Was ist ein 8-Bit-Mikrocontroller?
Ein 8-Bit-Mikrocontroller bezeichnet einen Mikrocontroller mit einer auf 8 Bits begrenzten Verarbeitungsbreite.
Er zeichnet sich durch die Fähigkeit aus, für bestimmte Eingänge Ausgänge zu programmieren. Unter den allgemein gebräuchlichen Mikrocontrollern ist seine Verarbeitungskapazität gering und er eignet sich nicht für Hochgeschwindigkeitskommunikation.
Seine Leistung reicht jedoch für sehr einfache programmierte Vorgänge aus, wie z. B. das einfache Ein- und Ausschalten der Beleuchtung. Außerdem sind sie aufgrund ihrer weiten Verbreitung auf dem Markt leicht erhältlich und preiswert, sodass sie immer noch in vielen bekannten elektronischen Geräten verwendet werden.
Anwendungen von 8-Bit-Mikrocontroller
8-Bit-Mikrocontroller werden verwendet, um einfache Operationen kostengünstig und einfach zu realisieren, da sie eine Bitbreite von 8 Bit für die Verarbeitung haben. Aus diesem Grund sind unzählige 8-Bit-Mikrocontroller in vielen elektronischen Geräten auf dem Markt eingebaut.
So ist der 8-Bit-Mikrocontroller in einem Kühlschrank dafür zuständig, das Innere des Gehäuses auf einer bestimmten Temperatur zu halten oder das Licht einzuschalten, wenn die Tür geöffnet oder geschlossen wird. In Reiskochern wird er verwendet, um das Kochen von Reis zu starten, wenn ein Schalter gedrückt wird, sowie um die reservierte Timerfunktion zu aktivieren, wenn sie eingestellt ist.
Funktionsweise eines 8-Bit-Mikrocontrollers
Der Inhalt eines Mikrocontrollers lässt sich grob in einen Eingangs-, einen Verarbeitungs- und einen Ausgangsteil unterteilen. Der Eingangsbereich empfängt Ein/Aus-Signale von externen Schaltern und anderen Geräten. Wenn die Eingabe empfangen wird, wird die Verarbeitung entsprechend dem Eingangssignal durchgeführt und die entsprechende Ausgabe erzeugt.
Der Vorteil eines Mikrocontrollers ist, dass der Inhalt dieses Verarbeitungsteils als Software betrachtet und später geändert werden kann. Bei Schaltungen, die ohne Mikrocontroller aufgebaut sind, ist es notwendig, die Schaltung auf der eigentlichen Platine zu ändern, wenn dieser Teil der Datenverarbeitung geändert werden soll. Bei einem Mikrocontroller hingegen kann dies durch Umschreiben der Software geschehen.
Die Änderung einer komplexen Schaltungskonfiguration erfordert viel Zeit und Aufwand. Wenn der Mikrocontroller jedoch im Voraus bedingte Verzweigungen auf der Grundlage von Eingangssignalen durchführt, kann er auch dann noch problemlos arbeiten, wenn später eine große Anzahl von Änderungen an der Platinensteuerung vorgenommen wird.
Je komplexer die Schaltungskonfiguration ist, desto mehr Transistoren und andere notwendige Bauteile werden benötigt, was die Geräte tendenziell größer macht. Durch den Einsatz eines Mikrocontrollers können die meisten dieser Komponenten integriert werden, so dass das Gerät gleichzeitig verkleinert werden kann.
Aufbau eines 8-Bit-Mikrocontrollers
Ein Mikrocontroller besteht aus E/A-, CPU-, ROM-, RAM- und peripheren Schaltkreiskomponenten.
1. I/O
Mikrocontroller tauschen Signale zwischen verschiedenen externen Schaltungen und Geräten aus. Der grundlegendste Mechanismus wird als General Purpose I/O oder GPIO (General Purpose I/O) bezeichnet. General Purpose I/O bezieht sich auf die Eingangs-/Ausgangsstifte des Mikrocontrollers.
2. CPU
Abkürzung für Central Processing Unit. Sie ist das Gerät, das die Anweisungen in einem Mikrocontroller ausführt. Einer der Hauptunterschiede zwischen PCs und Mikrocontrollern ist die Verarbeitungsleistung der CPU. Mikrocomputer führen im Vergleich zu PCs weniger Befehle pro Zeiteinheit aus.
Zu den Vorteilen von CPUs in Mikrocontrollern gehören dagegen niedrige Kosten und ein geringer Stromverbrauch.
3. ROM
Abkürzung für „Read Only Memory“. Er wird als nichtflüchtiger Speicher bezeichnet und hat die Eigenschaft, gespeicherte Daten auch dann zu bewahren, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird.
4. RAM
Abkürzung für Random Access Memory. Er ist ein Schreib-Lese-Speicher und hat die Aufgabe, temporäre Daten wie die Ergebnisse von CPU-Berechnungen zu speichern.
Weitere Informationen zu 8-Bit-Mikrocontrollern
Vorteile
Derzeit gibt es viele leistungsstarke Mikrocontroller. Die 32-Bit-Mikrocontroller und 64-Bit-Mikrocontroller sind in der Lage, hohe Geschwindigkeiten und große Datenmengen zu verarbeiten, und es gibt eine Lücke, mit der 8-Bit-Mikrocontroller nicht mithalten können.
Dennoch werden 8-Bit-Mikrocontroller verwendet, weil es nicht notwendig ist, eine komplexere Steuerlogik als nötig zu entwickeln, wenn ein Mindestmaß an Betriebs- und Anzeigesteuerung auf der Grundlage von Informationen von einer kleinen Anzahl von Sensoren und Schaltern erforderlich ist. Daher ist es kostengünstiger, einen 8-Bit-Mikrocontroller zu verwenden, der einfach zu handhaben und kostengünstig ist.
Bei Systemen mit mehreren Funktionen gibt es viele Fälle, in denen mehrere Mikrocontroller in einem System eingesetzt werden, z. B. die Auswahl eines 32-Bit-Mikrocontroller für die Steuerung von Video-, Kommunikations- und anderen Funktionen und die Verwendung eines 8-Bit-Mikrocontroller für andere grundlegende Funktionen.