Diplomarbeit - Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden

Diplomarbeit: Modulares System Hardwareanalyse
3.2.2. 16-Bit
Die 16-Bit-Prozessoren sind im Mittelfeld eingeordnet. Sie haben eine höhere Leistung als die kleinen
8-Bit-Einheiten, kommen aber bei weitem nicht an die Leistungsfähigkeit der 32-Bit-Controller heran.
Sie verfügen neben einem internen Speicher über einen programmierbaren Speicherbaustein
(EEPROM oder Flash) auf dem die Programme abgelegt werden. Sie können Geschwindigkeiten
zwischen 8 und 60 MHz aufweisen und besitzen für den Betrieb gängiger Bustypen (z.B. RS232 oder
CAN) die nötigen Voraussetzungen. Sie sind mit 30-50€ schon deutlich preisgünstiger.
3.2.3. 8-Bit
Dies ist die Familie der kleinsten verfügbaren Controller. Sie besitzen nur sehr wenig Arbeitsspeicher
(bis 128kByte) und verfügen ebenfalls über einen programmierbaren Speicherbaustein. Der Preis (3-
10€) wird durch die Speichergröße und die Anzahl der Anschlüsse bestimmt. Je mehr Anschlüsse ein
Controller hat, desto mehr Peripherie kann er verwalten. Für die gängigen Bussysteme existieren
auch hier die nötigen Voraussetzungen.
3.3. Wahl der Hardware
Auch wenn Prozessoren der CISC oder auch die großen RISC-Rechner sehr leistungsstark sind,
fallen sie durch ihren hohen Preis als Knotenpunkte aus. Sie sind nur geeignet, um als zentrale
Steuereinheit zu dienen. Eine einfache Fahrsteuerung besteht schon aus wenigstens drei Elementen:
ein Entfernungsmesser, der nach vorn gerichtet ist und zwei Motoren für den Antrieb. Sollen diese
jeweils mit einer eigenen Steuerung versehen werden, steigen die Kosten enorm an (zwischen 150
und 500 Euro). Außerdem bieten sie extrem viele Möglichkeiten, die in solch einem Netzwerk
überhaupt nicht benötigt werden. Nicht jeder Knotenpunkt muss zum Beispiel einen Bildschirm
ansteuern können oder Emails verschicken, wie es große Prozessoren mit einem entsprechenden
Betriebssystem wie beispielsweise Microsoft Windows CE können.
Die richtige Wahl ist ein preisgünstiger Mikrocontroller mit 8-Bit-RISC-Architektur. Sie haben zwar
wesentlich weniger Speicher und bieten nicht die gleichen Möglichkeiten wie ein großer Controller,
aber die Leistung reicht aus, um eine oder auch mehrere Virtuelle Maschine zu betreiben, die
angeschlossenen Sensoren und Aktoren zu bedienen und die Kommunikation mit dem Netzwerk zu
übernehmen. Die Steuerung eines Roboters, wie dem Khepera mit seinen zwei Motoren und acht
Entfernungsmessern ist mit zehn Mikrocontrollern realisierbar, die im Einzelstückpreis bei ca. 5 Euro
liegen. Die gesamte Rechenleistung der Steuerung ist damit für ca. 50 Euro zu haben. Stattdessen
einen zentralen Prozessor für diesen Preis zu bekommen, erweist sich bereits schwierig. Er könnte
auch nicht ohne weiteres um neue Fähigkeiten erweitert werden, was mit dem Netzwerk kleiner
preiswerter Elemente kein Problem ist.
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