Bei einem Einplatinencomputer handelt es sich um ein Rechnersystem, bei welchem alle elektronischen Bauteile, die für den Betrieb notwendig sind, auf ein und derselben Leiterplatte zu finden sind. Das Netzteil ist als einziger Bestandteil getrennt untergebracht. Einplatinenrechner finden in zahlreichen Anwendungsbereichen ihren Einsatz. Beispiele sind die Industrie, elektronisch gesteuerte Gegenstände sowie der Hobby- und Privatbereich.
Die Grundlagen von Einplatinencomputern
Geräte, zum Beispiel Apple I, Micrprofessor I oder KIM-1 waren ab den 1970ern Vorstufen von den später erschienenen Heimcomputern sowie PCs. Hacker und Computerenthusiasten bauten und benutzten diese oft, doch später waren sie nur noch wenig im privaten Gebrauch zu finden. Von der Konstruktion her waren auch Heimcomputer aus den 1980ern. zum Beispiel Commodore 64, Sinclair ZX81 oder Atari ST Einplatinencomputer. Doch sie wurden meist nicht als solche bezeichnet.
Einplatinencomputer kommen in Industriebetrieben häufig in Regelungs-, Steuer- und Messtechnik zum Einsatz. In zahlreichen Bereichen ersetzen sie Steuerungen mit fester Verdrahtung, da so Änderungen in den Steuerungsabläufen leicht vorgenommen werden können, indem das Programm angepasst wird. Sie sind sogar kostengünstiger als komplizierte Steuerungen mit Speicherprogrammierung. Ein weiteres wichtiges Einsatzgebiet sind die eingebetteten Systeme in Gebrauchsgegenständen mit elektronischer Steuerung, zum Beispiel WLAN-Router, Haushaltsgeräte, Unterhaltungsgeräte, Medizintechnik oder Kraftfahrzeuge. Heute werden dafür oft angepasste Linuxvarianten wie das Embedded Linux verwendet.
Seit dem Jahr 2012 sind Einplatinencomputer im privaten Bereich wieder beliebter geworden. Dabei ist ganz besonders der millionenfach vekaufte Raspberry Pi. Sie dienen beispielsweide als preiswertes Mediacenter, Schulrechner, Heimserver oder Experimentiercomputer mit dem Linux-Betriebssystem.
Bestandteile
Einplatinencomputer bestehen aus dem Prozessor, der Resetlogik, dem Taktgenerator, dem Programmfestspeicher sowie Baugruppen für Ein- und Ausgabe. So ausgestattet können schon leichte Abläufe gesteuert werden. Kompliziertere Aufgaben werden mit weiteren Bauteilen gelöst. Ein Beispiel ist RAM zum Zwischenspeichern von Ergebnissen oder Ausführen von Unterprogrammen. Dabei sind aicj Flash-Speicher oder EEPROM-Speicher, die für sich ändernde Parameter genutzt werden. Diese müssen einen Ausfall des Stroms überstehen.
Häufig beinhalten Einplatinencomputer Überwachungsschaltungen (Erkennung von Stromausfällen oder Watchdog). Sie sollen den Computer bei unerwarteten Programmfehler oder bei Stromausfällen in seinen Ausgangszustand zurückversetzen.
Einplatinencomputer lassen sich auch mithilfe von Wandlern (Digital zu Analalog), Kommunikationsschnittstellen, diversen Schaltungen und Zählern an ihre Programme anpassen. und weiteren Schaltungen anpassen.
Eine kleine Geschichte der Einplatinencomputer
Einplatinencomputer erschienen in den späten 1970ern als die Verbreitung der Mikroprpzessoren zunahm. Zunächst waren Sie für preiswerte Entwicklungssysteme im Einsatz, doch sie waren stets auch für den Einsatz im produzierenden Gewerbe konzipiert worden. Sie sind ebenfalls viel preisgünstiger ald Steuerungen mit Speicherprogrammierung und sind deshalb wirtschaftlicher in Bereichen, in denen große Steueranlagen fehl am Platz wären.
Als die Entwicklung von Mikrocontrollern fortschritt, welche außer dem Prozessorkern noch viele weitere Funktionen in seinem kleinen Chip vereinten, Mit der nahm auch die Breite der Anwendungen zu. Weiterentwicklungen von Einplatinencomputern finden wir heutzutage in Automatikgetrieben, Waschmaschinen, Heizungssteuerungen, Fernbedienungen sowie vielen weiteren Geräten im Alltag und im indusriellen Gebrauch. Die Computer mit ihrer kleinen Größe wurden immer leistungsfäiger. Sie bekamen auch Prozessoren mit 16 oder 32 Bit. Es gibt auch minimalistische Systeme, die nur wenige und einfache Funktionen enthalten.
Bauarten und Varianten
Eine Menge von Heimcomputern,beispielsweise Sinclair ZC81 oder C64 werden ebenfalls zu Einplatinencomputern gezählt. Sie enthalten eine eingebaute Videoausgabe, eine Tastatur, weitere Bedienelemente, Anschlüsse, um Peripheriegeräte anzuschließen sowie in der Regel einen Massenspeicher. Fehlen diese Erweiterungen, können die Gerte nicht für sinnvolle Anwendungen eingesetzt werden. Die heutigen Tablets und Smartphones einen Einplatinencomputer, der ins Gehäuse eingebaut ist. Sie basierem in der Regel auf ARM-Mikroprozessoren, doch tragen diese Bezeichnung nicht.
