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- Herausgeber: MITP
- Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
- Serie: mitp Professional
- Sprache: Deutsch
Aufbau eines Entwicklungssystems mit Eclipse und der GNU Toolchain Fehlersuche mit dem GNU-Debugger und weiteren Hilfsmitteln Korrekte Dimensionierung elektronischer Komponenten Typische Programmiertechniken Dieses Buch behandelt den Einsatz und die Programmierung von ARM Cortex-M3-Mikrocontrollern. Am Beispiel des AT91SAM3S4B von ATMEL lernen Sie alle wichtigen Aspekte im Umgang mit modernen Mikrocontrollern kennen. Viele praktische Anwendungen und zahlreiche Tabellen erleichtern das Verständnis. Der praxisnahe Einsatz von Datenblättern hilft zudem beim Einsatz anderer Mikrocontroller und Bauelemente.Zunächst erstellt der Autor ein kostenloses Entwicklungssystem auf der Basis von Eclipse, dem CDT und der GNU Toolchain. Alternativen dazu werden ebenfalls vorgestellt.Im weiteren Verlauf werden sämtliche internen Komponenten der AT91SAM3S-Familie erläutert. Die Entwicklung wiederverwendbarer Software unter Einsatz gängiger Bauelemente zeigt Lösungen für Anforderungen der täglichen Praxis. Die Beispiele in diesem Buch befassen sich mit der Ansteuerung von Displays, der Erfassung analoger Größen (z.B. Temperaturen), der Digital-/Analog-Umsetzung und der seriellen Datenübertragung unter Einsatz von SD-Karten. Die korrekte Dimensionierung externer Komponenten wird anhand einfacher Berechnungen erläutert und geübt.Dieses Buch wendet sich an Ingenieure, Studenten technischer Fachrichtungen und Hobby-Elektroniker, die sich erstmals mit der Programmierung von Mikrocontrollern befassen. Es werden dabei durchschnittliche Kenntnisse der Programmiersprache C vorausgesetzt. Aus dem Inhalt: Digitale Aus- und Eingänge (PIO, Parallel Input/Output Controller) LC-Displays und 7-Segment-Anzeigen Wichtige Systemkomponenten (NVIC, PMC, Supply Controller, etc.) Timer, Counter, Real Time Clock Peripheral DMA Controller (PDC) PWM – Pulsweitenmodulation Analog-/Digital-Wandlung und Digital-/Analog-Umsetzung Serielle Kommunikation (z.B. mit SD-Karten)
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Seitenzahl: 651
Veröffentlichungsjahr: 2014
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ARM Cortex-M3 Mikrocontroller
Einstieg und Praxis
Ralf Jesse
Impressum
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek
Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über <http://dnb.d-nb.de> abrufbar.
ISBN 978-3-8266-9601-5
1. Auflage 2014
www.mitp.de
E-Mail: [email protected]
Telefon: +49 6221 / 489 -555
Telefax: +49 6221 / 489 -410
© 2014 mitp, eine Marke der Verlagsgruppe Hüthig Jehle Rehm GmbH Heidelberg, München, Landsberg, Frechen, Hamburg
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Lektorat: Sabine Schulz
Sprachkorrektorat: Petra Heubach-Erdmann
Covergestaltung: © Franz Pfluegl
electronic publication: III-satz, Husby, www.drei-satz.de
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Einleitung
Bitte lesen Sie diese Einleitung – sie ist wichtig und hilft Ihnen bei der Entscheidung, ob dieses Buch das bietet, was Sie erwarten!
Einführende Bemerkungen
Dieses Buch beschreibt den Einsatz und die Programmierung von ARM-Cortex-M3-Mikrocontrollern am Beispiel des ATMEL AT91SAM3S4B, einem Mitglied der ATMEL-SAM3S-Familie. Dies bedeutet für Sie als Leser, dass die Beispielprojekte unverändert auf AT91SAM3S4B und auf leistungsstärkeren Varianten dieses Mikrocontrollers getestet wurden und dort nutzbar sind. Cortex-M3-Mikrocontroller werden aber nicht nur von ATMEL, sondern auch von vielen anderen Herstellern hergestellt: Zu diesen Herstellern zählen beispielsweise die Firmen NXP Semiconductors (LPC13xx, LPC17xx, LPC18xx), Texas Instruments (C2000-, Tiva- oder Hercules-Familie) oder STMicroelectronics mit ihren sehr beliebten und weitverbreiteten STM32-Mikrocontrollern.
Hinweis
Die Mikrocontroller der verschiedenen Hersteller unterscheiden sich teilweise erheblich voneinander, sodass die Beispielprojekte zu diesem Buch auf den Mikrocontrollern anderer Hersteller erst nach Modifikationen funktionieren werden! Um den Portierungsaufwand für die Projekte so gering wie möglich und überschaubar zu halten, habe ich die Software für die verwendeten Peripheriegeräte in eigenständige Dateien ausgelagert.
Die Mikrocontroller unterscheiden sich unter anderem in der Ausstattung mit Peripheriekomponenten: So verfügt beispielsweise der hier eingesetzte AT91SAM3S4B über zwei USARTs, zwei UARTs und über jeweils einen DAC bzw. ADC. Andere Hersteller können hier andere Schwerpunkte gesetzt haben und beispielsweise CAN-Controller integriert haben. Dies bedeutet, dass es nicht möglich ist, in einem Buch auf alle denkbaren Varianten einzugehen. Um beim Beispiel »USART« zu bleiben: Jeder der genannten (und auch weiterer) Hersteller ist in der Wahl des integrierten USART frei. Da hier ebenfalls eine schwer überschaubare Vielfalt existiert, werden sich die USARTs der Hersteller in der Zahl und in der Programmierung der verschiedenen Register mit großer Sicherheit voneinander unterscheiden. Eine 1:1-Umsetzung der Beispiele ist aus einem weiteren Grund nicht möglich: Verwendet ATMEL zur Programmierung von GPIO-Ports beispielsweise ein Register mit dem Namen »PIO_OER« (PIO Output Enable Register), so könnte das Register mit einer entsprechenden Funktion bei NXP »PINSEL« (Abkürzung für Pin Select Register) heißen. Auf jeden Fall wird sich aber die Adresse, unter der die betrachtete Komponente im adressierbaren Speicherraum angesprochen wird, unterscheiden. Das PIOA_OER-Register des AT91SAM3S4B wird beispielsweise unter der Adresse 0x400E0E10U angesprochen: Bei einem Mikrocontroller von NXP, STMicroelectronics oder Texas Instruments wird die vergleichbare Komponente mit Sicherheit unter einer anderen Adresse angesprochen werden.
Aufgrund der Vielfalt der Hersteller und den sehr großen jeweiligen Produktpaletten ist es gar nicht möglich, das ultimative und für alle Anwendungen im gleichen Maße nutzbare »ARM-Cortex-M3«-Buch zu schreiben! Um ihre Produkte für Anwender interessant und möglichst einfach nutzbar zu machen, stellt jeder Hersteller umfangreiche Software-Bibliotheken im Quelltext zur Verfügung, die kostenlos auch in kommerziellen Produkten genutzt werden können.
Hinweis
Damit dieses Buch aber auch für Anwender der Mikrocontroller anderer Hersteller interessant ist, habe ich großen Wert darauf gelegt, Sie in der Nutzung des Datenblatts zur AT91SAM3S-Familie zu trainieren: Die Datenblätter unterscheiden sich in ihrem Aufbau nur sehr geringfügig. Während ATMEL die gesamte Familie mitsamt einer ausführlichen Registerbeschreibung und Darlegung der physischen Daten in einem einzigen Dokument zusammenfasst, werden Sie bei STMicroelectronics im Regelfall drei Einzeldokumente finden (ein Datenblatt mit den physischen Daten, ein Referenz-Handbuch und ein Programmierhandbuch): In ihrem Informationsgehalt entsprechen diese drei Dokumente aber dem einen Datasheet von ATMEL!
Zielgruppe und Voraussetzungen
Dieses Buch wendet sich an Ingenieure, Studenten technischer Fachrichtungen und Hobby-Elektroniker, die sich erstmals mit der Programmierung von Mikrocontrollern befassen oder veraltete Kenntnisse auffrischen wollen. Dabei werden mindestens durchschnittliche Kenntnisse in der Programmierung in der Programmiersprache C vorausgesetzt: Dieses Buch ist, obwohl sämtliche Beispiele in C entwickelt wurden, kein Lehrbuch für diese Programmiersprache. Obwohl ich mich bemüht habe, die Beispiele in »verständlichem« C zu schreiben, und daher auf die »wildesten Tricks«, die in C möglich sind, verzichtet habe, ist dieses Buch definitiv nicht zum Erlernen von C geeignet!
Ebenfalls vorausgesetzt werden Basiskenntnisse der Elektrotechnik, wobei die Anforderungen hier aber wesentlich niedriger angesetzt sind (die Kenntnis des ohmschen Gesetzes und der kirchhoffschen Regeln reicht aus). Wer als Elektronik-Bastler weiß, dass man einen heißen Lötkolben nicht an seiner Spitze anfassen sollte, hat gute Chancen, dieses Buch sinnvoll zu nutzen. Die Dimensionierung einfacher Transistorschaltungen wird in den entsprechenden Kapiteln in dem Maße kurz erläutert, wie es zum Verständnis erforderlich ist. Auf weiterführende Literatur kann natürlich zugegriffen werden, erforderlich ist dies aber nicht.
Wenn Sie die höhere Mathematik mit Differenzial- und Integralrechnung inkl. Differenzialgleichungen verstehen: Herzlichen Glückwunsch! In diesem Buch reicht es aber aus, wenn Sie die vier Grundrechenarten beherrschen. In Kapitel 14 werden Sinus- und Exponentialfunktionen genutzt. Verständnis hierfür ist hilfreich, aber keine zwingende Voraussetzung.
Sie sollten aber mittlere bis gute Kenntnisse der englischen Sprache besitzen. Sehr häufig wird auf Datenblätter zu den verschiedenen eingesetzten Komponenten verwiesen, und diese Datenblätter sind fast ausschließlich in englischer Sprache verfügbar. Das Datenblatt zum in diesem Buch beschriebenen Mikrocontroller ATMEL AT91SAM3S4B ist beispielsweise nur in englischer Sprache verfügbar. In Ausnahmefällen existieren für ausgewählte Komponenten auch japanische oder chinesische Versionen der Datenblätter, andere Sprachen werden aber nicht auffindbar sein.
Technische Voraussetzungen
Auf die technischen Voraussetzungen soll an dieser Stelle nicht detailliert eingegangen werden, da diese in Kapitel 1 ausführlich beschrieben sind. Grob zusammengefasst benötigen Sie folgende Hard- und Software:
Zwingend erforderlich ist ein sogenanntes Evaluierungsboard mit dem ATMEL-AT91SAM3S4B-Mikrocontroller. Aus Kostengründen und aus Gründen der leichten Beschaffbarkeit habe ich mich für das Olimex-Board SAM3-P256 entschieden.
Es ist hilfreich, wenn Ihnen zumindest ein handelsübliches Messgerät zum Messen von Spannungen, Strömen und Widerständen zur Verfügung steht. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich.
Hinweis
Wenn Sie bereits ein anderes Evaluierungsboard besitzen oder aus persönlichen Gründen einen Mikrocontroller eines anderen Herstellers einsetzen wollen oder müssen: Kein Problem! Allerdings müssen die Beispielprojekte in einem solchen Fall mit großer Sicherheit portiert werden. Wenn Sie diesen Hinweis nur beim »Überfliegen« dieser Einleitung in einer Buchhandlung gefunden haben, empfehle ich Ihnen dringend, den Unterpunkt e.1 dieses Kapitels ebenfalls zu lesen!
Ebenfalls hilfreich ist es, wenn Sie Zugriff auf ein digitales Speicheroszilloskop haben. Ob es sich hierbei um ein eigenständiges Gerät oder um eine Softwarelösung handelt, spielt keine Rolle. Die Verfügbarkeit eines solchen (in der Regel sehr teuren) Messgerätes ist aber auch nicht zwingend erforderlich: Dort, wo es wichtig ist, bietet das Buch Fotografien von Oszillogrammen.
Sehr zu empfehlen ist die Anschaffung eines sogenannten In-Circuit-Emulators (ICE). Eine solche Hardware unterstützt das Debuggen von Programmen erheblich. Es ist zwar ebenfalls möglich, Ausgaben der Programme über die serielle Schnittstelle in einem Terminal-Emulator (unter Windows z.B. putty oder TeraTerm) anzuzeigen: Auf Dauer ist dies aber unpraktisch und umständlich!
Weitere Empfehlungen und Hinweise
Um den größtmöglichen Nutzen aus diesem Buch ziehen zu können, sollten Sie zusätzliche Ausgaben von zunächst ungefähr 50 bis 150 Euro einkalkulieren. Die Höhe der Aufwendungen richtet sich nach Ihren besonderen Interessengebieten. Sie sind beispielsweise nicht dazu gezwungen, sämtliche Kapitel dieses Buches durchzuarbeiten: Welche Kapitel für Sie von Bedeutung sind und welche nicht, hängt von Ihren persönlichen Anforderungen ab. Um die Kosten so gering wie möglich zu halten, habe ich mich in den Beispielprojekten auf Komponenten beschränkt, deren Beschaffung mit weniger als 10 Euro zu Buche schlägt.
Ergänzende Literatur zu diesem Buch finden Sie in Form von Datenblättern in ausreichender Zahl im Internet. Hilfreich sind auch viele Foren: Besonders positiv ist die Webseite http://www.stackoverflow.com hervorzuheben, weil hier eine sehr angenehme Kommunikationskultur durch die Forenmitglieder gewahrt wird.
Sie werden in diesem Buch nahezu alle internen Komponenten des AT91SAM3S4B kennenlernen. Ausgenommen ist nur der USB Device Port, da seine effiziente Programmierung extrem aufwendige Maßnahmen, wie z.B. einen Protokoll-Analyzer, erfordern. Bei den seriellen Schnittstellen wurden einige recht detailliert, andere weniger detailliert beschrieben. Dies liegt vor allem daran, dass zur Erlangung vollwertiger Spezifikationen unter Umständen mehrere Tausend Dollar berappt werden müssen oder dass weitere Hardware beschafft werden muss.
Um nicht einfach nur das Datenblatt zu kopieren, wird es für die Arbeit mit diesem Mikrocontroller als Nachschlagewerk hinzugezogen. Auf diese Weise wird erreicht, dass auch die Dokumentation anderer als des verwendeten Mikrocontrollers und weiterer benötigter Hardwarekomponenten verständlicher wird und sich ein zukünftiger Umstieg auf andere Hardware leichter gestaltet.
Als besonders wichtig erscheint mir die korrekte Dimensionierung externer Komponenten, wie z.B. Widerstände, Dioden (auch LEDs), Transistoren usw. Damit der Mikrocontroller durch den Anschluss dieser Komponenten und weiterer Geräte (7-Segment-Anzeigen, LC-Displays, Relais, DC-Motoren, ...) nicht beschädigt oder gar zerstört wird, wird anhand bewusst einfach gehaltener Berechnungsbeispiele gezeigt, wie externe Komponenten dimensioniert werden müssen.
Aufbau des Buches
Diese Einleitung soll Ihnen die Orientierung in diesem Buch erleichtern. Natürlich dienen hierzu in erster Linie das Inhaltsverzeichnis und der Index; hier wird Ihnen darüber hinaus aber auch ein grober Umriss gezeigt, wovon die einzelnen Kapitel handeln. Auf diese Weise soll Ihnen die Entscheidung erleichtert werden, welche der folgenden Kapitel wichtig für Sie sind und welche Kapitel Sie zu einem späteren Zeitpunkt bearbeiten können: Ich habe bei der Konzeption Wert darauf gelegt, dass jedes Kapitel in sich abgeschlossen ist, und Verweise auf andere Kapitel zu vermeiden versucht. Das Buch ist in mehrere Teile gegliedert, die in sich abgeschlossene Aspekte getrennt betrachten.
Teil I
Teil I des Buches befasst sich mit den Themen, die für einen problemlosen Aufbau eines Entwicklungssystems zuständig sind.
In Kapitel 1 erhalten Sie einen Überblick über verfügbare und frei nutzbare, aber auch über kommerzielle Entwicklungsumgebungen, die Sie für die Entwicklung eigener Projekte einsetzen können. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf freien Entwicklungsumgebungen, da die Beschaffung kommerzieller Varianten mit erheblichen Kosten verbunden ist. Darüber hinaus stellt Kapitel 1 eine Übersicht über sinnvolle Hardware bereit, über deren Anschaffung Sie zumindest nachdenken sollten. Den Abschluss von Kapitel 1 bildet die Installation von Eclipse mitsamt aller Plug-ins, die für die Entwicklung eigener Mikrocontroller-Projekte erforderlich sind.
Kapitel 2 liefert zunächst ein paar grundlegende Informationen zur Firma ARM Holdings PLC und ihrer Geschäftsidee. Den größten Anteil nimmt aber die Beschreibung der Erzeugung von Bibliotheken zum Entwicklungsboard Olimex SAM3-P256 ein sowie dem darauf verwendeten Baustein ATMEL SAM3S4B.
Kapitel 3: Die Konfiguration von Eclipse, der verschiedenen Softwarekomponenten Compiler, Linker usw. ist zwar nicht sonderlich schwierig, aber umfangreich. Wenn Sie häufig Projekte auf der Basis dieses Cortex-M3-Bausteins entwickeln, wird Ihnen Kapitel 3 sehr behilflich sein: Hier wird eine Schablone entwickelt, die Ihnen die Konfiguration von Eclipse bei weiteren Projekten erspart. Diese Schablone enthält sämtliche Einstellungen für den Compiler, den Linker und für weitere Software, deren Einsatz erforderlich wird. Auch die Konfiguration des Debuggers ist Bestandteil dieses Kapitels, sodass Sie durch einfaches Importieren der Schablone in eigene Projekte diese umfangreichen Aufgaben nie wieder durchführen müssen.
Kapitel 4: Auf der Basis der in Kapitel 3 entwickelten Schablone wird das von ATMEL/Olimex gelieferte Beispielprogramm Blinky neu entwickelt. Dabei stehen folgende Aspekte im Vordergrund: die Arbeit mit der Schablone sowie mein Verständnis von einem guten Programmierstil.
Teil II
Das wichtigste Anwendungsgebiet von Mikrocontrollern ist die Steuerung beliebig großer Maschinen. Ob es sich hierbei um einfache Kaffeemaschinen oder andere Haushaltsgeräte handelt oder um komplexe Maschinen in industriellen Produktionsbetrieben: Immer werden externe Hardwarekomponenten (Motoren, Anzeigegeräte, Tastaturen, Lichtschranken und Lichttaster etc.) an Mikrocontroller angeschlossen. Automobile sind heute ohne den Einsatz von Mikrocontrollern gar nicht mehr vorstellbar: ABS, ESP, Servolenkung, Navigationssysteme, das sogenannte Infotainment in Autos usw. stellen einen Luxus dar, auf den heute vermutlich kein Autokäufer mehr verzichten möchte. In diesem Teil werden wichtige Aspekte zur korrekten Dimensionierung zusätzlicher Elektronikkomponenten vorgestellt, damit die vorhandene Hardware zuverlässig und sicher funktioniert. Ganz nebenbei wird auch die Anwendung von Datenblättern der verschiedenen elektronischen Bauelemente eingeführt und immer wieder geübt.
Kapitel 5 beginnt mit einer Übersicht über die Ausstattungsvarianten sämtlicher Mitglieder der ATMEL-SAM3S-Mikrocontroller-Familie. Das wichtigste Dokument, das Sie für die erfolgreiche Hard- und Softwareentwicklung für die Mikrocontroller der SAM3S-Familie von ATMEL benötigen, das Datenblatt, wird im Anschluss beschrieben. Danach werden die wichtigsten elektrischen Eigenschaften, die sogenannten Electrical Characteristics, des Mikrocontrollers ATMEL SAM3S4B vorgestellt. Um Schäden an Menschen und Maschinen vorzubeugen, ist die Beachtung dieser Kennwerte von größter Bedeutung. Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Anwendung von Mikrocontrollern ist das Verhalten des Controllers im Reset-Zustand. Obwohl es nicht wirklich zu den Elektronik-Grundlagen gehört, die in diesem zweiten Teil des Buches vorrangig betrachtet werden, soll auch der Software-Aspekt berücksichtigt werden. So werden Sie ein Programm entwickeln, mit dem Informationen aus dem Baustein herausgelesen werden können, was es ermöglicht, verschiedene Ausführungsvarianten des gleichen Gerätes innerhalb einer Firmware zu realisieren.
Kapitel 6 befasst sich mit den elektronischen Grundlagen, die bei der Ansteuerung externer Geräte (Output) und bei der Erfassung von Zuständen (Input) dieser Geräte zu beachten sind. Dabei werden zunächst die sogenannten diskreten Größen betrachtet, die von den kontinuierlichen Größen unterschieden werden. Dabei ist es wichtig, den Zustand des Mikrocontrollers unmittelbar nach dem Reset zu betrachten bzw. welche Folgen ein mechanischer Defekt des Reset-Tasters hat. Mit einem einfachen Programm wird diese Frage beantwortet. Darüber hinaus befasst sich dieses Kapitel mit der korrekten Dimensionierung von externer Hardware, die mit dem Mikrocontroller gesteuert bzw. deren Zustand abgefragt werden soll. Verfahren, wie das sogenannte Current Sourcing und das Current Sinking werden genauso behandelt, wie die Dimensionierung von nachgeschalteten Transistoren, wenn der Mikrocontroller nicht in der Lage ist, die angeschlossene Last direkt anzusteuern. Die Ansteuerung induktiver Lasten (Motoren, Relais, Elektromagnete) und die Beschreibung von Maßnahmen zum Schutz des Mikrocontrollers schließen Kapitel 6 ab.
In Kapitel 7 wenden wir uns erstmals konkreten Anwendungen, wie z.B. der Ansteuerung von LC-Displays und 7-Segment-Anzeigen, zu. Der Fokus liegt hier auf dem Einsatz der Ports als Ausgang. Die Verwendung der Ports als Eingang wird ab Kapitel 9 beschrieben.
Teil III
Kapitel 8 ist wieder etwas theoretisch, da hier aufgrund noch fehlender Kenntnisse kein praktisches Beispiel entwickelt wird. Dennoch ist die Behandlung von Interrupts und die Vorstellung des sogenannten Nested Vector Interrupt Controllers (NVIC) von extrem großer Wichtigkeit, um die Mikrocontroller der SAM3S-Familie effizient nutzen zu können (eigentlich gilt das hier Ausgeführte für alle anderen Mikrocontroller auf dem Markt in gleichem Maße). Darüber hinaus werden die Komponenten PMC (Power Management Controller), Taktgenerator (Clock Generator) und Supply Controller (SUPC) vorgestellt.
Kapitel 9 befasst sich ausführlich mit den Registern der PIO-Controller. Neben ihren Aufgaben und ihrer Adressierung wird auch gezeigt, wie sie in Programmen genutzt werden. Prinzipiell gibt es verschiedene Möglichkeiten, dies zu realisieren: der Zugriff über vordefinierte Registernamen, der Zugriff über C-Strukturen sowie der Zugriff über die ATMEL-Version von CMSIS. Alle diese Zugriffsmöglichkeiten werden in diesem Kapitel (und für die anderen Peripheriegeräte in den folgenden Kapiteln) gezeigt.
Die Kapitel 10 und 11 befassen sich mit Timern und Countern. Die Aufteilung auf zwei Kapitel kommt zunächst einmal daher, dass beide Kapitel relativ umfangreich sind. Der zweite Grund ist: Meiner Meinung nach sind die in Kapitel 11 beschriebenen TC (Timer/Counter) viel universeller einsetzbar im Vergleich zu den relativ einfachen Komponenten, die in Kapitel 10 beschrieben werden. Diese Universalität rechtfertigt die herausgehobene Behandlung in einem eigenständigen Kapitel.
Teil IV
Kapitel 12 beschreibt den sogenannten Peripheral DMA Controller (PDC). Häufig ist es erforderlich, große Datenmengen zu verarbeiten, was bei herkömmlicher Programmierung die CPU des Mikrocontrollers stark belasten kann. Mithilfe des PDC haben viele interne Peripheriegeräte aber einen von der CPU unabhängigen Zugang zu Massenspeichern, sodass auch die Verarbeitung größerer Datenmengen die CPU kaum oder gar nicht belastet.
Die Pulsweitenmodulation PWM, die in Kapitel 13 behandelt wird, ist eine sehr gängige Möglichkeit, externe Geräte, wie z.B. LEDs oder Lampen, DC-Motoren oder Audiosignale, zu beeinflussen. Bei LEDs oder Lampen lässt sich beispielsweise die Lichtstärke durch Dimmen gezielt einstellen, bei DC-Motoren wird PWM häufig zur Regelung der Drehzahl eingesetzt.
Eines der Hauptanwendungsgebiete von Mikrocontrollern ist die Erfassung physikalischer Größen, wie z.B. Temperatur, Kraft (und hiermit auch Drehmomente), Druck oder Feuchtigkeit. Hierbei handelt es sich um sogenannte analoge Größen, die, bevor sie mit einem Mikrocontroller verarbeitet werden können, zunächst in digitale Werte umgesetzt werden müssen. In Kapitel 14 lernen Sie den Einsatz von Analog-/Digital-Umsetzern genauso kennen wie auch den umgekehrten Weg der Digital-/Analog-Wandlung. Hierzu werden DACC, ACC und ADC vorgestellt.
Teil V
Ein ebenfalls sehr wichtiges Gebiet betrifft die Kommunikation von Mikrocontrollern und Geräten über serielle Schnittstellen. In den Kapiteln 15 und 16 werden die meisten seriellen Schnittstellen beschrieben. Aufgrund von sehr vielfältigen Einsatzmöglichkeiten, die mit der Beschaffung zusätzlicher Hardware verbunden sind, habe ich hier aber nur aufgezeigt, wie die Komponenten nutzbar gemacht werden können. So werden beispielsweise in Kapitel 16 nur die wesentlichen Grundlagen zum Einsatz von SD-Karten mit dem SPI-Protokoll aufgezeigt. Eine vollständige Anwendung ist aus Platzgründen aber gar nicht möglich. Immerhin werden Ihnen hier konkrete Hinweise geliefert, wo Sie Zusatzinformationen finden können, wenn Sie ein bestimmtes Anwendungsgebiet in besonderem Maße interessiert. Auf die Beschreibung des USB Device Ports habe ich aus guten Gründen verzichtet. Zunächst gilt: Wer den USB-Port professionell nutzen möchte, benötigt ganz andere Angaben, die nur gegen Zahlung sehr hoher Gebühren erhältlich sind. Darüber hinaus ist das Entwickeln von USB-Geräten ohne einen ebenfalls sehr teuren Protokoll-Analyzer kaum möglich. Da mir selber solche Geräte nicht zur Verfügung stehen, musste ich auf die Beschreibung notgedrungen verzichten.
Anhänge
Anhang A: Glossar
Anhang B: Hardwarebeschaffung / Internetlinks
Anhang C: Ein sehr ausführlicher Index
Anhang D: Erfahrungen
An dieser Stelle bleibt mir nur noch der Wunsch, dass Ihnen dieses Buch eine wertvolle Hilfe bei der Realisierung eigener Projekte sein wird.
Teil I: Grundlagen
In diesem Teil:
Kapitel 1
Orientierung
Kapitel 2
ARM und CMSIS
Kapitel 3
Das erste Eclipse-Projekt
Kapitel 4
Hello World!
