinden sich Halbleiter, so genannte CPUs, die arithmetische Berechnungen durchführen sowie Speicherbausteine wie ROM/RAM. Geräte, in denen Mikrocontroller in elektronische Geräte eingebaut sind, werden auch als eingebettete Geräte bezeichnet.

Da Mikrocontroller dazu verwendet werden können, verschiedene Funktionen in einem einzigen IC zu realisieren, können sie dazu beitragen, die Anzahl der Teile in einem Produkt und die für Design und Entwicklung erforderlichen Arbeitsstunden zu reduzieren. Heute sind Mikrocontroller für verschiedene Funktionen in elektronischen Geräten unverzichtbar.

Anwendungen von Mikrocontrollern 

Mikrocontroller werden in bekannten Anwendungen wie Autos und Haushaltsgeräten wie Reiskochern eingesetzt, aber hier sind einige Beispiele für andere Haushaltsgeräte, in denen Mikrocontroller verwendet werden:

• Kühlschränke
• Waschmaschinen
• Mikrowellenherde
• Schnurlose Staubsauger und Staubsaugerroboter
• Haartrockner
• Sphygmomanometer/Thermometer
• Beleuchtungsanlagen
• TV-Fernbedienungen

Neben Haushaltsgeräten werden Mikrocontroller auch da eingesetzt, wo sie die den Strom- und Gasverbrauch in den Haushalten messen sowie in Spielkonsolen wie der Switch. Sie sind in einer Vielzahl von Elektrogeräten in unserer Umgebung installiert.

Funktionsweise von Mikrocontrollern 

Ein Mikrocontroller besteht aus einer CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), I/O (Input/Output), Timern und Taktgebern. Diese Konfiguration ermöglicht es dem Gerät, eine Eingabe zu empfangen, eine programmierte Verarbeitung durchzuführen und ein Signal auszugeben.

Die Komponenten eines Mikrocontrollers und ihre Aufgaben sind wie folgt:

• CPU
  Dies ist der Teil, der die programmierte Verarbeitung durchführt.
• ROM
  Dies ist der Teil, in dem die Software, die den Inhalt der programmierten Verarbeitung bestimmt, gespeichert ist.
• RAM
  Dies ist der Teil, der Daten wie die Ergebnisse der Programmverarbeitung vorübergehend speichert.
• E/A
  Dies ist der Teil, der einen Eingang empfängt und das verarbeitete Signal ausgibt. Die AD-Wandlung, die analoge Signale in digitale Signale umwandelt, ist Teil der E/A-Funktion.
• Zeitgeber
  Dies ist der Teil, der die Zeit misst, um die Programmverarbeitung zu starten/stoppen oder das Programm zu überwachen.
• Taktgeber
  Dies ist der Teil, der Signale von einem Oszillatorkreis empfängt und Ausgangssignale (Takte) mit unterschiedlichen Frequenzen erzeugt.

Zusätzlich werden auch periphere Schaltungen wie Stromversorgungsschaltungen, Oszillator- und Reset-Schaltungen konfiguriert. Diese Schaltungen befinden sich außerhalb des Mikrocontrollers, sind aber zum Starten/Steuern des Mikrocontrollers erforderlich.

• Stromversorgungsschaltung
  Diese Schaltung erzeugt die Stromversorgung für den Mikrocontroller.
• Generierungsschaltungen
  Diese Schaltung erzeugt den Takt für den Mikrocontroller.
• Reset-Schaltung
  Schaltung, die zur Initialisierung des Mikrocontrollers verwendet wird, wenn die Stromversorgung des Mikrocontrollers eingeschaltet wird.

Arten von Mikrocontrollern 

Mikrocontroller werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt und es gibt viele davon mit Spezifikationen und Leistungen, die für jede Anwendung geeignet sind. In diesem Abschnitt werden die Arten von Mikrocontrollern erörtert, nämlich Mikrocontroller für Fahrzeuge, Mikrocontroller für Haushaltsgeräte und industrielle Mikrocontroller und die Merkmale der einzelnen Mikrocontroller erläutert:

1. Kfz-Mikrocontroller 

Mikrocontroller in Fahrzeugen sind mit Funktionen zur Steuerung des Motors und der Peripheriegeräte eines Fahrzeugs ausgestattet. Bei der Motorsteuerung werden Kraftstoffeinspritzung und Zündzeitpunkt berechnet und Ausgangssignale an Aktoren gesendet.

Eine weitere Aufgabe der Mikrocontroller im Fahrzeug ist die Steuerung von Elektromotoren wie z. B. elektrischen Fensterhebern. Es wird gesagt, dass pro Auto etwa 100 Motoren verwendet werden.

2. Mikrocontroller für Haushaltsgeräte

Mikrocontroller werden in Reiskochern, Haartrocknern, schnurlosen Staubsaugern usw. eingesetzt. Mikrocontroller für Haushaltsgeräte müssen kompakt, stromsparend und kostengünstig sein.

3. Mikrocontroller für industrielle Anwendungen 

Mikrocontroller werden in industriellen Anwendungen wie Werkzeugmaschinen, Industrierobotern und Anlagensteuerung eingesetzt. Da die Produktivität sinkt, wenn Fabriken aufgrund von Störungen stillstehen, müssen industrielle Mikrocontroller äußerst zuverlässig sein und über lange Zeiträume hinweg funktionieren können.

Industrielle Mikrocontroller müssen unter Umständen auch über Kommunikationsfunktionen verfügen, die mit dem industriellen Ethernet kompatibel sind. In den letzten Jahren wurden immer mehr industrielle Geräte mit industriellem Ethernet wie z. B. EtherCAT ausgestattet.

Industrial Ethernet ist ein industrielles Netzwerk, in dem Daten, die zuvor über analoge Signale ausgetauscht wurden, durch digitale Kommunikation ersetzt werden. Industrial Ethernet hat den Vorteil, dass es Verdrahtungsaufwand spart und eine effektive Nutzung der Daten ermöglicht.