FH Technik der Personalcomputer


	Wer den Umkreis seiner Anschauungen und Begriffe nur auf seine vier Wände einschränkt, wer seine Kenntnisse nicht erweitern mag über den Bereich seiner häuslichen Pflichten, der verkümmert und verblödet in gröbster Unwissenheit.
	Friedrich d. Gr.

Stichwort: Horizonterweiterung ...

Die Lehrveranstaltung betrifft die Technik und Programmierung von Personalcomputern für Anwendungen in Embedded Systems.

Viele Aufgaben im Bereich der Embedded Systems werden mit Mitteln der PC-Technik gelöst. Der Praktiker muß in der Lage sein, das einschlägige Angebot (Industrie-PCs, PC-Module, Systemsoftware) zu beurteilen, auszunutzen und mit eigenen Lösungen zweckmäßig zu kombinieren.

Inhaltsübersicht:

Personalcomputer als Mikrocontroller - Systemstrukturen und Schnittstellen - Schaltungstechnik der Ein- und Ausgabe - Systemplattformen - elementare Programmiertechniken - Nutzung moderner Systemsoftware - PCs und Mikrocontroller im Verbund - Anwendungsprobleme lösen.

In der Vorlesung werden die Grundlagen der PC-Technik, der Systemsoftware und der Programmierung im erforderlichen Umfang vorgestellt und näher erläutert. Die praktischen Übungen umfassen entsprechende Entwicklungsaufgaben bis hin zur kompletten (kleinen) Systemlösung (Beispiele: Zeitrelais, Kabeltester, Stoppuhr, Schrittmotorsteuerung usw.). Es werden sowohl PCs als auch Mikrocontroller (z. B. Atmel AVR) programmiert. Programmiersprachen:

PC: je nach Zweckmäßigkeit PowerBasic, Delphi, C (ggf. jeweils + Inline-Assembler);
Mikrocontroller: Assembler, C.

Plattformen: PCs verschiedener Formfaktoren mit angeschlossenen Experimentiertafeln, Starterkits und Modellaufbauten. Systemsoftware: Windows, DOS (als einfacher Programmstarter für die elementare maschinennahe Programmierung). Wenn's denn sein muß -- oder wenn sich einschlägig begeisterte Studenten finden --, auch Linux (Zeitfrage).

Lernziele:

Grundlagen + Systemzusammenhänge + Tricks,
Kenntnisse über die typischen Schnittstellen und deren Eignung zur Lösung von anwendungsspezifischen Problemen,
Überblick über die Wirkungsweise der wichtigsten Funktionseinheiten der PCs,
Überblick über PC-Ausführungen, die sich zum Einsatz in Embedded Systems eignen,
Einführung in die elementare (= hardware-nahe) Programmierung,
elementare Praxiskenntnisse.

Abschlußleistung: Klausur oder Programmieraufgabe (je nach Teilnehmerzahl).

Buch "Der PC als Mikrocontroller" (Elektor 2005). ISBN 3-89576-151-6 (Bibliothek).

Einführendes Lehrmaterial (vorläufig):

Motherboards und Prozessoren

Speichersubsysteme und Bussysteme

Periphere Interfaces Ausgabeeinrichtungen

Dasselbe in Druckqualität (bessere Bilder, aber etlich MBytes):

Motherboards und Prozessoren

Speichersubsysteme und Bussysteme

Periphere Interfaces

Ausgabeeinrichtungen

Einzeldarstellungen zur PC-Technik: Archiv.

Technische Lehrhefte. Ausführliche Einzeldarstellungen (mit Abbildungen):

Diskettensubsystem

Parallele Schnittstelle

Serielle Schnittstelle (einschließlich Interfaceverlängerung, RS-485 usw.)

IDE/ATA (einschließlich Serial ATA)

- Viel Erfolg beim Studium! -

Aktuelles:

21. 5. 2012:

Steuerungsforschung. Vor vier Jahren gebaut, aber auch heute noch aktuell: die Kleinsteuerung 08b.

Die ersten Aufgaben

Schwerpunkte SS 12:

Kostengünstige PC-Technik des Massenmarktes (z. B. die ITX-Formfaktoren) in Embedded Systems einsetzen.
Funktionelle Dekomposition: zwischen PC und Mikrocontroller die Arbeit vernünftig aufteilen (suum cuique...)..
Die Emulation der Bussysteme ISA und PCI mittels Mikrocontroller Atmel AVR -- und zwar auf einfachste Weise. Motto: kompliziert und teuer kann's jeder...

Vorläufige Beschreibung AVR-ISA-Plattform 07a