{"id":70,"date":"2019-12-01T15:23:18","date_gmt":"2019-12-01T14:23:18","guid":{"rendered":"http:\/\/slengo.de\/?page_id=70"},"modified":"2019-12-01T15:23:19","modified_gmt":"2019-12-01T14:23:19","slug":"die-technik-teil-1-der-prozessor","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/slengo.de\/?page_id=70","title":{"rendered":"Die Technik Teil 1: Der Prozessor"},"content":{"rendered":"\n<p>Viele Bastler oder Hobbyisten die sich heute als Maker bezeichnen fragen sich, \u201eWo fange ich an?\u201c, \u201eF\u00fcr welche CPU entscheide ich mich\u201c? Wenn man wirklich seinen Garten mit Sensorik ausstatten m\u00f6chte, oder sein Eigenheim steuern, dann sollte man sich mit dieser Frage etwas l\u00e4nger besch\u00e4ftigen.<\/p>\n\n\n\n<p>Es gibt hier zahlreiche Wege. Man kann am Ende alles mischen und es zur Funktion bringen, zur Not mit jeder Menge herunter geladenen Code aus jeder Menge Foren. Aber wenn mann damit seine Rasenbew\u00e4sserung steuern m\u00f6chte, dann k\u00f6nnte es sein, dass man schnell zu einem ertr\u00e4glichen Reisfeld gelangt und seinen Monatslohn direkt an die Wasserwerke \u00fcberweisen sollte. Ob das dann der Ertrag f\u00fcr den Reis wieder wett macht?<\/p>\n\n\n\n<p>Also etwas nachdenken sollte man sich und seiner Flora schon g\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n<p>Wie sieht nun ein kleines \u201eRechnersystem\u201c mit dem man sich Gartenarbeit bequem abnehmen lassen kann?<\/p>\n\n\n\n<p>F\u00fcr die Hardware sehe ich hier eine klare Verteilung:<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Outdoor:<\/strong>&nbsp;Sensoren, die stromsparend Feuchte, Temperaturen usw. messen. Aktoren, die die Ventile f\u00fcr das Sprengwasser \u00f6ffnen und schlie\u00dfen.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Indoor:<\/strong>&nbsp;Die Steuereinheiten, die Daten von s\u00e4mtlichen Sensoren abholen und damit die Aktoren steuern. Wetterger\u00fcchte und Warnungen vor Unwettern werden gleich mit verarbeitet.<\/p>\n\n\n\n<p>Die Outdoor Technik ist m\u00f6glichst klein und stromsparend. Die Indoortechnik darf schon etwas Energie verbrauchen muss aber g\u00fcnstig, lautlos und effizient ihr Werk verrichten und m\u00f6glichst noch Licht und Heizung im Haus mitsteuern.<\/p>\n\n\n\n<p>F\u00fcr die Indoortechnik eignet sich hervorragend ein&nbsp;<em>RaspberryPi<\/em>. Dieser l\u00e4sst sich ohne Probleme mit s\u00e4mtlicher drahtloser Technologie ausstatten (darauf gehe ich in einem sp\u00e4teren Artikel ein), macht die Stromrechnung nicht fett und das Konto nicht leer. Eines sei jedoch erw\u00e4hnt, der RaspberryPi ist nicht Anf\u00e4nger kompatibel! Es gibt viele Homeautomation Projekte, die man direkt von einem Git-Server schleckern kann und die sich dann auch mit etwas Gl\u00fcck und dem gleichen Setup wie der Blogger zum laufen bringen lassen.<\/p>\n\n\n\n<p>Jeder, der also in diese Welt einsteigen m\u00f6chte, sollte sich dar\u00fcber im Klaren sein. Mit runterladen und einem Klick ist es nicht getan, man sollte zumindest den Willen haben zu verstehen, was da passiert, hin und wieder mal ein Skript schreiben, dass die Technik steuert und die Daten sammelt. Am Ende macht das sogar Spass und man lernt eine Menge.<\/p>\n\n\n\n<p>W\u00e4hrend der RaspberryPi aus meiner Sicht inh\u00e4usig alles andere in den Schatten stellt und wirklich alles bietet, was man ben\u00f6tigt und es eine riesige Gemeinschaft an Gleichgesinnten gibt, sind die \u00e4u\u00dferen Sensoren und Aktoren etwas sp\u00e4rlich beschrieben und im Netz eher misshandelt als behandelt. Dabei ist gerade die Technik in den Au\u00dfenger\u00e4ten sehr einfach.<\/p>\n\n\n\n<p>Prozessor, Sensor, Wirelessmodul und eine Batterie. Fertig. Nun gut, einfach alles zu kaufen und in ein Leergeh\u00e4use zu sch\u00fctten bringt es auch nicht, aber fast.<\/p>\n\n\n\n<p>Heute geht es um den Prozessor. Es gibt unz\u00e4hlige CPUs (<strong>C<\/strong>entral&nbsp;<strong>P<\/strong>rozessing&nbsp;<strong>U<\/strong>nit) am Markt ich m\u00f6chte hier die AVRs und ARM Prozessoren n\u00e4her er\u00e4hnen. Gegen PIC habe ich eine unbegr\u00fcndete Abneigung und werde kein weiteres Wort dar\u00fcber verlieren.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>AVR<\/strong><\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"alignright\"><a href=\"http:\/\/gartennerd.de\/wp-content\/uploads\/2017\/04\/avrschaltung.jpg\"><img decoding=\"async\" src=\"http:\/\/gartennerd.de\/wp-content\/uploads\/2017\/04\/avrschaltung-300x186.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-33\"\/><\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>Der AVR, ein Urgestein unter den Prozessoren, ist schon durch den Arduino sehr beliebt geworden. Er ist bei Weitem auch sehr viel einfacher zu bearbeiten als ein ARM Prozessor. Es gibt auf dem Markt viele AVR Prozessoren in Dual Inline Packages DIP Geh\u00e4usen, die sich in die beliebten Steckbretter stecken lassen oder auf Lochraster Platinen einfach verdrahten lassen.<\/p>\n\n\n\n<p>Die abgebildete Schaltung diente dazu etwas mit LC Displays und Tasten zu experimentieren und war schnell an einem Nachmittag zusammengel\u00f6tet. Als Herz der Schaltung schl\u00e4gt ein ATMEGA644 AVR mit 20 MHz Takt. Der ist schon viel gr\u00f6\u00dfer, als f\u00fcr viele Sensoranbindungen ben\u00f6tigt.<\/p>\n\n\n\n<p>Man kann viele sch\u00f6ne Dinge mit dem AVR machen und sollte ohne Grund nicht andere Prozessoren verwenden. Der AVR ist f\u00fcr die Gartensensorik schnell und stromsparend genug. Es gibt kaum Sensoren oder Aktoren, die den AVR \u2013 in der richtigen Gr\u00f6\u00dfe gew\u00e4hlt \u2013 \u00fcberfordern w\u00fcrden. Man sollte in jedem Fall bei den 8-Bit AVRs bleiben. Alles, was Atmel (jetzt Microchip) in Richtung 32-Bit unternommen hat ist in irgend einer Weise und mit berechtigten Gr\u00fcnden gefloppt.<\/p>\n\n\n\n<p>F\u00fcr das Testen der Sensorik sollten man AVRs in der Darreichungsform als Arduino nutzen. Die Programmierung dieser Boards ist so einfach, dass man sie sogar einem Hamster beibringen k\u00f6nnte. Hat man keinen programmiert man eben selbst. Da es f\u00fcr fast alles Beispiele gibt, braucht man meist nicht viel mehr als zehn Zeilen Code, der zwischen den eigenen Ohren entstehen muss.<\/p>\n\n\n\n<p>[amazon_link asins=\u2019B008GRTSV6,B01IHCCKKK\u2018 template=\u2019ProductAd\u2018 store=\u2019wwwmilasode-21\u2032 marketplace=\u2019DE\u2018 link_id=\u20197795c069-23cd-11e7-a94c-1524f9c01eb0\u2032]<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"alignleft\"><a href=\"http:\/\/gartennerd.de\/wp-content\/uploads\/2017\/04\/arduinos.jpg\"><img decoding=\"async\" src=\"http:\/\/gartennerd.de\/wp-content\/uploads\/2017\/04\/arduinos-300x270.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-32\"\/><\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>Die Arduinos haben nur einen Nachteil, die Programme auf ihnen lassen sich kaum auf eine handverdrahtete Schaltung exportieren. Es gibt jedoch neben den im Bild gezeigten Arduinos auch Varianten, die eigentlich nur noch den AVR enthalten und sich Prima auch f\u00fcr kleine Sensoren verbauen lassen.&nbsp;&nbsp;Diese Arduinos mit einem ATmega328 (wie die gr\u00f6\u00dferen UNOs auch) werden unter dem Namen Arduino Pro Mini direkt aus China f\u00fcr 8,59 \u20ac f\u00fcr f\u00fcnf St\u00fcck !! \u00fcber Ebay vertrieben. Wer also einen Monat Zeit zum warten hat sollte sich das Schn\u00e4ppchen nicht entgehen lassen, zumal die ICs alleine in Deutschland schon teurer sind. Man muss nur bedenken, dass man einen billigen Programmieradapter dazu kaufen muss oder einen \u201erichtigen\u201c Ardunio zum programmieren verwendet.<\/p>\n\n\n\n<p>Ansonsten verwendet man zur Programmierung seiner Programme f\u00fcr den AVR in C, C++ oder Assembler das kostenlose AVR Studio, dass auch sehr schnellen Erfolg verspricht und tiefere Einblicke in den Prozessor erlaubt.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>ARM Cortex<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Der AVR ist eine eigene kleine Famile eines einzigen Herstellers, aber noch lange nicht vom Aussterben bedroht. Die ARM Architektur hingegen wird von vielen Herstellern verwendet und arbeitet mit 32 Bit Datenbreite genauso stromsparend, wie der AVR mit nur 8 Bit. Der ARM Prozessor ist also um ein vielfaches leistungsf\u00e4higer, was aber nicht wirklich ben\u00f6tigt wird. Es ist eben so wie mit den Autos, ein Nissan Micra ist in der Stadt genauso wendig wie ein Porsche 911, aber eben nicht so cool. Der Unterschied zwischen dem AVR und den ARM Derivaten ist aber Preislich kaum relevant, w\u00e4re sch\u00f6n, wenn das bei den besagten Autos auch so w\u00e4re.<\/p>\n\n\n\n<p>Es den ARM Prozessor leider nicht (kaum)&nbsp; in kleinen handlichen DIP Geh\u00e4usen. (Der LPC810 bildet hier eine r\u00fchmliche Ausnahme, der ich einen extra Artikel widmen werde.) Die Programmierung der ARM Prozessoren ist auch komplexer, da fragt sich warum der Aufwand.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"alignright\"><a href=\"http:\/\/gartennerd.de\/wp-content\/uploads\/2017\/04\/armcpus.jpg\"><img decoding=\"async\" src=\"http:\/\/gartennerd.de\/wp-content\/uploads\/2017\/04\/armcpus-300x243.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-31\"\/><\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>Wenn man einen ARM Prozessor einmal im Griff hat, dann bietet er neben der hohen Geschwindigkeit auch sehr viel mehr Anschlussm\u00f6glichkeiten.<\/p>\n\n\n\n<p>Als Einstieg empfiehlt sich der angesprochene&nbsp;<a href=\"http:\/\/www.nxp.com\/products\/microcontrollers-and-processors\/arm-processors\/lpc-cortex-m-mcus\/lpc-cortex-m0-plus-m0-mcus\/lpc800-low-cost-cortex-m0-plus-mcus\/low-cost-32-bit-microcontroller-mcu-based-on-arm-cortex-m0-plus-core:LPC810M021FN8\">LPC810&nbsp;<\/a>o.\u00e4. hier gibt es eine sehr sch\u00f6ne Entwicklungsumgebung&nbsp;<a href=\"http:\/\/www.nxp.com\/products\/software-and-tools\/software-development-tools\/software-and-tools-for-lpc-mcus:LPC-SW-TOOLS\">LPCXpresso<\/a>. Diese Prozessorserie hat jedoch nur sehr wenige verschiedene ICs zur Auswahl und wird meiner Meinung nach kaum weiterentwickelt.<\/p>\n\n\n\n<p>Ich pers\u00f6nlich bin ein Freund der&nbsp;<a href=\"http:\/\/www.st.com\/content\/st_com\/en\/products\/microcontrollers\/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus.html?querycriteria=productId=SC1169\">STM32&nbsp;<\/a>Reihe. Hier gibt es zahlreiche sehr g\u00fcnstige Boards, wie die&nbsp;<a href=\"http:\/\/www.st.com\/content\/st_com\/en\/products\/evaluation-tools\/product-evaluation-tools\/mcu-eval-tools\/stm32-mcu-eval-tools\/stm32-mcu-nucleo\/nucleo-f042k6.html\">Nucleos<\/a>, die auch \u00fcber Arduino \u00e4hnliche Anschl\u00fcsse verf\u00fcgen oder die&nbsp;<a href=\"http:\/\/www.st.com\/content\/st_com\/en\/products\/evaluation-tools\/product-evaluation-tools\/mcu-eval-tools\/stm32-mcu-eval-tools\/stm32-mcu-discovery-kits\/stm32vldiscovery.html?sc=stm32-discovery\">Discovery Boards<\/a>&nbsp;mit und ohne Display. Allerdings sei hier zu bedenken zu geben, dass die Entwicklungsumgebung hier um einiges komplexer ist. Es soll jetzt aktuell auch die ersten STM32 Arduinos auf dem Markt geben, die dann die gleiche einfache Entwicklungsumgebung nutzen.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Fazit<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Der AVR bietet den einfacheren Einstieg, irgendwann sind die Grenzen jedoch erreicht. Der ARM Prozessor sei den jenigen Enthusiasten empfohlen, die auf Dauer tiefer in Mikroprozessortechnik einsteigen wollen. Und keine Angst, mit 20 \u20ac oder weniger bekommt man sehr viel Hardware.<\/p>\n\n\n\n<p>Dieser Artikel war nun erst mal sehr oberfl\u00e4chlich, aber ich werde ihn mehr und mehr aufbauen und gen\u00fcgend Wissen vermitteln, um eigene Hard- und Software zu gestalten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Viele Bastler oder Hobbyisten die sich heute als Maker bezeichnen fragen sich, \u201eWo fange ich an?\u201c, \u201eF\u00fcr welche CPU entscheide ich mich\u201c? 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