Systemorientierte Informatik
Systemorientierte Informatik
Systemorientierte Informatik
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<strong>Systemorientierte</strong> <strong>Informatik</strong><br />
Institut für Angewandte <strong>Informatik</strong><br />
Professur Technische<br />
Informationssysteme<br />
Prof. Dr.-Ing. habil.<br />
Klaus Kabitzsch<br />
(Nöthnitzer Str. 46 (INF), Zi. 1074)<br />
E-Mail:<br />
vorname.nachname@tu-dresden.de<br />
Webseite: http://www.iai.inf.tudresden.de/tis
<strong>Systemorientierte</strong> <strong>Informatik</strong><br />
Literatur<br />
• Kabitzsch, K.: Informations- und Steuerungssysteme<br />
in: Werner, D., u.a.: Taschenbuch der <strong>Informatik</strong>,<br />
Fachbuchverlag Leipzig Lehrbuchsammlung<br />
• Kabitzsch, K.: Skript zur Vorlesung Webseite<br />
• weitere Literaturstellen siehe Skript
<strong>Systemorientierte</strong> <strong>Informatik</strong><br />
Webseite<br />
• http://www.inf.tu-dresden.de/index.php?node_id=1751&ln=de<br />
• beinhaltet alle Informationen zur Lehrveranstaltung:<br />
• Beschreibung<br />
• Organisatorisches<br />
• Lehrmaterialien<br />
• insbesondere „Aktuelles“ beachten<br />
regelmäßig besuchen!
<strong>Systemorientierte</strong> <strong>Informatik</strong><br />
Vorlesung<br />
• Termin und Ort: Dienstag, 4. DS, HSZ 0003<br />
• findet jede Woche statt<br />
• Ablauf siehe Zeitplan auf Webseite<br />
• Skript und Folien werden auf Webseite bereitgestellt
<strong>Systemorientierte</strong> <strong>Informatik</strong><br />
Übungen<br />
• Organisation:<br />
•Dr.-Ing. Heinz-Dieter Ribbecke<br />
• weitere Übungsleiter:<br />
• Prof. Dr.-Ing. habil. Klaus Kabitzsch<br />
• Dr.-Ing. Heinz-Dieter Ribbecke<br />
•DI Wagner, DI Hensel, DI Mai<br />
• bei Fragen oder Problemen am besten persönlich<br />
ansprechen oder eine E-Mail schreiben:<br />
vorname.nachname@tu-dresden.de
<strong>Systemorientierte</strong> <strong>Informatik</strong><br />
Übungen (2)<br />
• Termine und Orte laut Stundenplan/jExam/Webseite<br />
• finden wöchentlich statt<br />
• vorherige Einschreibung über jExam erforderlich<br />
• Beginn: Mittwoch, 23.10.2013<br />
• Ablauf siehe Zeitplan auf Webseite
<strong>Systemorientierte</strong> <strong>Informatik</strong><br />
Übungen (3)<br />
• im eigenen Interesse: persönliche Angaben in jExam<br />
prüfen:<br />
• Angaben teilweise fehlerhaft und/oder<br />
unvollständig<br />
• selbst korrigieren oder per E-Mail<br />
(support@jexam.de) Änderung erbitten<br />
• z.B. über E-Mail-Adresse wichtige Infos verteilt
<strong>Systemorientierte</strong> <strong>Informatik</strong><br />
Übungen (4)<br />
• Aufgaben:<br />
• komplett überarbeitet<br />
• stehen auf Webseite<br />
• Ausdruck „2 auf 1“ empfohlen<br />
• bitte vorher lösen!
<strong>Systemorientierte</strong> <strong>Informatik</strong><br />
Konsultationsmöglichkeit während des Semesters<br />
•Ort: INF 1082<br />
• Termine siehe Webseite
<strong>Systemorientierte</strong> <strong>Informatik</strong><br />
Klausur<br />
• findet in der Prüfungszeit statt<br />
• Dauer: 90 Minuten<br />
• eine Konsultation wird nach dem Ende der<br />
Vorlesungszeit angeboten
<strong>Systemorientierte</strong> <strong>Informatik</strong><br />
Und danach…<br />
• Lehrveranstaltungen in den Fach- und<br />
Vertiefungsgebieten „Angewandte <strong>Informatik</strong>“ und<br />
„Technische <strong>Informatik</strong>“ Master-Studium, z.B.:<br />
• Programmierung von Echtzeitsteuerungen<br />
• Netzwerke in der Gebäudeautomation<br />
• Modellierung von technischen Prozessen
Jetzt geht’s los
1. Objekte und Systeme (Vorbetrachtungen)
Beispiele:<br />
Textverarbeitung, Graphik,<br />
Zeichnungen,<br />
Tabellenkalkulation,<br />
Datenbanken,<br />
Programmentwicklung<br />
INPUT<br />
OUTPUT<br />
Mit diesen Beispielen werden wir uns nicht beschäftigen ! (ausschließlich Rechner)
Beispiele:<br />
Textverarbeitung, Graphik,<br />
Zeichnungen,<br />
Tabellenkalkulation,<br />
Datenbanken,<br />
Programmentwicklung<br />
INPUT<br />
OUTPUT<br />
Netz<br />
Mit diesen Beispielen werden wir uns nicht beschäftigen ! (ausschließlich Rechner)
Informationssysteme
Die Beispiele zu dieser Vorlesung<br />
sehen immer so aus:<br />
Zusätzlich zu den<br />
Rechnern gibt es<br />
noch weitere<br />
Bestandteile:<br />
Handel:<br />
Nachrichtentechnik:<br />
Produktionstechnik:<br />
Rundfunk: Transport:<br />
Verfahrenstechnik:<br />
Medizin:<br />
Konsumgüter:<br />
Umwelttechnik:<br />
Raumfahrt:<br />
Informationssysteme<br />
Technische<br />
Informationssysteme
Deshalb heißt die Vorlesung auch<br />
systemorientierte <strong>Informatik</strong> !<br />
Software:<br />
(aus Objekten)<br />
Informationssysteme<br />
Prozess:<br />
(aus Systemen)<br />
Signale<br />
Technische<br />
Informationssysteme
Beispiele<br />
Software:<br />
(aus Objekten)<br />
Informationssysteme<br />
Prozess:<br />
(aus Systemen)<br />
Signale<br />
Technische<br />
Informationssysteme
Die Rechner sind in den Prozess<br />
(das Auto) „eingebettet“ !<br />
(heute meist vernetzt)
SATA<br />
DRAM<br />
USB<br />
PS2<br />
I2C<br />
Grafik<br />
Normaler Rechner Eingebettetes System<br />
CPU<br />
+Cache<br />
Northbridge<br />
Southbridge<br />
DRAM<br />
• Rechner + Peripherie<br />
– Eigentlicher Rechner<br />
– Festplatte<br />
– Monitor + Tastatur<br />
TDI<br />
TDO<br />
TMS<br />
TCK<br />
MSP430x31x (TI):<br />
XIN XOut XBuf<br />
Oscillator<br />
FLL<br />
System Clock<br />
CPU<br />
incl. 16<br />
reg.<br />
ACLK<br />
MCLK<br />
MAB, 16bit<br />
Test<br />
JTAG<br />
MDB, 16bit<br />
H/W<br />
MPY<br />
VCC VSS RST/NMI<br />
24kB ROM<br />
32kB ROM<br />
32kB OTP<br />
Watchdog<br />
Timer<br />
15bit<br />
TACLK<br />
1024B<br />
RAM<br />
SRAM<br />
TimerA<br />
5 CC<br />
Reg.<br />
TA0..5<br />
UART<br />
MAB,4bit<br />
MCB<br />
MDB,8bit<br />
Bus<br />
conv.<br />
UTX<br />
URX<br />
UCK<br />
Power-<br />
on-<br />
Reset<br />
USART<br />
• So kompakt wie möglich<br />
• Oft alles auf einem Chip:<br />
System-on-Chip<br />
• Riesige Vielfalt<br />
– Dutzende Hersteller<br />
– Hunderte von Familien<br />
P4.x<br />
8<br />
I/O Port<br />
1x8 I/O's<br />
8bit<br />
Timer/<br />
Counter<br />
TXD<br />
RXD<br />
P2.x<br />
8<br />
TimerA<br />
I/O Port<br />
6<br />
2x8 I/O's<br />
P1.x P3.0 P3.7P0.0 P0.7<br />
8<br />
Timer/Port<br />
Appl.’s:<br />
ADC<br />
TP.0 .. 5 C_in<br />
I/O Port<br />
8 I/O's, all with<br />
interr. cap.<br />
1 Int. Vectors<br />
Basic<br />
Timer<br />
f LCD<br />
I/O Port<br />
8 I/O's, all with<br />
8bT/C<br />
interr. cap.<br />
3 Int. Vectors<br />
LCD<br />
30 Segment<br />
Lines<br />
1, 2, 3, 4 Mux<br />
R03 R23<br />
R13 R33<br />
Com0..3<br />
S0..28/O2..2<br />
8<br />
S/O 29
Microcontroller<br />
• Variationsbreite:<br />
– Speicher, Wortbreite (8,16,32 Bit), Peripherie<br />
• Wg. der Einbettung:<br />
– Spezialisierung<br />
• Nur die benötigte Peripherie<br />
• Nur die unmittelbar benötigte SW<br />
– HW-Unterstützung der Software<br />
– Extreme SW-Bedingungen<br />
• Kein oder minimales OS<br />
• Sehr lange Laufzeiten
Beispiele<br />
Software:<br />
(aus Objekten)<br />
Informationssysteme<br />
Prozess:<br />
(aus Systemen)<br />
Signale<br />
Technische<br />
Informationssysteme
Die Rechner sind in die Fabrik<br />
„eingebettet“ !<br />
(heute meist<br />
vernetzt)
Beispiele<br />
Software:<br />
(aus Objekten)<br />
Informationssysteme<br />
Prozess:<br />
(aus Systemen)<br />
Signale<br />
Technische<br />
Informationssysteme
Die Rechner sind in das Gebäude<br />
„eingebettet“ !<br />
(heute meist vernetzt)
Die Rechner sind in das Gebäude<br />
„eingebettet“ !<br />
(heute meist vernetzt)
Beispiele<br />
Software:<br />
(aus Objekten)<br />
Informationssysteme<br />
Prozess:<br />
(aus Systemen)<br />
Signale<br />
Technische<br />
Informationssysteme
Beispiele<br />
Software:<br />
(aus Objekten)<br />
Informationssysteme<br />
Prozess:<br />
(aus Systemen)<br />
Signale<br />
Technische<br />
Informationssysteme<br />
weitere Beispiele…
Medizintechnik<br />
Halbleiterindustrie<br />
Universitäten…<br />
Konsumgüter<br />
Bahntechnik
Modellfabrik an der Fakultät <strong>Informatik</strong>
Versuchsanlage:<br />
Vernetzte, eingebettete Rechner<br />
für das „intelligente Gebäude“<br />
an der Fakultät <strong>Informatik</strong>
Definitionen:<br />
Software:<br />
(aus Objekten)<br />
Informationssysteme<br />
Prozess:<br />
(aus Systemen)<br />
Signale<br />
Technische<br />
Informationssysteme
Definition<br />
Prozess:<br />
Unter einem Prozess versteht man Abläufe, mit welchen<br />
Materie, Energie und Information<br />
umgeformt, gespeichert bzw. transportiert werden.<br />
DIN EN ISO 10628
Definition Technischer Prozess:<br />
ist ein Prozess, dessen Ein-, Ausgangs- und Zustandsgrößen<br />
mit technischen Mitteln gemessen, gesteuert<br />
und/oder geregelt werden können.<br />
Sensoren<br />
erfassen E/A/Z-größen durch Wandlung der phys. Größen<br />
und leiten diese über die Messperipherie zum Computer.<br />
Aktoren<br />
sind Stelleinrichtungen, über die mittels Informationen<br />
aktiv in den Prozess eingegriffen werden kann.
Definitionen:<br />
Software:<br />
Informationssysteme<br />
(aus Objekten)<br />
Prozess:<br />
Signale<br />
Sensoren<br />
Aktoren<br />
Technische<br />
Informationssysteme<br />
(aus Systemen)
2. Eigenschaften dynamischer Systeme
2.1. Allgemeine Systemeigenschaften
Software:<br />
(aus Objekten)<br />
<strong>Informatik</strong>er kennt<br />
sich sehr gut aus<br />
Signale<br />
Prozess:<br />
(aus Systemen)
Software:<br />
(aus Objekten)<br />
<strong>Informatik</strong>er kennt<br />
sich sehr gut aus<br />
Prozess:<br />
(aus Systemen)<br />
Signale<br />
?<br />
<strong>Informatik</strong>er hat<br />
wenig Ahnung !<br />
egal ?
Software:<br />
(aus Objekten)<br />
<strong>Informatik</strong>er kennt<br />
sich sehr gut aus<br />
Prozess:<br />
(aus Systemen)<br />
Signale<br />
?<br />
<strong>Informatik</strong>er hat<br />
wenig Ahnung !<br />
In den meisten Unternehmen stehen Rechner nicht allein, sondern werden mit<br />
(technischen) Prozessen verknüpft (bzw. in diese „eingebettet“).<br />
Auftraggeben (Kunden) erwarten vom <strong>Informatik</strong>er keine Programme,<br />
sondern „Lösungen“. Dazu muss dieser<br />
• die Prozesse des Kunden verstehen<br />
• wissen, wie er seine Rechner mit diesen Prozessen koppelt
<strong>Informatik</strong>er (für ihre Software) und Ingenieure / Ökonomen<br />
(für ihre Prozesse) benutzen die gleiche Methode, um sich<br />
Überblick zu verschaffen:<br />
Die Zerlegung komplexer Software bzw. Prozesse in kleine,<br />
einfach verständliche Teile:<br />
in<br />
Objekte und Systeme
Software: objektorientiert<br />
SOFTWARE<br />
OBJEKTE<br />
Materie<br />
Energie<br />
Information<br />
PROZESS<br />
SYSTEME<br />
Materie*<br />
Energie*<br />
Information*<br />
Prozess: systemorientiert
Objekt<br />
Ein Objekt ist in der objektorientierten<br />
Programmierung ein Softwaregebilde<br />
mit individuellen Merkmalen. Es definiert<br />
sich über:<br />
seine Identität,<br />
Zustand und<br />
sein Verhalten.<br />
seinen<br />
Der Zustand eines Objekts wird durch<br />
Instanzvariablen<br />
sein Verhalten durch<br />
Methoden<br />
implementiert.<br />
In objektorientierten Programmen<br />
bilden Objekte die Einheiten der<br />
Datenkapselung.<br />
System<br />
Ein System enthält eine Menge von Elementen<br />
zwischen denen Relationen bestehen.<br />
Es charakterisiert sich über:<br />
seine Identität, seinen<br />
seinen inneren Zustand<br />
Verhalten<br />
und sein<br />
Der Zustand eines Systems wird durch<br />
Zustandsgrößen<br />
sein Verhalten durch die<br />
Funktionalität der Elemente<br />
bestimmt.<br />
Systeme sind mehr oder weniger von<br />
der Umwelt abgegrenzt (offene oder<br />
geschlossene Systeme)
Software: objektorientiert<br />
SOFTWARE<br />
OBJEKTE<br />
Materie<br />
Energie<br />
Information<br />
PROZESS<br />
SYSTEME<br />
Prozess: systemorientiert<br />
Materie*<br />
Energie*<br />
Information*<br />
Gemeinsamkeiten von Objekten und Systemen:<br />
Ihr Zusammenwirken ist nur über Schnittstellen möglich (Botschaften zwischen Objekten,<br />
Signale zwischen Systemen)<br />
Es interessiert nur ihr Verhalten an den Schnittstellen, nicht ihr interner Aufbau (information<br />
hiding = Verbergen und Schützen der internen Implementierung): Es reicht aus, das Verhalten<br />
an den Schnittstellen zu kennen !<br />
Es gibt bewährte Ordnungsprinzipien zur Beherrschung der Vielfalt (Klassenbildung,<br />
Instanziierung)
E<br />
S j-1<br />
S 1<br />
S j<br />
S 2<br />
S i<br />
A<br />
Prozess<br />
Was lernen Sie in dieser Vorlesung ?<br />
• Wie zerlegt man einen großen Prozess in kleine, einfache Systeme ?<br />
• Nach welchen Gesetzen verhalten (bewegen) sich diese (z. B. Zeitverläufe) ?<br />
• Wie kann man dieses Verhalten durch Rechner nachbilden (Simulation) ?<br />
• Wie werden Sensoren / Aktoren an den Rechner angeschlossen ?<br />
• Welche Algorithmen braucht der Rechner, um den Prozess gezielt zu bewegen ?
Software: objektorientiert<br />
SOFTWARE<br />
OBJEKTE<br />
Materie<br />
Energie<br />
Information<br />
PROZESS<br />
SYSTEME<br />
Prozess: systemorientiert<br />
?<br />
x<br />
Materie*<br />
Energie*<br />
Information*<br />
Was lernen Sie in dieser Vorlesung ?<br />
• Wie zerlegt man einen großen Prozess in kleine, einfache Systeme ?<br />
• Nach welchen Gesetzen verhalten (bewegen) sich diese (z. B. Zeitverläufe) ?<br />
• Wie kann man dieses Verhalten durch Rechner nachbilden (Simulation) ?<br />
• Wie werden Sensoren / Aktoren an den Rechner angeschlossen ?<br />
• Welche Algorithmen braucht der Rechner, um den Prozess gezielt zu bewegen ?<br />
t
SOFTWARE<br />
Sensoren<br />
Messwert<br />
-<br />
Erfassung<br />
Steuerwertausgabe<br />
Aktoren<br />
PROZESS<br />
Was lernen Sie in dieser Vorlesung ?<br />
• Wie zerlegt man einen großen Prozess in kleine, einfache Systeme ?<br />
• Nach welchen Gesetzen verhalten (bewegen) sich diese (z. B. Zeitverläufe) ?<br />
• Wie kann man dieses Verhalten durch Rechner nachbilden (Simulation) ?<br />
• Wie werden Sensoren / Aktoren an den Rechner angeschlossen ?<br />
• Welche Algorithmen braucht der Rechner, um den Prozess gezielt zu bewegen ?
SOFTWARE<br />
?<br />
Messwert<br />
-<br />
Erfassung<br />
Steuerwertausgabe<br />
PROZESS<br />
Was lernen Sie in dieser Vorlesung ?<br />
• Wie zerlegt man einen großen Prozess in kleine, einfache Systeme ?<br />
• Nach welchen Gesetzen verhalten (bewegen) sich diese (z. B. Zeitverläufe) ?<br />
• Wie kann man dieses Verhalten durch Rechner nachbilden (Simulation) ?<br />
• Wie werden Sensoren / Aktoren an den Rechner angeschlossen ?<br />
• Welche Algorithmen braucht der Rechner, um den Prozess gezielt zu bewegen ?
2.1.1 Signale
SOFTWARE<br />
Messwert<br />
-<br />
Erfassung<br />
Steuerwertausgabe<br />
PROZESS
Beispiel:<br />
Eingabe-Peripherie<br />
(z.B. Tastatur)<br />
I-Eingabe<br />
Ausgabe-Peripherie<br />
(z.B. Bildsc hirm )<br />
Rechner<br />
Informations-Verarbeitung<br />
I-Ausgabe<br />
I-Nutzung<br />
Stell-Peripherie<br />
(z.B. Aktoren)<br />
A<br />
öffnen<br />
Elektromotor<br />
100 %<br />
M<br />
Z<br />
sc hließen<br />
I-Gewinnung<br />
Meß-Peripherie<br />
(z.B. Sensoren)<br />
Se nso r<br />
(Fotozelle)<br />
La m p e<br />
0 %<br />
Sc hie b e r-<br />
position<br />
Flüg elrad<br />
Durchfluß<br />
Gebäudeautomatisierung<br />
Strömungsgeschwindigkeit<br />
VS
Beispiel:<br />
Eingabe-Peripherie<br />
(z.B. Tastatur)<br />
I-Eingabe<br />
Ausgabe-Peripherie<br />
(z.B. Bildsc hirm )<br />
Rechner<br />
Informations-Verarbeitung<br />
I-Ausgabe<br />
I-Nutzung<br />
I-Gewinnung<br />
Signale<br />
Stell-Peripherie<br />
(z.B. Aktoren)<br />
A<br />
öffnen<br />
Elektromotor<br />
M<br />
Z<br />
sc hließen<br />
Meß-Peripherie<br />
(z.B. Sensoren)<br />
Se nso r<br />
(Fotozelle)<br />
Signale<br />
100 %<br />
La m p e<br />
0 %<br />
Sc hie b e r-<br />
position<br />
Flüg elrad<br />
Durchfluß<br />
Gebäudeautomatisierung<br />
Strömungsgeschwindigkeit<br />
VS
Definition:<br />
SIGNAL<br />
Unter einem Signal versteht man den zeitlichen Verlauf<br />
x(t) einer physikalischen Größe, welcher Informationen<br />
in sich trägt.<br />
x<br />
x #<br />
t<br />
t<br />
x<br />
x #<br />
t k<br />
t<br />
t k<br />
t
Definition:<br />
kontinuierlich diskontinuierlich<br />
zeitkontinuierlich zeitdiskret<br />
analog diskret<br />
wertkontinuierlich<br />
wertdiskret
Kombinationsmöglichkeiten:<br />
IP<br />
wertkontinuierlich<br />
zeitkontinuierlich<br />
analog<br />
zeitdiskret<br />
wertdiskret<br />
digital<br />
ZEIT
wertkontinuierlich-zeitkontinuierlich<br />
x<br />
x(t)<br />
t<br />
Definition: x(t) ist ein Signal, das zu jedem Zeitpunkt existiert<br />
und (in einem bestimmten Intervall) jeden beliebigen Wert annehmen<br />
kann
wertkontinuierlich-zeitdiskret<br />
x<br />
x(t k )<br />
Definition: x(t k ) ist ein Signal, das nur zu bestimmten<br />
Zeitpunkten existiert und (in einem bestimmten Intervall) jeden<br />
beliebigen Wert annehmen kann ( zeitdiskretes Signal)<br />
t k<br />
t
wertdiskret-zeitkontinuierlich<br />
x #<br />
x # (t)<br />
t<br />
Definition: x # (t) ist ein Signal, das zu jedem Zeitpunkt<br />
existiert und nur abzählbar viele Werte annehmen kann.
wertdiskret-zeitdiskret<br />
x #<br />
x # (t k )<br />
Definition: x # (t k ) ist ein Signal, das nur zu bestimmten<br />
Zeitpunkten existiert und nur abzählbar viele Werte annehmen<br />
kann.<br />
Man spricht von digitalen Signalen, wenn die Werte aus<br />
einem Alphabet entnommen werden.<br />
t k<br />
t
x<br />
Wie entsteht aus einem zeitkontinuierlichen Signal x(t) ein<br />
zeitdiskretes Signal x(t k ) ? durch Abtasten<br />
x<br />
t<br />
Abtastelement<br />
x(t) x(t k )<br />
t k<br />
t<br />
t k<br />
t k –t k-1 = t Abtastsystem<br />
falls t = T =const äquidistantes Abtastsystem<br />
T := Abtastperiode<br />
f a = 1/T := Abtastfrequenz
Eingabe-Peripherie<br />
(z.B. Tastatur)<br />
I-Eingabe<br />
Ausgabe-Peripherie<br />
(z.B. Bildsc hirm )<br />
I-Ausgabe<br />
I-Nutzung<br />
Ste ll-Pe rip he rie<br />
(z.B. Aktoren)<br />
A<br />
öffnen<br />
Elektromotor<br />
Re c hne r<br />
Informations-Verarbeitung<br />
M<br />
Z<br />
sc hließen<br />
I-Gewinnung<br />
Meß-Peripherie<br />
(z.B. Sensoren)<br />
Se nso r<br />
(Fotozelle)<br />
Hier ist das<br />
Abtastelement<br />
eingebaut !<br />
100 %<br />
La m p e<br />
0 %<br />
Sc hie b e r-<br />
position<br />
Flüg elrad<br />
Durc hfluß<br />
Strö m ung s-<br />
geschwindigkeit VS
Wie entsteht aus einem zeitkontinuierlichen Signal x(t) nach dem<br />
Abtasten [ x(t k ) ] auch noch ein wertdiskretes Signal x # (t k ) ?<br />
durch einen Analog-Digital-Umsetzer (ADU)<br />
Abtastelement<br />
x(t)<br />
ADU<br />
x # (t k )<br />
t k<br />
Das Signal wird von seiner phys. Trägergröße<br />
gelöst und als digitaler Wert (abstrakte Zahl)<br />
abgebildet.
Eingabe-Peripherie<br />
(z.B. Tastatur)<br />
I-Eingabe<br />
Ausgabe-Peripherie<br />
(z.B. Bildsc hirm )<br />
I-Ausgabe<br />
Im Rechner existieren nur<br />
noch Zahlenfolgen<br />
(=zeitdiskrete+wertdiskrete<br />
Signale)<br />
I-Nutzung<br />
Stell-Peripherie<br />
(z.B. Aktoren)<br />
A<br />
öffnen<br />
Elektromotor<br />
Re c hne r<br />
Informations-Verarbeitung<br />
M<br />
Z<br />
sc hließen<br />
I-Gewinnung<br />
Meß-Peripherie<br />
(z.B. Sensoren)<br />
Se nso r<br />
(Fotozelle)<br />
Hier ist auch<br />
der ADU<br />
eingebaut !<br />
100 %<br />
La m p e<br />
0 %<br />
Sc hie b e r-<br />
position<br />
Flüg elrad<br />
Durc hfluß<br />
Strömungsgeschwindigkeit<br />
VS
Wie wird der ADU in der Praxis gebaut?<br />
Messgröße häufig keine Spannung!<br />
(Licht, Druck, Temperatur, ...)<br />
Verschiedene Verfahren, je nach Ziel<br />
– Minimale Kosten: Dual Slope Wandlung<br />
– Maximale Abtastfrequenz: Flash-AD-Wandlung<br />
– Beste Integrierbarkeit: Sukzessive Approximation<br />
– Weitere Verfahren<br />
(aber selten in Embedded Systems)<br />
Je nach Variante integriert oder als extra Chip
Und die Aktor-Seite?<br />
• Wie produziert man wert-kontinuierliche Ausgabewerte?<br />
• Einfache Verfahren mit hoher Energieeffizienz gesucht!<br />
• Naive Ansätze produzieren hohe Verlustleistung<br />
• Was kann Microcontroller dazu beitragen?<br />
• Spezielle Verfahren (Puls-Breiten Modulation)<br />
• Direkte HW-Implementierung
Change language