Einführung in eingebettete Systeme

Dieses Kapitel bietet einen kurzen Überblick über die Geschichte der eingebetteten Systeme, Mikroprozessoren und Mikrocontroller. Ebenfalls vorgestellt werden grundlegende Konzepte programmierbarer logischer Schaltungen, Überblicke über den 8051-Mikrocontroller, kurze Beschreibungen einiger der beliebteren und derzeit verfügbaren Mikrocontroller, die weit verbreitet sind, und Einführungen in eine Reihe von Themen, die mit Mikrocontrollern und eingebetteten Systemen zusammenhängen, z. B. Arten von Rückkopplungssystemen, die in eingebetteten Systemen verwendet werden, Mikrocontroller-Subsysteme, Speichertypen von Mikroprozessoren/Mikrocontrollern, Leistungskriterien für eingebettete Systeme, Interrupts, einführende Stichprobenthemen usw. Die Architekturen der frühen Mikroprozessoren werden kurz diskutiert, ebenso wie die Rolle von Polling, Interrupts und Interrupt-Service-Routinen (ISR), die in späteren Kapiteln ausführlicher besprochen werden. DMA-Controller und Tri-State werden ebenfalls eingeführt. Es kann gesagt werden, dass die Entwicklung des eingebetteten „Mixed-Signal-Systems“ mit der Einführung des weltweit ersten vollständig soliden Computers durch Autonetics, dem VERDAN (Goldstein et al., Calif. Digit Comput Newslett 9(2–9):2 − via DTIC, 1957), begann und ebenso, dass die Entwicklung des modernen Mikrocomputers mit der Einführung des Altair im Januar 1975 begann. (Dieser wurde von H. Edward Roberts entwickelt, der den Begriff „Personal Computer“ in den allgemeinen Sprachgebrauch brachte.) Während A/D- und D/A-Wandler schon in den 1930er-Jahren verfügbar waren, wurden Hochgeschwindigkeitswandler erst in den 1950er-Jahren weit verbreitet, als Folge der Einführung eines Hochgeschwindigkeits-/Präzisions-A/D-Designs durch Bernard Marshall Gordon im Jahr 1953 (Hochgeschwindigkeits-D/A-Wandler folgen als natürliche Konsequenz der Verfügbarkeit von Hochgeschwindigkeits-A/D-Wandlern.). Die Entwicklung einer großen Familie von A/D-Wandlern auf Basis der Festkörpertechnologie zu einem niedrigen Preis machte es praktisch möglich, eingebettete Systeme auf Basis von Mikroprozessoren/Mikrocontrollern, A/D- und D/A-Wandlern, Operationsverstärkern usw. zu schaffen, die in der Lage waren, sehr komplexe Systeme sowohl für kommerzielle als auch für militärische Anwendungen zu steuern und zu überwachen.