Mikrocontroller: Einfache Automatisierung im Internet of Things

Digitales Business

Digitales Business

Datum 11.06.2022
Lesezeit 7 Min.

Mikrocontroller: Einfache Automatisierung im Internet of Things

Von der Computermaus bis zum Roboter-Arm: In immer mehr Geräten und Maschinen übernehmen Mikrocontroller wichtige Aufgaben von der Sensorabfrage bis hin zur Kommunikation. Auch im Internet of Things (IoT) sind sie weit verbreitet. Was macht die Mikrocontroller-Technik so erfolgreich und wie nutzen Sie deren Stärken für Ihr eigenes Unternehmen?

Mikrocontroller sind die weniger bekannten Geschwister der Mikroprozessoren. Doch nicht nur in der Consumer-Elektronik übernehmen sie immer mehr Aufgaben klassischer Prozessoren. Weil sie preisgünstig und kompakt sind, kommen sie überall dort zum Einsatz, wo andere Steuerungen zu aufwendig oder zu groß sind. Ihr breites Einsatzspektrum und ihre einfache Programmierbarkeit eröffnen den smarten Winzlingen immer neue Anwendungsfelder – auch im Internet of Things. Und das wächst rasant. Mit rund 75 Milliarden Maschinen und Geräten im IoT bis 2025 rechnet etwa das Statistikportal Statista.

 

Was ist ein Mikrocontroller?

Ein Mikrocontroller (manchmal auch Microcontroller, MCU oder Ein-Chip-System) ist ein programmierbarer, digitaler Prozessor. In seinem Gehäuse befinden sich zusätzlicher Programm- und Arbeitsspeicher (RAM) sowie weitere Schaltkreise für die Ein- und Ausgabe und zur Ansteuerung von Peripheriegeräten. Häufig ist auch noch eine Unterstützung für verbreitete Bus-Systeme wie USB, Ethernet oder I²C vorhanden.

Aufgrund ihres großen Einsatzspektrums und ihrer geringen Kosten sind Mikrocontroller in fast jeder Form von Endgeräten und Peripherie anzutreffen. In der Computertechnik beispielsweise in Druckern, Mäusen, Hubs und Ladegeräten. Als sogenannte Embedded Systems (Eingebettete Systeme) werden Mikrocontroller aber auch als Steuerungen in vielen anderen technischen Geräten, etwa in der Medizintechnik, in der Anlagenüberwachung oder im Automobilbau (Infineon TriCore, NXP S32K3) verbaut.

 

Häufig genutzt für Spezialaufgaben

Mikrocontroller sind inzwischen weiter verbreitet als Mikroprozessoren (CPU). Während klassische Prozessoren in Computern sehr unterschiedliche Aufgaben erfüllen können, haben Mikrocontroller meist genau eine Aufgabe, zum Beispiel Gerätesteuerung. So gibt es beispielsweise in vielen aktuellen Kraftfahrzeugen Mikrocontroller, die jeweils nur eine einzige Komponente steuern und überwachen – wie etwa das Antiblockiersystem (ABS), den Parkassistenten, das Notruf-System oder die Telematik.

In der Regel führen Mikrocontroller hierbei nur ein einziges Programm aus, das sich in einer Endlosschleife wiederholt. Der Controller einer optischen Computermaus liest beispielsweise ununterbrochen die Werte seiner Optik aus, die an der Unterseite verbaut ist. Hieraus errechnet er die eigentliche Bewegung der Maus auf der Tischoberfläche und sendet diese Information bei jeder Wertänderung  per Bluetooth an den Computer, an den die Maus angeschlossen ist.

 

atom

Narrowband-IoT und LTE-M: Konnektivität im IoT-Umfeld

Narrowband-IoT und LTE-M: Konnektivität im IoT-Umfeld

Ganz gleich, wo Sie sich aufhalten: Mit Narrowband-IoT und LTE-M gelingt Maschinenkommunikation auch unter schwierigen Bedingungen. Und das bei besonders geringem Stromverbrauch und somit langen Akkulaufzeiten.

  • Narrowband-IoT sorgt für beste M2M-Netzabdeckung
  • Über LTE-M lassen sich auch Sprachdaten übertragen
  • Auch in Kellern oder entlegenen Gebieten einsetzbar

 

Anwendung von Mikrocontrollern

Dank ihrer leichten Programmierbarkeit sind Mikrokontroller ideal für die Automatisierung ganz individueller Aufgaben. Mit einem Mikrocontroller können Sie sich beispielsweise sehr einfach eine Klimasteuerung für Ihr Firmengebäude erstellen. Dabei überwacht ein Controller über seine Eingänge mehrere Temperatursensoren in Ihren Innenräumen. Über- oder unterschreiten die Temperaturen bestimmte Grenzwerte, aktiviert der Mikrocontroller über seine Ausgänge per Ethernet oder WiFi Ihre Klima- oder Heizungsanlage.

Oder der Mikrocontroller öffnet im Sommer die Oberlichter, die er bei Regenwetter automatisch wieder schließt, sofern Sie hierfür Regensensoren verbaut haben. Außerhalb der Geschäftszeiten und am Wochenende aktiviert der Mikrocontroller selbsttätig die Regulierung Ihrer Heizung. Der US-amerikanische Technologiehersteller Texas Instruments hat beispielsweise mit seiner Mikrocontroller-Plattform SimpleLink ein entsprechendes Baukastensystem entwickelt.

 

Aufbau eines Mikrocontrollers

Verbreitete Mikrocontroller

Bekannte Mikrocontroller-Typen sind die in vielen Arduinos verbauten Chips der Familie Microchip AVR (früher: Atmel AVR), der ESP32 und der ESP ESP8266 von Espressif, der PICmicro von Microchip Technology sowie der MSP430 von Texas Instruments. Auch die Kinetis K-Series von Freescale Semiconductor (früher: Motorola) erfreut sich großer Beliebtheit, ebenso wie die zeitlose MCS-51-Familie von Intel mit ihren vielen Abkömmlingen auch von Drittherstellern. Besonders im Automobilbau und in der Industrie sind die über 200 Varianten des 8-Bit-Mikrocontrollers Motorola 68HC05 und seiner Nachfolge-Generationen Motorola 68HC08 und Freescale S08 seit langer Zeit eine feste Größe mit mehreren Milliarden verkauften Exemplaren. Auch auf Basis der einst von Acorn RISC Machines entwickelten ARM-Architektur gibt es ARM-Mikrocontroller. Bekannt ist hier beispielsweise der StrongARM-Mikrocontroller.

Video: YouTube / The Fearless Engineer (E-Technik & Programmieren)

 

Unterschiede zwischen Mikrocontrollern, Mikroprozessoren und sonstigen Systemen wie System-on-a-Chip

Die technische Abgrenzung zwischen Mikroprozessoren und Mikrocontrollern ist schwierig. Die Übergänge sind oft fließend. Ein Mikroprozessor für einen Computer oder Server am Arbeitsplatz wird meist in aktueller 32- oder 64-Bit-Technologie hergestellt. Er verfügt über mehrere Rechenkerne und ist hoch getaktet. Dadurch ist er viel leistungsfähiger als die meisten Mikrocontroller, die oft auf älteren Architekturen basieren. Dafür fehlen beim Mikroprozessor wichtige Funktionen, die bei Mikrocontrollern bereits auf dem Chip integriert sind. Hierzu zählen beispielsweise Speichercontroller für den direkten Zugriff auf den Arbeitsspeicher.

Ein Mikroprozessor befindet sich üblicherweise auf einer Hauptplatine. Dort stehen ihm spezialisierte Chips zur Seite, zum Beispiel für das Ansteuern der verschiedenen Speicherarten und der Peripherie. Für die Grafikausgabe gibt es meist einen eigenen Prozessor, den Grafikprozessor (GPU) auf der Hauptplatine oder auf einer Grafikkarte. Der eigentliche Mikroprozessor ist technisch hoch spezialisiert und kann seine primären Aufgaben deshalb umso schneller abarbeiten.

Viele Mikrocontroller basieren noch auf älteren 8- oder 16-Bit-Mikroprozessoren, deren Architektur um zusätzliche Schaltkreise auf den Chips erweitert wurde. Dadurch kommen Mikrocontroller ohne Hauptplatine aus und sind trotzdem erheblich preisgünstiger als aktuelle Hochleistungsmikroprozessoren. Dafür ist ihre interne Rechenleistung allerdings auch geringer. Sie sind beispielsweise nicht geeignet für Anwendungen mit aufwendiger Grafikausgabe oder künstlicher Intelligenz. Inzwischen kommen allerdings auch vermehrt Systeme in 32-Bit-Technologie auf den Markt, wie beispielsweise der ESP8266 von Espressif oder die M2000-Familie von Texas Instruments.

Eine Sonder- oder Zwischenform ist das sogenannte System auf einem Chip (System-on-a-Chip, kurz: SoC). Es vereint ähnlich viele Funktionen wie ein Mikrocontroller in einem Gehäuse, basiert aber auf neuester Mikroprozessortechnik mit vielen hochintegrierten Rechenkernen. In einem SoC sind zahlreiche Baugruppen einer Hauptplatine – darunter beispielsweise Grafikprozessor, Arbeitsspeicher und bestimmte Eingabe- und Ausgabe-Bausteine, etwa für den Mobilfunk oder die Netzwerk-Kommunikation. Die hohe Integration aller Komponenten spart Energie – einige SoC verfügen  hierfür über nur 4 nm breite Leiterbahnen. Das ist besonders für mobile Geräte von Vorteil. Durch ihre aufwendige Herstellung sind SoC meist erheblich teurer als Mikrocontroller und kommen daher nur in hochpreisiger Hardware zum Einsatz.

SoC kommen meist dort zum Einsatz, wo es auf hohe Leistungsfähigkeit und kompakte Bauformen ankommt, beispielsweise in Smartphones und Tablets. Einige Systeme gibt es aber auch in gängigen Notebooks und Desktoprechnern. So nutzt Apple sein SoC M1 einerseits im MacBook Pro und iMac Mini, aber auch in den Tablets iPad Pro und iPad Air.

 

Unterschiede zu Ein-Platinen-Computern

Wesentlich einfacher ist die Abgrenzung zwischen Mikrocontrollern und Ein-Platinen-Computern (englisch: Single Board Computer, kurz: SBC) wie dem Raspberry Pi, dem Banana Pi oder dem Asus Tinker Board. Hierbei handelt es sich um voll funktionsfähige Rechner auf einer einzigen, kompakten Platine. Auf dieser Platine befinden sich meist auch leistungsfähige Massenspeicher und Ein-/Ausgabe-Komponenten. Es fehlen aber meist die Steckplätze für Erweiterungskarten, wie sie auf größeren Hauptplatinen in PCs vorkommen.

Ein-Platinen-Computer besitzen meist spezialisierte Grafikprozessoren und unterstützen Videostandards wie HDMI. Deshalb sind Ein-Platinen-Computer beispielsweise als Video-Server in Netzwerken sehr beliebt. Sie kommen aber auch als einfache Desktop-Computer mit Tastatur und Bildschirm zum Einsatz. Über die Anbindung per Narrowband-IoT sind Ein-Platinen-Computer im Industrial Internet of Things vielfältig einsetzbar – genau wie Mikrocontroller.

 

Hardware

Mikrocontroller gibt es in sehr unterschiedlichen Bauformen: zum Beispiel als Chip im DIL-Gehäuse mit zwei seitlichen Pin-Reihen. Insbesondere 16- und 32-Bit-Mikrocontroller werden wegen ihrer höheren Pin-Anzahl bevorzugt im quadratischen QFP-Format mit Beinen an allen vier Seiten gefertigt. Beispiele sind der ESP32 oder sein Nachfolger, der ESP8266 von Espressif. Besonders kleine Modelle wie der Kinetis KL03 messen dabei nur wenige Quadratmillimeter.

Viele Mikrocontroller werden bereits auf einer fertigen Platine ausgeliefert. Diese besitzt meist Lötkontakte oder Schraubanschlüsse für die digitalen und analogen Ein- und Ausgänge des Controllers. Außerdem verfügt sie in der Regel über einen Quarz für die Taktung und einen Reset-Taster sowie LED für die Anzeige des Betriebszustandes. Die Größe der Platinen variiert stark – auch in Abhängigkeit davon, wie viele Anschlüsse sie jeweils besitzen. Die Digispark-Platine in der Revision 3.0 ist gerade einmal so groß wie ein Daumennagel – und bietet trotzdem einen USB-Anschluss und Bohrungen für sechs I/O-Pins.

 

Programmierschnittstelle und Spannungsversorgung

Auf eine Platine aufgelötete Mikrocontroller haben in der Regel bereits Anschlüsse für die Spannungsversorgung, zum Beispiel in Form von Hohlstecker-Buchsen oder als VCC- und GNC-Pins. Die eigentliche Programmierung erfolgt häufig über den USB-Anschluss. Für Chips ohne Platine benötigen Sie entsprechende Programmierplatinen mit einem sogenannten Nullkraftsockel zur Aufnahme der integrierten Schaltkreise (IC).

Ein vorhandener USB-Anschluss kann auch als Stromanschluss dienen. Gängige Mikrocontroller benötigen eine dauerhafte Versorgung mit 3,3 bis 5 Volt Gleichspannung. Der Digispark beispielsweise verträgt dank seines integrierten Spannungsreglers aber auch bis zu 35 Volt Eingangsspannung.

 

IoT-Plattform und Device Management

IoT-Plattform und Device Management

Mit Vodafone verwalten Sie Ihre SIM-Karten und IoT-Geräte. Jederzeit und auf der ganzen Welt. Nutzen Sie die IoT-Plattform als leistungsfähiges Self-Service-Tool zum Monitoring Ihrer SIM-Karten, Verbindungen und Services.

  • Globale IoT-Plattform
  • Integrated M2M-Terminals
  • Globale SIM-Karte

 

Schnittstellen

An den Ein- und Ausgängen Ihres Mikrocontrollers können Sie Sensoren, Aktoren oder Kommunikationsmodule anschließen oder anlöten, zum Beispiel für WLAN, Bluetooth, GSM oder Narrowand-IoT. Für einige Mikrocontroller-Platinen wie den Arduino oder die D1-Boards mit ESP8266 gibt es sogenannte Shields. Das sind Aufsteck-Platinen, deren Stiftleisten Sie einfach in die entsprechenden Buchsenleisten der Controller-Platine stecken und so ohne Verlöten kontaktschlüssig verbinden.

Die Belegung der Pins Ihres Mikrocontrollers sehen Sie in der Regel aufgedruckt auf der Platine. Einige Pins sind je nach Modell mehrfach belegt. Beim Arduino definieren Sie bestimmte Anschlüsse beispielsweise über den pinMode()-Befehl wahlweise als Ein- oder Ausgänge. Größere Lasten an den Ausgängen können Sie über zusätzliche Opto-Koppler und Relais-Platinen schalten.

Möchten Sie mehr Peripherie-Geräte oder Aktoren steuern, als Ihr Mikrocontroller Ausgänge hat, können Sie diese über Bus-Systeme aneinanderreihen. Verbreitet ist hierfür beispielsweise der I²C-Bus oder auch der im Automobilbau häufig genutzte CAN-Bus.

Video: YouTube / F.M.H. Studios

 

Verwendete Programmiersprachen

Für die Mikrocontroller-Programmierung gibt es zahlreiche quelloffene Programmierumgebungen (Integrated Development Environment, kurz: IDE) und Betriebssysteme. Mikrocontroller arbeiten wie Mikroprozessoren intern mit Maschinensprache. Für die meisten Systeme gibt es Compiler, die das Programmieren in verschiedenen, meist vereinfachten C-Dialekten erlauben. Aber es gibt inzwischen auch Programmierumgebungen für Basic und MicroPython. Da viele Mikrocontroller auf älterer Prozessor-Hardware basieren, gibt es sogar IDE für Sprachen wie Ada und Forth. Speziell für PICmicro wurde die Sprache JAL (Just Another Language) entwickelt.

Ein Mikrocontroller-Programm kann neben Ein- und Ausgabebefehlen auch Verzweigungen und bedingte Schleifen enthalten. Damit können Sie in der Praxis sehr komplexe Steuerungs- und Überwachungs-Aufgaben automatisieren. Trotzdem ist die Programmierung sehr leicht zu erlernen. Daher sind Mikrocontroller in Schule und Ausbildung weit verbreitet und werden auch gerne für den Bau von Prototypen genutzt. Für den Arduino gibt es in den einschlägigen Foren frei verfügbare Arduino-Projekte mit Bauanleitungen und Programmen (Sketches) für viele Einsatzzwecke. Aber auch andere Mikrocontroller-Projekte sind im Internet zu finden.

Video: YouTube / eHaJo

 

Energieeffizienz

Mikrocontroller sind im Vergleich sehr energieeffizient. Weil sie in der Regel nur grundlegende Berechnungen ausführen und niedrig getaktet sind, kommen sie im Unterschied zu vielen Mikroprozessoren und insbesondere Grafikprozessoren ohne aktive oder passive Kühlung aus. Modelle mit 16 oder 32 Bit haben üblicherweise einen etwas größeren Energieverbrauch als solche mit 8 Bit. Aber auch hier gibt es Ausnahmen: Der MSP430 von Texas Instruments ist zwar ein 16-Bit-System, kommt aber dank seiner hohen Energieeffizienz oft in Geräten mit Langzeitbatterie zum Einsatz, etwa in Blutdruckmessgeräten oder Datenloggern.

 

Echtzeitfähigkeit

Ein großer Vorteil von Mikrocontrollern ist ihre Echtzeitfähigkeit. Obwohl Mikrocontroller in der Regel über vergleichsweise wenig Rechenleistung verfügen, führen sie ihre Berechnungen immer zeitnah durch, da sie zu keinem Zeitpunkt durch andere Aufgaben blockiert werden. Das ist beispielsweise in sicherheitsrelevanten Systemen sehr wichtig: Ein ausschließlich für die Überwachung des ABS in Kraftfahrzeugen zuständiger Mikrocontroller überwacht kontinuierlich die Bremssensoren und kann bei Bedarf zeitnah eingreifen. Ein zentraler Steuercomputer für das Gesamtsystem Auto hingegen könnte im entscheidenden Moment durch parallel ablaufende Berechnungen für das Navigationssystem oder das Entertainment blockiert werden. Daher übernehmen Mikrocontroller häufig zeitkritische Aufgaben.

 

Sicherheit

2018 berichtete Kaspersky Lab, ein Hersteller von Antiviren-Software, von dem Diebstahl von Kundendaten aus einem Spielcasino. Hacker hatten hierbei über ein Aquarienthermometer in der Lobby des Casinos einen Zugang in dessen internes Netzwerk gefunden.

Auch für Mikrocontroller besteht also eine grundsätzliche Gefahr durch Schadsoftware. Einige Mikrocontroller bieten deshalb per Hardware angelegte Sicherheitsfunktionen wie einen Bootloader-Schutz gegen das Einspielen von Malware. Andere Controller für den industriellen Einsatz im IioT wie etwa die RX65N/RX651-Serie von Renesas sichern ihren mobilen Datenverkehr mittels zusätzlicher Transportverschlüsselung per AES, 3DES, SHA oder TRNG.

 

Die richtige Auswahl treffen – diese Modelle gibt es

Das Angebot an Mikrocontrollern ist groß. Einige Modelle sind in bestimmten Disziplinen sehr gut, aber keine Gerätebaureihe ist in allen Bereichen führend. Daher sollten Sie bei Ihrer Entscheidung für einen Mikrocontroller zuerst die folgenden Fragen klären. Damit können Sie das für Sie und Ihre Einsatzzwecke am besten geeignete System finden.

 

Wie wichtig ist Ihnen eine hohe Systemleistung des Mikrocontrollers?

Geräte, die auf aktuellen 32-Bit-Mikroprozessoren basieren, sind meist schneller als ältere Modelle, die intern noch mit 8 Bit arbeiten. Achten Sie beim Blick auf das Datenblatt neben der Datenbus-Breite aber auch auf weitere Leistungsdaten wie die interne Taktrate und die Größe und Art des verbauten Speichers.

Mit dem Wandel zur Industrie 4.0 steigt der Bedarf an Hochleistungs-Mikrocontrollern, die wie moderne SoC über Mehrkernprozessoren verfügen und mit hohen Taktraten arbeiten. Hier setzt beispielsweise Texas Instruments mit Sitara AM2x an oder STMicroelectronics mit Teilen seiner STM32-Familie.

 

Suchen Sie ein preisgünstiges System, mit dem Sie sehr leicht Prototypen bauen können?

Für Mikrokontroller wie den Arduino oder die ESP32-/ESP8266-Reihe gibt es im Handel preisgünstige, vorkonfektionierte Zubehörmodule, speziell für Mikocontroller-Anfänger, die die Programmierung erlernen möchten. Das Angebot reicht von Sensoren und Aktoren über Schalt-Relais bis hin zu Kommunikationsmodulen mit GSM, WLAN, NFC oder Bluetooth. Damit können Sie sehr schnell eigene Prototypen im Baukastensystem erstellen. Auch Bauanleitungen und Programme für diese Systeme finden Sie in großer Zahl im Netz.

 

Benötigen Sie Mikrocontroller für Systeme ohne externe Spannungsversorgung?

Benötigen Sie Mikrocontroller für batteriegespeiste Systeme? Größere Rechenleistung geht in der Regel auch mit höherem Energieverbrauch einher. 16-Bit-Systeme arbeiten schneller als 8-Bit-Systeme, konsumieren aber auch mehr Energie. Daher können Sie durch die Wahl stromsparender Modelle die Intervalle zwischen Batteriewechseln deutlich verlängern. Bedenken Sie auch, dass die Datenübertragung per WLAN oder Mobilfunk mehr Strom benötigt als der Datenaustausch per Bluetooth oder NFC.

 

Welche Sicherheitsstandards sollte die Technik erfüllen?

Nicht alle Mikrocontroller sind gegen Malware und Angriffe über das Netz gleichermaßen gut geschützt. Wollen Sie Geräte in Ihr Firmennetz einbinden, sollten Sie die Technik daher auch unter dem Sicherheitsaspekt auswählen, um keine Einfallstore für Schadsoftware zu öffnen. Vergleichen Sie die Sicherheitsfunktionen der jeweiligen Hardware.

 

Wie robust soll die Technik sein?

Produktionssysteme stellen hohe Anforderungen an Langlebigkeit und Ausfallsicherheit. Einige im Handel verfügbare Komponenten sind eher für den Bau von Prototypen oder für den Heimanwenderbereich gedacht. Bei der Robustheit ihrer Steckverbindungen oder bei der Wärmeabfuhr im Dauerbetrieb zeigen sie hingegen Schwächen. Achten Sie daher auch auf die Qualität der verbauten Komponenten.

Viele Hersteller haben deshalb eigene Mikrocontroller-Baureihen für den industriellen Einsatz im Programm, beispielsweise Infineon mit seiner XMC-Familie oder Toshiba mit seinen Serien TXZxA+ und TXZxE+ speziell für die Maschinensteuerung.

 

Wie sieht die Ersatzteilversorgung aus?

Manche Hersteller fertigen ihre Mikrocontroller-Baureihen mit leichten Modifikationen seit über 40 Jahren, beispielsweise die Motorola mit den 68H-Abkömmlingen oder Intel mit seiner MCS-51-Familie. Auch Microchip AVR, ESP32/ESP8266 und PICmicro sind inzwischen weit verbreitet. Hier werden Sie voraussichtlich noch lange Support und Ersatzteile erhalten. Andere Mikrocontroller-Baureihen haben nur eine kurze Lebenszeit und werden nur in kleinen Stückzahlen gefertigt. Auch dies sollten Sie bei Ihrer Entscheidung berücksichtigen.

 

Wie gut sind die einzelnen Mikrocontroller für das Internet of Things geeignet?

Über entsprechende Peripherie-Bausteine können Sie heute alle verfügbaren Mikrocontroller via WLAN, GSM oder Narrowband-IoT mit dem Internet of Things verbinden. Einige Baureihen bringen die entsprechende Technik bereits auf dem eigenen Chip mit. Das reduziert den Programmieraufwand und hilft Ihnen, Ihre Baugruppen klein und schlank zu halten.

 

Jetzt mit IoT Easy Connect durchstarten

Jetzt mit IoT Easy Connect durchstarten

Zwei sorgenfreie IoT-Prepaid-Tarife ermöglichen Ihr eigenes IoT-Projekt auf Basis unseres Hochleistungsnetzes:

  • IoT Easy Connect 2G/4G für hohe Datenraten
  • IoT Easy Connect 2G/NB-IoT/LTE-M für schwierige Bedingungen

 

Internet of Things: So vernetzen Sie Controller

Für die Steuerung und Überwachung von Maschinen und Geräten bieten Mikrocontroller viele Vorteile. Dank ihrer Echtzeitfähigkeit sind sie sehr zuverlässig. Ihr geringer Stromverbrauch macht sie besonders für mobile Geräte und Sensoren interessant. In eingebetteten Systemen arbeiten sie immer nah an der zu überwachenden oder zu steuernden Technik. So funktionieren sie beim Edge Computing in Umgebungen mit temporär schlechter Netzanbindung auch dann noch zuverlässig, wenn es zu Verbindungsabbrüchen kommt.

Mit Mikrocontrollern als Access Points und Datenknoten können Sie aber auch bestehende Netzwerke erweitern, beispielsweise ein vorhandenes WLAN oder 5G-Campus-Netz, das die Geräte Ihres IIoT verbindet.

Mikrocontroller sind wertvolle Bausteine des Internet of Things, die sich gut mit weiteren Technologien ergänzen, etwa dem Distributed-Multi-Access-Edge-Computing, das Funktionen der künstlichen Intelligenz (KI) am Rand von Netzen bereitstellt. Mikrocontroller können hier per Mobilfunk- oder WLAN-Verbindung ihre Sensorwerte an eine Edge KI übermitteln. Diese wertet die Daten dann aus und liefert die Ergebnisse zurück an die Controller.

So kann beispielsweise ein Mikrocontroller in einem Zugangssystem Kamerabilder oder andere biometrische Daten an eine KI übertragen. Diese prüft dann, ob diese Daten zu Personen mit Zugangsberechtigung gehören. Ist dies der Fall, sendet sie eine entsprechende Freigabe an das Zugangssystem, das wiederum die jeweilige Tür öffnet.

Aber auch autonome Fahrzeuge können ihre Mikrocontroller mit eine Edge KI verbinden. So erhalten sie Informationen über Verkehr, Wetter und ihren Zustand – und können sie dann von der künstlichen Intelligenz auswerten lassen.

Ein weiteres Einsatzgebiet für Mikrocontroller ist das Energie- und Gebäudemanagement. Per Mikrocontroller können Sie Verbrauchsmessgeräte, Temperaturfühler, Infrarotkameras und andere Sensoren per WLAN oder Mobilfunk verknüpfen und Ihr IIoT für ein effizientes Energiemanagement nutzen. Damit sparen Sie Ressourcen und somit auch Kosten.

Das Internet of Things eröffnet also viele neue Anwendungsfelder für die ohnehin schon sehr vielseitige Technik der Mikrocontroller.

 

Mikrocontroller in der Übersicht

  • Mikrocontroller kommen in zahlreichen Gerätesteuerungen als Embedded Systems zum Einsatz.
  • Mikrocontroller unterscheiden sich von Mikroprozessoren, SoC und Ein-Platinen-Computern.
  • Auf dem Markt gibt es zahlreiche Baureihen von älterer, günstiger 8-Bit-Technologie bis hin zu schnellen 32-Bit-Systemen.
  • Jede Mikrocontroller-Familie hat ihre besonderen Stärken und Eigenarten.
  • Mikrocontroller sind wichtige Komponenten im Internet of Things. Über verschiedene Funk- und Mobilfunk-Standards verbinden sie sich untereinander, mit dem Firmen-Netzwerk oder der Cloud.

 

Setzen Sie in Ihrem Unternehmen auf Mikrocontroller, um Standardaufgaben zu automatisieren? Welche Modelle verwenden Sie und welche Erfahrungen haben Sie damit gemacht? Lassen Sie uns in den Kommentaren an Ihren Erfahrungen teilhaben.


Ihre Digitalisierungs-Berater:innen für den Mittelstand

Sie haben Fragen zur Digitalisierung? Unser Expert:innen-Team hilft Ihnen kostenlos
und unverbindlich im Chat (Mo.-Fr. 8-20 Uhr). Oder am Telefon unter 0800 5054512

Kommentare

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

Facebook Twitter WhatsApp LinkedIn Xing E-Mail