Stand: 18.11.2024
Mikrocontroller
Mikrocontroller sind leistungsfähige, kompakte, programmierbare hochintegrierte digitale Schaltungen. Microcontroller enthalten einen Prozessor und alle benötigten Bausteine wie Speicher, Zeitgeber, digitale / analoge Ein- und Ausgabegeräte, usw. Alle Komponenten sind dabei auf einem Chip, deshalb bezeichnet man den Mikrocontroller auch als Ein-Chip-Mikrorechner (SoC). Beispiele für Microcontroller sind ESP8266, ESP32, Atmega328, Attiny84 (ein besonders einfacher und stromsparender Microcontroller), Raspberry Pico mit dem RP2040.
Ein Mikrocontroller hat folgende typische Eigenschaften: Er besitzt einen Programmspeicher (früher ROM, EPROM, EEPROM, heute FLASH) und einen Datenspeicher (RAM), eine Verarbeitungseinheit (CPU), (viele) digitale Eingabe- / Ausgabe- Ports (GPIO), oft analoge Eingabeports (ADC), einen oder mehrere Zeitgeber, Kommunikationsbausteine (COM, UART,…), manchmal auch spezielle Bausteine für besondere Aufgaben, z.B. LCD-Treiber.
Microcontroller werden mit einer speziellen abgespeckten Python Variante oder mit einer C-ähnlichen Sprache mit der Arduino-IDE programmiert.
SD-Karte
Eine SD-Karte (Secure Digital Card) ist ein Speichermedium, das in vielen elektronischen Geräten verwendet wird. SD-Karten gibt es in verschiedenen Formfaktoren, darunter die Standard-SD-Karte, die Mini-SD-Karte und die Micro-SD-Karte. Eine SD Karte benötigt i.d.R. ein Lesegerät im Gegensatz zum USB-Stick, der lediglich einen USB-Anschluss benötigt.
Eine SD-Karte kann über SPI direkt von einem Microcontroller über die GPIO angesprochen werden.
Die Haltbarkeit von Flash-Speichermedien wie SD-Karten (und auch USB Sticks) ist begrenzt und wird in Schreibzyklen gemessen. Ein Schreibzyklus bezieht sich auf das vollständige Überschreiben aller Daten auf dem Speichermedium. Die Qualität des Flash-Speichers und die verwendete Technologie können die Haltbarkeit erheblich beeinflussen. MLC (Multi-Level Cell) und SLC (Single-Level Cell) NAND-Speicher sind tendenziell haltbarer als TLC (Triple-Level Cell) NAND, da sie eine höhere Anzahl von Schreibzyklen unterstützen.
Beim Einsatz von SD-Karten in IoT-Devices sollte darauf geachtet werden, dass die Anzahl der Schreibzugriffe minimiert wird. Ebenso ist zu verhindern, dass während eines Schreibzugriffs die Versorgungsspannung ausfällt. Eine SD Karte ist kein Safe.
Raspberry Pi
Raspberry Pi ist der Name einer Reihe von Einplatinencomputern, die von der Raspberry Pi Foundation hergestellt werden. Die Raspberry Pi Foundationeiner ist eine britischen Wohlfahrtsorganisation, die sich zum Ziel gesetzt hat, Menschen den Umgang mit Computern und den Zugang zur Computerausbildung zu erleichtern. Insbesondere Schulen, auch in Entwicklungsländern, setzen auf den Raspberry Pi als „Einsteigercomputer“.
Der Raspberry Pi kam 2012 auf den Markt und wurde seitdem in mehreren Versionen und Varianten veröffentlicht. Der ursprüngliche Pi hatte eine Single-Core-CPU mit 700 MHz und nur 256 MB RAM. Das neuere Modell hat eine Quad-Core-CPU mit über 1,5 GHz und 4 GB RAM. Der Preis für z. B. den Raspberry Pi Zero liegt bei unter 15€. Der Raspberry Pi ist somit ein sehr preiswerter Computer.
Auf dem Raspberry läuft ein speziell angepasstes Linux. Er bietet auch eine Reihe von digitalen Anschlüssen zum Experimentieren, die GPIO-Pins (General Purpose Input/Output). Damin können Sie elektronische Komponenten für Physical Computing steuern und das Internet der Dinge (IoT) erkunden.
Die Standard-Programmiersprache für Experimente mit dem Raspberry Pi ist Phyton.