Der Begriff Echtzeit beschreibt ein Systemverhalten, bei dem bestimmte Aufgaben innerhalb einer definierten Zeitspanne garantiert ausgeführt werden. Es geht dabei nicht in erster Linie um Geschwindigkeit, sondern um Vorhersagbarkeit und Zuverlässigkeit: Ein Echtzeitsystem muss auf ein Ereignis immer rechtzeitig reagieren – auch wenn es nur wenige Millisekunden hat.
Die Güte eines Echtzeitsystems bestimmen zwei Kenngrößen:
- Die Verzögerung vom Auftritt des Ereignisses Eingang bis zur Reaktion am Ausgang.
- Die Wiederholgenauigkeit oder zeitliche Präzision der Verzögerungszeit, auch Jitter genannt.
Mikrocontroller: schlank, präzise und zuverlässig
Mikrocontroller sind für Echtzeitanwendungen besonders gut geeignet. Sie arbeiten in der Regel deterministisch, ihr Verhalten ist also genau vorherbestimmbar. Die Hardware- und Softwarearchitekturen bei Microcontroller sind schlank und ohne große Zwischenschichten, wie sie bei komplexeren Computersystemen üblich sind. Dank ihres direkten Zugriffs auf Hardware und ihrer kompakten Architektur können sie zeitkritische Steuerungs- und Regelungsaufgaben präzise und zuverlässig übernehmen.
Verwendung ohne Betriebssystem
Ein weiterer Vorteil: Mikrocontroller lassen sich bare-metal betreiben, also ohne Betriebssystem. So kann der Entwickler den gesamten Ablauf bis ins letzte Detail kontrollieren und exakt auf Echtzeitanforderungen abstimmen.
Alternativ können Microcontroller mit einem schlanken Echtzeitbetriebssystem (RTOS) betrieben werden. Ein RTOS bietet zusätzliche Funktionen wie Taskverwaltung, Zeitscheibenplanung oder Prioritätensteuerung, sowie viele nützliche Bibliotheken wie zum Beispiel Netzwerkanbindungen, ohne die Echtzeitfähigkeit zu verlieren.
kostengünstige Alternative
Microcontroller sind in der Regel günstiger als mächtige Anwendungsprozessoren, auf denen ein leistungsfähiges Betriebssystem wie Embedded Linux zum Einsatz kommt. Die Produktionskosten sind niedriger, da weniger komplexe Komponenten und schlankere Software benötigt werden. Für maßgeschneiderte Echtzeitanwendungen bietet ein Microcontroller mit oder ohne RTOS daher eine kostengünstige Lösung.
zahlreiche Einsatzmöglichkeiten
Ob in der Medizintechnik, bei Sonderfahrzeugen oder industriellen Steuerungen: Überall dort, wo zeitkritische Abläufe zuverlässig gesteuert werden müssen, spielen Mikrocontroller ihre Echtzeit-Stärken aus.
Ginzinger electronic systems setzt in vielen Anwendungen mit Echtzeitanforderungen Microcontroller ein, und kombiniert diese mit leistungsfähigen Anwendungsprozessoren und Embedded Linux in den überlagerten, weniger zeitkritischen Anwendungen.
