Microcontroller sind Miniatur-Prozessoren, die mit geringem Aufwand in eigene Schaltungen eingebaut werden können. Es gibt verschiedene Anbieter mit jeweils großem Produktumfang.
Für das hier vorgestellte Projekt kommt ein Microcontroller der Firma Microchip (ehemals ATMEL) zum Einsatz, der "ATTiny 13" (Datenblatt).
Eigenschaften
Den ATTiny 13 gibt es in verschiedenen Bauvarianten und mit verschiedenen elektrischen Eigenschaften.
Für Eigenbauprojekte eignet sich die sogenannte 8-PDIP/SOIC Variante, die auch in einem Steckbrett benutzt werden kann:
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[Abbildung: 8-PDIP ATTiny 13]
Alle Varianten arbeiten mit einer Spannung von 3 - 5,5 Volt und können mit mindestens 10 MHz internem Takt betrieben werden.
Der ATTiny 13 hat:
- einen 8-Bit-Timer für u. a. zwei PWM-Kanäle
- 4 ADC-Wandler mit 10-bit Auflösung
- einen Watchdog-Timer mit separatem Oszillator
- einen Analog-Comparator
Speicher (Memory)
Der ATTiny 13 arbeitet mit 8-Bit Daten und mit 16-Bit Adressdaten für den Flash-Programmspeicher.
Er hat gerade mal
- 1 KByte Programmspeicher in FLASH-Technik, entspricht in der Funktion einer Festplatte, wird allerdings normalerweise nicht zum Abspeichern von Daten verwendet,
- 64 Byte EEPROM, das ist ein Speicher, der von einem Anwendungsprogramm genutzt werden kann um Daten abzulegen, die auch nach einem Stromausfall erhalten bleiben,
- 64 Byte SRAM, das entspricht dem normalen RAM eines PCs, der Speicherinhalt geht beim Neustart verloren.
Dazu kommen noch 32 Byte sogenannte Arbeitsregister (zum "Rechnen") und 64 Byte Input/Output-Register zur Ansteuerung der diversen Funktion, z. B. um auszuwählen, ob ein Anschlusspin als digitaler Eingang oder Ausgang verwendet werden soll.
Der Programmspeicher wird mit 16 Bit adressiert und belegt die Adressbereiche 0x0000 bis 0x01FF.
Die Register, I/O-Register und das interne SRAM werden mit 8 Bit adressiert und sind in vom Programmspeicher getrennten Speicherbereichen von 0x00 bis 0x9F abgelegt:
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[Abbildung: Register und SRAM]
Das EEPROM wird ebenfalls separat mit 8-Bit-adressiert und geht on 0x00 bis 0x40.
Anschlüsse
Der ATTiny 13 ist ein Winzling unter den Microcontrollern und hat gerade mal 8 Anschlussbeinchen (Pins), weil er aber auch ein echter Allerkönner ist, sind diese gleich mit mehreren Funktionen belegt.
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Welche Funktion ein Anschluss ausübt, entscheidet das darauf laufende Programm und natürlich der Einsatzzweck:
POWER oder VCC (Pin 8) und GROUND oder GND (Pin 4) dienen exklusiv der Spannungsversorgung.
RESET (Pin 1) dient dazu, das Programm auf dem Microcontroller neu zu starten und wird auch für die Programmierung benötigt. Pin 1 kann für andere Funktionen permanent umgestellt werden, dabei gehen aber die Reset-Funktion und die Programmierbarkeit über die ISP-Schnittstelle verloren, das ist nur etwas für finale Versionen und nichts für unsere Projekte.
Bleiben also 5 verwendbare Pins übrig:
ADC1 - ADC3: Analoge Eingänge zum Messen von Spannungen, z. B. bei bestimmten Sensoren notwendig.
INT0, PCINT0 - PCINT4: Hardware Interrupteingänge, die eine sofortige Programmunterbrechung (Interrupt) auslösen und einen speziellen Programmteil anspringen. Das ist für sogenannte Echtzeitanwendungen wichtig, wo der Microcontroller (fast) sofort reagieren muss.
PB0 - PB4: Digitale Ein- oder Ausgänge, die je nach Programmierung z. B. einen Tastendruck erkennen (Eingang) oder LEDs ansteuern (Ausgang).
0 - 4: Bezeichnungen für die Digitaleingänge und -ausgänge in der Arduino-IDE
A1 - A3: Bezeichnungen für die Analogfunktionen in der Arduino-IDE
SCK, MISO und MOSI werden für die Programmübertragung verwendet.
OC0A und OC0B: Timergesteuere Ausgänge, die vor allem für Pulsweitenmodulation (PWM) verwendet werden.
CLKI: Kann für einen externen Zeitgeber (Quarz) verwendet werden, falls die internen Oszillatoren für eine Anwendung zu ungenau sind.
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