Der einfachste und lohnendste Weg, die Programmierung von Mikrochips zu erlernen, ist die Arbeit mit einem Mikrocontroller. Ein Mikrocontroller ist im Wesentlichen ein Computer auf einem Chip mit eigenem Prozessor, RAM-Speicher und Eingangs-/Ausgangspins. Einige Mikrocontroller verfügen über eingebaute Analog-Digital-Wandler. Es gibt viele Arten von Mikrocontrollern, aber der einfachste Weg ist die Verwendung eines Arduino-Boards. Ein Arduino ist eine kleine Platine, die einen Mikrocontroller und alle externen Schaltkreise enthält, die zum Programmieren und Ausführen erforderlich sind. Mit einem Arduino können Sie direkt in das Erlernen der Programmierung einsteigen.
Wählen Sie einen Mikrocontroller aus, den Sie lernen möchten. Sowohl die PIC-Serie von Microchip als auch die AVR-Chips von Atmel sind beliebte Alternativen, ebenso wie das Arduino-Board. Die meisten Mikrocontroller verwenden eine Version der Programmiersprache C, aber es gibt Variationen. Jeder Hersteller verwendet auch seine eigene Assemblersprache. Assemblercode ist weniger klar als C, aber effizienter, weil er näher an der Maschinensprache des Chips ist. Da Assemblersprache so kompakt und Speicher auf einem Mikrocontroller begrenzt ist, werden viele Programme in einer Kombination aus C und Assembler geschrieben.
Lesen Sie das Datenblatt für den von Ihnen ausgewählten Mikrocontroller und finden Sie heraus, welche externen Schaltungen Sie benötigen, um ihn auszuführen. Sie benötigen ein Steckbrett zum Prototypen von Schaltungen, Komponenten für die Stromversorgungsschaltung, ein Programmierkabel und möglicherweise einen EEPROM-Speicherchip für die Programmspeicherung. Wenn Sie einen Arduino verwenden, müssen Sie keine externen Schaltkreise verdrahten, bevor Sie den Chip programmieren.
Laden Sie Code-Editing-Software und einen Compiler für Ihren Chip herunter. Das "Kompilieren" von Code wandelt ihn von der relativ klaren Sprache, in der Sie ihn geschrieben haben, in eine Sprache um, die der Chip verstehen kann. Der Code für einen Mikrocontroller muss für diesen speziellen Chip kompiliert werden. Laden Sie daher den Compiler vom Hersteller Ihres Mikrocontrollers herunter. Arduino verwendet eine eigene Programmiersprache, die C ähnelt, aber leichter zu erlernen ist. Auf seiner Website ist eine kostenlose Bearbeitungs- und Kompilierungssoftware für Arduino sowie umfangreiche Tutorials verfügbar.
Richten Sie Ihren Mikrocontroller auf dem Steckbrett ein. Befolgen Sie die Anweisungen im Datenblatt für externe Stromkreise wie z. B. das Netzteil. Unterschiedliche Mikrocontroller benötigen zum Betrieb unterschiedliche Spannungs- und Strommengen, daher benötigen Sie eine Schaltung, die die Stromversorgung richtig konditioniert.
Folgen Sie den Anweisungen, die Sie für die Programmiersprache Ihres Chips gefunden haben, entweder online oder in einem Buch, um Ihr erstes einfaches Programm zu schreiben. Übertreiben Sie es nicht und versuchen Sie etwas Kompliziertes. Der erste Schritt besteht darin, den Chip mit einigen einfachen Anweisungen erfolgreich zu programmieren. Versuchen Sie zum Beispiel, ein Programm zu schreiben, das eine LED ein- und ausschaltet. Ihre Lehrmaterialien werden höchstwahrscheinlich auch Beispiele für Einführungsprojekte enthalten.
Verbinden Sie Ihren Mikrocontroller mit der Stromversorgung und verbinden Sie die Programmierschnittstelle mit Ihrem Computer. Kompilieren Sie Ihre Software und laden Sie sie herunter, um sie zu testen.
Entwickeln Sie Ihre Fähigkeiten, indem Sie Ihrer Software Funktionen hinzufügen und sie komplexer machen. Versuchen Sie beispielsweise, Ihrem blinkenden LED-Projekt ein Drehrad hinzuzufügen, mit dem Sie die Geschwindigkeit ändern können, mit der die LED blinkt.
Lernen Sie mehr Code und werden Sie sicherer in Ihrer Programmierung, indem Sie an immer komplexer werdenden Beispielprojekten arbeiten und Ihre eigenen Ideen ausprobieren. Lesen Sie nicht einfach das ganze Buch durch und probieren Sie dann etwas Kompliziertes aus. Programmieren lernt man durch Programmieren, nicht nur durch Lesen.