Mikrocontroller-Entwicklung
Warum Sie Mikrocontroller-Entwicklung benötigen?
Die Entwicklung von Mikrocontrollern ist unerlässlich für die Erstellung kundenspezifischer, eingebetteter, kostengünstiger, energieeffizienter, echtzeitfähiger und schnell prototypisierbarer elektronischer Lösungen für vielfältige Anwendungen. Sie ermöglicht es Ingenieuren, intelligente Geräte zu entwickeln, die Prozesse automatisieren, Steuerungssysteme steuern und effizient mit der physischen Welt interagieren.
Mikrocontroller-Entwicklungsprozess
Entwicklungsaufgaben definieren
Analysieren und verstehen Sie die Gesamtanforderungen des Mikrocontroller-Entwicklungsprojekts. Berücksichtigen Sie Faktoren wie Systemumgebung, Zuverlässigkeitsanforderungen, Wartbarkeit und Produktkosten, um realistische Leistungsindikatoren festzulegen.
Partition Software- und Hardwarefunktionen
Ein Mikrocontrollersystem besteht aus Software- und Hardwarekomponenten. In manchen Anwendungen lassen sich bestimmte Funktionen entweder durch Hardware oder durch Software realisieren. Der Einsatz von Hardware kann die Echtzeitfähigkeit und Zuverlässigkeit des Systems verbessern, während die Softwareimplementierung die Systemkosten senken und die Hardwarestruktur vereinfachen kann. Daher ist es notwendig, diese Faktoren umfassend zu analysieren und die Aufgabenverteilung zwischen Hardware und Software sinnvoll zu gestalten.
Gewünschten Mikrocontroller und andere wichtige Komponenten auswählen
Wählen Sie anhand der Hardware-Designaufgaben einen Mikrocontroller und weitere Schlüsselkomponenten aus, die die Systemanforderungen erfüllen und kosteneffizient sind. Zu diesen Komponenten gehören beispielsweise A/D- und D/A-Wandler, Sensoren, Verstärker usw., die die Anforderungen an Systemgenauigkeit, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit erfüllen müssen.
Hardware-Design
Entwerfen Sie mithilfe von Software wie Protel den Schaltplan des Anwendungssystems auf Basis der allgemeinen Designanforderungen und des ausgewählten Mikrocontrollers und der wichtigsten Komponenten.
Software-Design
Aufbauend auf dem Gesamtsystem- und Hardware-Design wird die Programmstruktur des Softwaresystems bestimmt, funktionale Module werden unterteilt und anschließend wird für jedes Modul ein Programmentwurf erstellt.
Simulation und Debugging
Nach Abschluss des Software- und Hardware-Designs sollten beide Komponenten integriert und debuggt werden. Um Ressourcenverschwendung zu vermeiden, empfiehlt sich die Verwendung von Software wie Keil C51 und Proteus für die Systemsimulation vor der Fertigung der eigentlichen Leiterplatten. So können eventuell identifizierte Probleme umgehend behoben werden.
System-Debugging
Nach Abschluss der Systemsimulation erstellen Sie mithilfe einer Zeichensoftware wie Protel das Layout der Leiterplatte (PCB) anhand des Schaltplans. Übergeben Sie dieses Layout anschließend an die Hersteller zur Platinenfertigung. Sobald die Leiterplatten geliefert wurden, löten Sie die benötigten Chip-Sockel auf die Leiterplatte, um den Austausch von Bauteilen und die Modifizierung der Schaltung zu vereinfachen. Programmieren Sie anschließend den Mikrocontroller mit einem Programmiergerät.
Setzen Sie den Mikrocontroller und die anderen Chips in die entsprechenden Sockel ein, schalten Sie das System ein und schließen Sie weitere Ein- und Ausgabegeräte an. Führen Sie die Systemfehlersuche durch, bis sie erfolgreich ist.
Testen, Modifizieren und Benutzererprobung
Nach erfolgreicher Prüfung und Verifizierung wird das System den Nutzern zur Erprobung übergeben. Dabei auftretende Probleme werden behoben und notwendige Anpassungen zur Systemoptimierung vorgenommen. Sobald die Tests zufriedenstellend verlaufen sind, ist die Systementwicklung abgeschlossen.
Unsere Kompetenz in der Mikrocontroller-Entwicklung
- Atmel AVR-Serie (z. B. ATmega328P, ATmega8, ATtiny85)
- Microchip PIC-Serie (z. B. PIC16F877A, PIC18F4520, PIC12F683)
- STMicroelectronics STM8-Serie (z. B. STM8S103F3, STM8L152R8)
- NXP Semiconductors 8-Bit-LPC-Serie (z. B. LPC810, LPC1227, LPC1768)
- Renesas RL78-Serie (z. B. R5F10PLJ, R5F104BA)
- Silicon Labs 8-Bit EFM8-Serie (z. B. EFM8UB1, EFM8LB1, EFM8SB1)
- Cypress PSoC 4-Serie (z. B. CY8C4245AXI, CY8C4247AZI, CY8C4247LQI)
- Texas Instruments MSP430-Serie (z. B. MSP430G2553, MSP430FR5969, MSP430F5529)
ARM Cortex-M-Serie:
- STM32-Serie von STMicroelectronics (z. B. STM32F407, STM32L476, STM32H743)
- LPC-Serie von NXP Semiconductors (z. B. LPC1768, LPC54608, LPC4330)
- Kinetis-Serie von NXP Semiconductors (z. B. MKL25Z128, MK64FN1M0, MK66FX1M0)
- SAM-Serie von Microchip (z. B. SAM D21, SAM E70, SAM V71)
- EFM32-Serie von Silicon Labs (z. B. EFM32GG11, EFM32TG11, EFM32ZG12)
- nRF52-Serie von Nordic Semiconductor (z. B. nRF52832, nRF52840)
- RX-Serie von Renesas (z. B. RX65N, RX130)
- MSP432-Serie von Texas Instruments (z. B. MSP432P401R, MSP432P401M)
ARM Cortex-A-Serie:
- i.MX-Serie von NXP Semiconductors (z. B. i.MX 6ULL, i.MX 8M Mini, i.MX RT1060)
- SAMA5-Serie von Microchip (z. B. SAMA5D27, SAMA5D3, SAMA5D4)
- AM335x-Serie von Texas Instruments (z. B. AM335x, AM3359, AM3352)
Andere 32-Bit-Mikrocontroller:
- PIC32-Serie von Microchip (z. B. PIC32MX, PIC32MZ, PIC32MM)
- AVR32-Serie von Microchip (z. B. AT32UC3A, AT32UC3B)
Mikrocontroller-Entwicklungssprachen
Assemblersprache
Assemblersprache ist eine hardwarenahe Programmiersprache, die eng mit der Hardware verknüpft ist. Sie bildet die Sprache direkt auf den Maschinencode ab und ermöglicht es Programmierern, Hardware-Ressourcen direkt zu steuern.
C-Sprache
Die Programmiersprache C ist die am häufigsten verwendete Entwicklungssprache für Mikrocontroller. Sie ist eine höhere Programmiersprache und zeichnet sich durch gute Portabilität und Lesbarkeit aus. Für die Entwicklung von Mikrocontrollern wird üblicherweise Embedded C verwendet.
C++-Sprache
C++ ist eine objektorientierte Programmiersprache, die auf der Programmiersprache C basiert. Obwohl sie im Bereich der Mikrocontroller relativ selten eingesetzt wird, unterstützen einige moderne Mikrocontroller mittlerweile C++.
Python-Sprache
Obwohl Python für die traditionelle Mikrocontroller-Programmierung nicht üblich ist, unterstützen einige Mikrocontroller wie MicroPython und CircuitPython die Programmiersprache Python, was die Entwicklung vereinfacht.