Hightech im Hosentaschenformat
Ohne Mikrocomputertechnik funktionieren moderne elektronische Geräte nicht. An der Hochschule Coburg arbeiten Studierende vom ersten Semester bis zur Masterarbeit mit den kleinen Rechnern – auch Zuhause. Ein Beispiel für Laborpraktika in Coronazeiten.
Sie sind klein. Sie sind überall. Sie kontrollieren unsere Technik. Mikrocontroller steuern alles von Wecker bis Waschmaschine, und das Auto sowieso: In einem modernen Fahrzeug stecken bis zu 100 dieser Elektronikbaugruppen. Nicht einmal die Tür geht auf, ohne dass die Kleinstrechner sie entriegeln. „Aber“, sagt Sebastian Michel, „es können Fehler auftreten.“ Zugriffsfehler, Störungen durch die natürliche Strahlung der Erde, zufällige Fehler.
Michel entwickelt gerade ein Konzept, um Fehler zu erkennen und zu beheben. Das ist Thema seiner Masterarbeit im Fach Elektro- und Informationstechnik an der Hochschule Coburg. Im Labor für Mikrocomputertechnik diskutiert er mit Prof. Dr. Peter Johann Raab darüber.
„Im kompletten Studium sind Mikrocontroller im Praxisteil Thema“, sagt Elektrotechnik-Professor Raab. Ob Elektro- und Informationstechnik, Automatisierungstechnik und Robotik oder Energietechnik und Erneuerbare Energien: Vom ersten Semester an werden in diesen Studiengängen Programme für die kleinen Controller entwickelt. Wegen Corona finden diese praktischen Übungen aktuell allerdings nicht im Labor statt. Sondern bei den Studierenden Zuhause. „Sie müssen trotzdem das Gleiche machen“, betont Raab. „Sie werden online angeleitet, und die Mikrocontroller haben sie geschenkt bekommen.“ Die Lehrplattformen wurden von ST, einem Hersteller für Mikrocontroller, gesponsert.
Michel hat auch so ein ST-Nucleoboard: Handtellergroß und hellgrau ist die Leiterplatte. Es sind alle wichtigen Komponenten wie der Mikrocontroller und Debugger auf der Platine bereits vorhanden. Per USB werden sie einfach mit dem Computer verbunden und können dann programmiert werden. „Es ist toll, dass die Studierenden auch in der Coronazeit so arbeiten können“, sagt Raab. Anfangs schreiben sie noch einfache Programme. Sie lassen zum Beispiel LEDs auf der Platine blinken. „Es geht erst einmal um einen Einstieg.“
Die Mikrocontroller werden das ganze Studium über genutzt. Im dritten Semester kommen die Informatiker dazu, das Fach Mikrocomputertechnik ist dann in vier Studiengängen Pflichtfach. Später gibt es noch Vertiefungsfächer, in denen weitere Aspekte der Mikrocomputerprogrammierung in der Praxis vermittelt werden. „Und dann Forschungsthemen wie meine Arbeit“, sagt Sebastian Michel. Er hat das ST-Nucleoboard ans Laptop angeschlossen.
Mikroprozessoren sind als Embedded Systems Teil eines größeren Systems. In der Regel übernehmen sie eine spezielle Funktion. Die Autotür entriegeln, den Wasserzufluss in der Waschmaschine steuern oder die zunehmende Lautstärke des Weckerklingelns. Bei Michel geht es um die Fehlererkennung. Dafür schreibt er ein kleines Betriebssystem. Er möchte den Mini-Computern etwas Selbstkontrolle beibringen: „Ich will den Controller die Fehlerüberprüfung selbst machen lassen – indem ich ihn einfach zwei Mal rechnen lasse.“