Digitaltechnik: Grundlagen, VHDL, FPGAs, Mikrocontroller

Vorwort
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
1 Einführung
	1.1	Arbeitsweise digitaler Schaltungen
		1.1.1	Darstellung von Informationen
		1.1.2	Logik-Pegel und Logik-Zustand
		1.1.3	Verarbeitung von Informationen
		1.1.4	Beispiel: Einfacher Grafikcontroller
		1.1.5	Beispiel: Zähler im Grafikcontroller
	1.2	Technische Realisierung digitaler Schaltungen
		1.2.1	Logikbausteine
		1.2.2	Kundenspezifische Integrierte Schaltung
		1.2.3	Standardbauelemente
		1.2.4	Programmierbare Schaltung
		1.2.5	Mikrocontroller
	1.3	Digitale und analoge Informationen
		1.3.1	Darstellung von Informationen
		1.3.2	Vor- und Nachteile der Darstellungen
		1.3.3	Wert- und zeitdiskret
	1.4	Übungsaufgaben
2 Digitale Codierung von Informationen
	2.1	Grundlagen
	2.2	Vorzeichenlose Zahlen
		2.2.1	Stellenwertsysteme
		2.2.2	Darstellung vorzeichenloser Zahlen in der Digitaltechnik
		2.2.3	Umwandlung zwischen Zahlensystemen
		2.2.4	Beispiele zur Umwandlung zwischen Zahlensystemen
		2.2.5	Wertebereiche und Wortbreite
		2.2.6	Zahlendarstellung mit begrenzter Wortbreite
		2.2.7	Binäre vorzeichenlose Addition
		2.2.8	Binäre vorzeichenlose Subtraktion
		2.2.9	Binäre vorzeichenlose Multiplikation und Division
	2.3	Vorzeichenbehaftete Zahlen
		2.3.1	Vorzeichen-Betrag-Darstellung
		2.3.2	Zweierkomplement-Darstellung
			2.3.2.1 Negieren einer Zweierkomplement-Zahl
			2.3.2.2 Vorzeichenerweiterung
		2.3.3	Addition und Subtraktion in Zweierkomplement-Darstellung
		2.3.4	Multiplikation und Division in Zweierkomplement-Darstellung
		2.3.5	Bias-Darstellung
		2.3.6	Darstellbare Zahlenbereiche
	2.4	Reelle Zahlen
		2.4.1	Festkomma-Darstellung
		2.4.2	Gleitkomma-Darstellung
		2.4.3	Reelle Zahlen in digitalen Systemen
	2.5	Codes
		2.5.1	BCD-Code
		2.5.2	Gray-Code
		2.5.3	1-aus-N-Code
		2.5.4	ASCII-Code
		2.5.5	7-Segment-Code
	2.6	Übungsaufgaben
3 Einführung in VHDL
	3.1	Designmethodik im Überblick
	3.2	Grundstruktur eines VHDL-Moduls
		3.2.1	Bibliotheken
		3.2.2	Entity und Architecture
		3.2.3	Bezeichner
	3.3	Grundlegende Datentypen
		3.3.1	Integer
		3.3.2	Std_logic
		3.3.3	Std_logic_vector
		3.3.4	Signed und Unsigned
		3.3.5	Konstanten
		3.3.6	Umwandlung zwischen Datentypen
		3.3.7	Datentyp Bit
	3.4	Operatoren
	3.5	Signale
		3.5.1	Definition und Verwendung von Signalen
		3.5.2	Signalzuweisungen
	3.6	Prozesse
		3.6.1	Syntaktischer Aufbau von Prozessen
		3.6.2	Ausführung von Prozessen
		3.6.3	Variablen
		3.6.4	Signalzuweisungen in Prozessen
		3.6.5	Wichtige Sprachkonstrukte in VHDL-Prozessen
			3.6.5.1 If-Anweisung
			3.6.5.2 Case-Anweisung
			3.6.5.3 For-Schleife
			3.6.5.4 While-Schleife
	3.7	Hierarchie
	3.8	Übungsaufgaben
4 Kombinatorische Schaltungen
	4.1	Schaltalgebra
		4.1.1	Schaltfunktion und Schaltzeichen
		4.1.2	Funktionstabelle
		4.1.3	Funktionstabelle mit Don’t-Care
	4.2	Funktionen der Schaltalgebra
		4.2.1	UND-Verknüpfung
		4.2.2	ODER-Verknüpfung
		4.2.3	Negation, Inverter
		4.2.4	NAND-Verknüpfung
		4.2.5	NOR-Verknüpfung
		4.2.6	XOR-Verknüpfung
		4.2.7	XNOR-Verknüpfung
		4.2.8	Weitere Verknüpfungen
		4.2.9	Logikstufen
		4.2.10	US-amerikanische Logiksymbole
	4.3	Rechenregeln der Schaltalgebra
		4.3.1	Vorrangregeln
		4.3.2	Rechenregeln
			4.3.2.1 Vereinfachungsregeln für eine Variable
			4.3.2.2 Kommutativgesetz
			4.3.2.3 Assoziativgesetz
			4.3.2.4 Distributivgesetz
			4.3.2.5 De Morgansche Gesetze
			4.3.2.6 Shannonsches Gesetz
	4.4	Schaltungsentwurf durch Minimieren
		4.4.1	Minterme
		4.4.2	Schaltungsentwurf mit Mintermen
		4.4.3	Minimierung von Mintermen
		4.4.4	Maxterme
		4.4.5	Schaltungsentwurf mit Maxtermen
		4.4.6	Minimierung von Maxtermen
	4.5	Schaltungsminimierung mit Karnaugh-Diagramm
		4.5.1	Grundsätzliche Vorgehensweise
		4.5.2	Karnaugh-Diagramm für zwei Variablen
		4.5.3	Karnaugh-Diagramm für drei Variablen
		4.5.4	Karnaugh-Diagramm für vier Variablen
		4.5.5	Auswahl der erforderlichen Terme
		4.5.6	Ermittlung der minimierten Funktion
		4.5.7	Karnaugh-Diagramm mit Don’t-Care
		4.5.8	Karnaugh-Diagramm für mehr als vier Variablen
		4.5.9	Karnaugh-Diagramm der konjunktiven Normalform
	4.6	VHDL für kombinatorische Schaltungen
		4.6.1	Beschreibung logischer Verknüpfungen
		4.6.2	Beschreibung der Funktion
	4.7	Übungsaufgaben
5 Sequenzielle Schaltungen
	5.1	Speicherelemente
		5.1.1	RS-Flip-Flop
			5.1.1.1 Funktion
			5.1.1.2 Aufbau
			5.1.1.3 Herleitung des Aufbaus
			5.1.1.4 Verwendung
		5.1.2	Taktsteuerung von Flip-Flops
			5.1.2.1 Takt
			5.1.2.2 Taktpegelsteuerung
			5.1.2.3 Taktflankensteuerung
		5.1.3	D-Flip-Flop
			5.1.3.1 Funktion
			5.1.3.2 Reales Zeitverhalten
			5.1.3.3 Aufbau
		5.1.4	Erweiterung des D-Flip-Flops
			5.1.4.1 Asynchroner Reset und Set
			5.1.4.2 Synchroner Reset und Set
			5.1.4.3 Enable
			5.1.4.4 Kompakte Darstellung von D-Flip-Flops
		5.1.5	Weitere Flip-Flops
			5.1.5.1 JK-Flip-Flop
			5.1.5.2 Toggle-Flip-Flop
		5.1.6	Kippstufen
			5.1.6.1 Monostabile Kippstufe
			5.1.6.2 Astabile Kippstufe
	5.2	Endliche Automaten
		5.2.1	Automatentheorie
			5.2.1.1 Mealy-Automat
			5.2.1.2 Moore-Automat
			5.2.1.3 Medwedew-Automat
		5.2.2	Beispiel für einen Automaten
			5.2.2.1 Schaltungsanalyse
			5.2.2.2 Zustände und Zustandsfolgetabelle
			5.2.2.3 Funktion
		5.2.3	Entwurf von Automaten
			5.2.3.1 Spezifikation des Verhaltens
			5.2.3.2 Aufstellen der Zustandsfolgetabelle
			5.2.3.3 Minimierung der Zustände
			5.2.3.4 Codierung der Zustände
			5.2.3.5 Aufstellen der Ansteuerungstabelle
			5.2.3.6 Logikminimierung
		5.2.4	Codierung von Zuständen
			5.2.4.1 Codierung mit minimaler Codewortlänge
			5.2.4.2 Codierung mit redundanter Codewortlänge
			5.2.4.3 Optimierte Codierung
			5.2.4.4 Vergleich der Codierungen
		5.2.5	Entwurf von Mealy-Automaten
			5.2.5.1 Unterschied zum Moore-Automaten
			5.2.5.2 Beispiel für einen Mealy-Automaten
			5.2.5.3 Aufstellen der Zustandsfolgetabelle
			5.2.5.4 Implementierung des Mealy-Automaten
			5.2.5.5 Vereinfachte Darstellung des Zustandsfolgediagramms
		5.2.6	Vergleich von Mealy- und Moore-Automat
		5.2.7	Registerausgabe
			5.2.7.1 Taktkonzept
			5.2.7.2 Moore-Automat mit Registerausgabe
			5.2.7.3 Beispiel für Moore-Automat mit Registerausgabe
			5.2.7.4 Medwedew-Automat
		5.2.8	Asynchrone Automaten
			5.2.8.1 Struktur
			5.2.8.2 Beispiel eines asynchronen Automaten
			5.2.8.3 Einsatz
	5.3	Entwurf sequenzieller Schaltungen mit VHDL
		5.3.1	Grundform des getakteten Prozesses
		5.3.2	Erweiterte Funktion des getakteten Prozesses
		5.3.3	Steuerleitungen für Flip-Flops
			5.3.3.1 Synchroner Reset und Set
			5.3.3.2 Asynchroner Reset und Set
			5.3.3.3 Enable
		5.3.4	Entwurf von Automaten
			5.3.4.1 Elemente der VHDL-Beschreibung
			5.3.4.2 Kompletter VHDL-Code des Automaten
		5.3.5	Programmierstile für VHDL-Code
	5.4	Übungsaufgaben
6 Schaltungsstrukturen
	6.1	Grundstrukturen digitaler Schaltungen
		6.1.1	Top-Down Entwurf
		6.1.2	Darstellung von Schaltungsstrukturen
	6.2	Kombinatorische Grundstrukturen
		6.2.1	Multiplexer
		6.2.2	Demultiplexer
		6.2.3	Addierer
	6.3	Sequenzielle Grundstrukturen
		6.3.1	Zähler
		6.3.2	Schieberegister
		6.3.3	Rückgekoppeltes Schieberegister
	6.4	Zeitverhalten
		6.4.1	Verzögerungszeit realer Schaltungen
		6.4.2	Transiente Signalzustände
		6.4.3	Signalübergänge in komplexen Schaltungen
	6.5	Taktkonzept in realen Schaltungen
		6.5.1	Register-Transfer-Level (RTL)
		6.5.2	Beispiel für Entwurf mit Register-Transfer-Level: Ampelsteuerung
		6.5.3	Kritischer Pfad
		6.5.4	Pipelining
		6.5.5	Taktübergänge
		6.5.6	Metastabilität von Flip-Flops
		6.5.7	Taktübergang mehrerer Signale
	6.6	Spezielle Ein-/Ausgangsstrukturen
		6.6.1	Schmitt-Trigger-Eingang
		6.6.2	Tri-State-Ausgang
		6.6.3	Open-Kollektor-Ausgang
	6.7	Übungsaufgaben
7 Realisierung digitaler Systeme
	7.1	Standardisierte Logikbausteine
		7.1.1	Charakteristische Eigenschaften digitaler Schaltkreise
		7.1.2	Lastfaktoren
		7.1.3	Störspannungsabstand
		7.1.4	Schaltzeiten
		7.1.5	Logikfamilien
	7.2	Komponenten für digitale Systeme
		7.2.1	ASICs
		7.2.2	ASSPs
		7.2.3	FPGAs und CPLDs
		7.2.4	Mikrocontroller
		7.2.5	Vergleich der Alternativen
		7.2.6	Kombination von Komponenten
	7.3	VHDL-basierter Systementwurf
		7.3.1	Designflow
		7.3.2	VHDL-Eingabe
		7.3.3	Simulation
		7.3.4	Synthese
		7.3.5	Platzierung und Verdrahtung
		7.3.6	Timinganalyse
		7.3.7	Inbetriebnahme
		7.3.8	Der digitale Entwurf als iterativer Prozess
	7.4	Übungsaufgaben
8 VHDL-Vertiefung
	8.1	Weitere Datentypen
		8.1.1	Natural und Real
		8.1.2	Boolean
		8.1.3	Time
		8.1.4	Std_ulogic, Std_ulogic_vector
		8.1.5	Benutzerdefinierte Datentypen
		8.1.6	Zeichen und Zeichenketten
		8.1.7	Subtypes
		8.1.8	Arrays
		8.1.9	Records
	8.2	Sprachelemente zur Code-Strukturierung
		8.2.1	Function
		8.2.2	Procedure
		8.2.3	Entity-Deklaration mit Generics
		8.2.4	Generate-Anweisung
		8.2.5	Attribute
		8.2.6	Instanziierung mit der Component-Anweisung
		8.2.7	Pakete
		8.2.8	Einbindung von Spezialkomponenten
			8.2.8.1 Beispiel: Instanziierung eines Speichers
			8.2.8.2 Beispiel: Instanziierung eines Speichers mit Blockgenerator
			8.2.8.3 Beispiel: Inferenz eines Speichers
			8.2.8.4 Beispiel: Inferenz eines Dual-Port-Speichers
	8.3	Sprachelemente zur Verifikation
		8.3.1	Binäre Ein-/Ausgabe
		8.3.2	Ein-/Ausgabe mit Textdateien
		8.3.3	Wait-Anweisungen in Testbenches
		8.3.4	Testbench mit interaktiver Überprüfung
		8.3.5	Testbench mit Assert-Anweisungen
		8.3.6	Testbench mit Dateiein-/ausgabe
	8.4	Übungsaufgaben
9 Programmierbare Logik
	9.1	Grundkonzepte programmierbarer Logik
		9.1.1	Zweistufige Logik
		9.1.2	Tabellenbasierte Logikimplementierung
	9.2	Simple Programmable Logic Device (SPLD)
	9.3	Complex Programmable Logic Device (CPLD)
	9.4	Field Programmable Gate Arrays
		9.4.1	Allgemeiner Aufbau eines FPGAs
		9.4.2	Taktverteilung im FPGA
		9.4.3	Typische Spezialkomponenten
			9.4.3.1 Speicherelememente
			9.4.3.2 Arithmetische Module
			9.4.3.3 Takterzeugung
			9.4.3.4 Spezialisierte Peripheriemodule
			9.4.3.5 Prozessor-Subsysteme
	9.5	FPGA-Familien
		9.5.1	Vergleich ausgewählter FPGA-Familien
	9.6	Hinweise zum Selbststudium
	9.7	Übungsaufgaben
10 Halbleitertechnik
	10.1	CMOS-Technologie
		10.1.1	Prinzipieller Aufbau
		10.1.2	Feldeffekttransistoren
		10.1.3	Layout
	10.2	Grundschaltungen in CMOS-Technik
		10.2.1	Inverter
		10.2.2	Logikgatter
		10.2.3	Transmission-Gate
		10.2.4	Flip-Flop
	10.3	Verlustleistung
		10.3.1	Statische Verlustleistung
		10.3.2	Dynamische Verlustleistung
		10.3.3	Entwurf energieeffizienter Schaltungen
	10.4	Integrierte Schaltungen
		10.4.1	Logiksynthese und Layout
		10.4.2	Herstellung
		10.4.3	Packaging
		10.4.4	Gehäuse
		10.4.5	Chiplets
	10.5	Miniaturisierung der Halbleitertechnik
		10.5.1	Moore‘sches Gesetz
		10.5.2	FinFET- und Nanosheet-Transistoren
		10.5.3	Weitere Technologieentwicklung
	10.6	Übungsaufgaben
11 Speicher
	11.1	Übersicht
		11.1.1	Begriffe und Abkürzungen
		11.1.2	Grundstruktur
		11.1.3	Physikalisches Interface
	11.2	Speichertechnologien
		11.2.1	SRAM
		11.2.2	DRAM
		11.2.3	ROM
		11.2.4	OTP-Speicher
		11.2.5	EEPROM
		11.2.6	Innovative Speichertechniken
	11.3	Eingebetteter Speicher
		11.3.1	SRAM
		11.3.2	DRAM
		11.3.3	ROM
		11.3.4	NVRAM
	11.4	Diskrete Speicherbausteine
		11.4.1	Praktischer Einsatz
			11.4.1.1 Systemaufbau
			11.4.1.2 Aktuelle Speicherbausteine
		11.4.2	QDR-II-SRAM
			11.4.2.1 Übersicht
			11.4.2.2 Logisches Interface
			11.4.2.3 Physikalisches Interface
		11.4.3	DDR3-SDRAM
			11.4.3.1 Übersicht
			11.4.3.2 Logisches Interface
			11.4.3.3 Physikalisches Interface
		11.4.4	EEPROM
			11.4.4.1 Übersicht
			11.4.4.2 Gbit Flash-Memory
			11.4.4.3 Logisches Interface
			11.4.4.4 Physikalisches Interface
		11.4.5	FRAM mit seriellem Interface
			11.4.5.1 Übersicht
			11.4.5.2 Logisches Interface
			11.4.5.3 Physikalisches Interface
	11.5	Speichersysteme
		11.5.1	Adressdecodierung
		11.5.2	Multiplexing des Datenbusses
		11.5.3	Ansteuerung diskreter Speicherbausteine
	11.6	Übungsaufgaben
12 Analog-Digital- und Digital-Analog-Umsetzer
	12.1	Grundprinzip von Analog-Digital-Umsetzern
		12.1.1	Systeme zur Umsetzung analoger in digitale Signale
		12.1.2	Abtasttheorem
		12.1.3	Abtasthalteglied (AHG)
		12.1.4	Erreichbare Genauigkeit für ADUs abhängig von der Codewortlänge
		12.1.5	Codierung der ADU-Werte
	12.2	Verfahren zur Analog-Digital-Umsetzung
		12.2.1	Parallelverfahren
		12.2.2	Wägeverfahren
		12.2.3	Zählverfahren
		12.2.4	Erweitertes Parallelverfahren
			12.2.4.1 Allgemeines Prinzip des erweiterten Parallelverfahrens
			12.2.4.2 Pipeline-Analog-Digital-Umsetzer
		12.2.5	Erweitertes Zählverfahren
		12.2.6	Single- und Dual-Slope-Verfahren
		12.2.7	Sigma-Delta-Umsetzer
	12.3	Verfahren zur Digital-Analog-Umsetzung
		12.3.1	Direktverfahren
		12.3.2	Summation gewichteter Ströme
		12.3.3	R-2R-Leiternetzwerk
		12.3.4	Pulsweitenmodulation
	12.4	Eigenschaften realer AD- und DA-Umsetzer
		12.4.1	Statische Fehler
			12.4.1.1 Quantisierungsfehler
			12.4.1.2 Offsetfehler
			12.4.1.3 Verstärkungsfehler
			12.4.1.4 Nichtlinearität
			12.4.1.5 Differenzielle Nichtlinearität
			12.4.1.6 Monotoniefehler
			12.4.1.7 Betriebsspannungsabhängigkeit der Umsetzerparameter
		12.4.2	Dynamische Fehler
			12.4.2.1 Einschwingzeit
			12.4.2.2 Signal-Rausch-Abstand und Effektive Auflösung
			12.4.2.3 Harmonische Verzerrungen
			12.4.2.4 Histogramm
			12.4.2.5 Glitch-Fläche
	12.5	Ansteuerung von diskreten AD- und DA-Umsetzern
		12.5.1	Serielle Ansteuerung
			12.5.1.1 AD-Umsetzer MCP3201
			12.5.1.2 DA-Umsetzer MCP4921
		12.5.2	Parallele Ansteuerung
			12.5.2.1 AD-Umsetzer AD9200 mit einfachem Parallelausgang
			12.5.2.2 AD-Umsetzer AD9467 mit differentiellem Parallelausgang
		12.5.3	Serielle Hochgeschwindigkeitsschnittstelle JESD204B
	12.6	Übungsaufgaben
13 Grundlagen der Mikroprozessortechnik
	13.1	Grundstruktur eines Rechnersystems
	13.2	Befehlsabarbeitung in einem Mikroprozessor
	13.3	Typische Befehlsklassen
		13.3.1	Arithmetische und logische Befehle
		13.3.2	Transferbefehle
		13.3.3	Befehle zur Programmablaufsteuerung
		13.3.4	Spezialbefehle
	13.4	Codierung von Befehlen
	13.5	Adressierung von Daten und Befehlen
		13.5.1	Unmittelbare Adressierung
		13.5.2	Absolute Adressierung
		13.5.3	Indirekte Adressierung
		13.5.4	Indirekte Adressierung mit dem Stackpointer
		13.5.5	Befehlsadressierung
	13.6	Maßnahmen zur Steigerung der Rechenleistung
		13.6.1	Erhöhung der Taktfrequenz
		13.6.2	Parallelität
		13.6.3	Pipelining
		13.6.4	Befehlssatzerweiterungen
	13.7	Grundlegende Mikroprozessorarchitekturen
		13.7.1	CISC
		13.7.2	RISC
		13.7.3	RISC und Harvard-Architektur
	13.8	Mikroprozessor Arm Cortex-M0+
		13.8.1	Arm Cortex Kurzübersicht
		13.8.2	Register des Cortex-M0+
		13.8.3	Befehlssatz des Cortex-M0+
			13.8.3.1 Adressierungsarten des Cortex-M0+
			13.8.3.2 Arithmetische Befehle
			13.8.3.3 Logische Befehle
			13.8.3.4 Schiebebefehle
			13.8.3.5 Speicherzugriffe
			13.8.3.6 Sprungbefehle
			13.8.3.7 Spezialbefehle
	13.9	Programmierung des Arm Cortex-M0+ in Assembler
		13.9.1	Einfaches Assembler-Programm
		13.9.2	Assembler-Direktiven
		13.9.3	Verzweigungen
		13.9.4	Schleifen
		13.9.5	Arithmetische Grundoperationen
			13.9.5.1 Addition und Subtraktion
			13.9.5.2 Multiplikation
			13.9.5.3 Division
		13.9.6	Unterprogrammaufrufe
		13.9.7	Pseudobefehle
		13.9.8	Übersetzung von Programmen
	13.10	Hinweise zum Selbststudium
		13.10.1	Hardware und Software für eigene Experimente
		13.10.2	Anlegen eines Assembler-Projektes
		13.10.3	Hinweise zur Erstellung und dem Debuggen von Assembler-Programmen
	13.11	Übungsaufgaben
14 Mikrocontroller
	14.1	Aufbau von Mikrocontrollern
	14.2	STM32-Mikrocontroller
		14.2.1	Übersicht über die Mikrocontroller-Familie STM32
		14.2.2	Beispiel: STM32G0-Serie
		14.2.3	Architektur der STM32G0-Mikrocontroller
		14.2.4	Address Map des STM32G0
		14.2.5	Pinbelegung des STM32G071
		14.2.6	Mikrocontrolleranschlüsse mit besonderen Funktionen
	14.3	General Purpose Input Output (GPIO)
		14.3.1	Hardware-Struktur
		14.3.2	GPIO-Register
	14.4	Grundlagen der Programmierung von Peripheriemodulen
		14.4.1	Datentypen
		14.4.2	Setzen und Löschen von Bits
		14.4.3	Abfragen von Bits
		14.4.4	Beispiel: Eine blinkende LED
		14.4.5	Struct-basierte Programmierung in C
	14.5	C-Programmierung mit der Entwicklungsumgebung STM32CubeIDE
		14.5.1	Anlegen von C-Projekten
		14.5.2	Projekttyp Empty
		14.5.3	Projekttyp STM32Cube
		14.5.4	Wahl des Projekttyps
		14.5.5	Debuggen von Projekten
	14.6	Bibliotheken für die STM32-Programmierung
		14.6.1	CMSIS
		14.6.2	LL-Bibliothek
		14.6.3	HAL-Bibliothek
	14.7	Grundlagen der Interruptverarbeitung
		14.7.1	Interrupts und Exceptions
		14.7.2	Systick
		14.7.3	Nested Vectored Interrupt Controller (NVIC)
		14.7.4	Interruptvektoren
		14.7.5	Interruptfreigabe und Priorisierung
		14.7.6	Extended Interrupt/Event Controller (EXTI)
		14.7.7	Beispiel zur Interruptprogrammierung
			14.7.7.1 EXTI-Interrupt
			14.7.7.2 Systick-Interrupt
			14.7.7.3 Hauptprogramm
		14.7.8	Atomare Datenzugriffe
			14.7.8.1 Zuweisungen
			14.7.8.2 Read-Modify-Write-Zugriffe
		14.7.9	Stacking, Unstacking und Tailchaining
		14.7.10 Ausführungszeiten von Interrupt-Service-Routinen
	14.8	Callback-Funktionen
		14.8.1	Callback-Funktionen am Beispiel des EXTI-Interrupts
		14.8.2	Default-Implementierung von Callback-Funktionen
		14.8.3	Callback-Funktion für den Systick-Interrupt
	14.9	Übungsaufgaben
15 Peripherie des STM32
	15.1	Registertypen
	15.2	Serielle Datenübertragung
		15.2.1	UART/USART
			15.2.1.1 Voll-Duplex- und Halb-Duplex-Übertragung
			15.2.1.2 Datenübertragung mit dem UART-Protokoll
			15.2.1.3 Handshake zwischen Sender und Empfänger
			15.2.1.4 Terminalprogramme
		15.2.2	USARTs im STM32G0xx
			15.2.2.1 USART-Register
			15.2.2.2 Senden und Empfangen von Daten mit Polling
			15.2.2.3 Pollingbasierte UART-Kommunikation mit der LL-Bibliothek
			15.2.2.4 Pollingbasierte UART-Kommunikation mit der HAL-Bibliothek
			15.2.2.5 Interruptbasierte UART-Kommunikation mit der HAL-Bibliothek
		15.2.3	SPI
		15.2.4	SPI-Schnittstelle des STM32G071
			15.2.4.1 SPI-Register
			15.2.4.2 Steuerung des Slave-Select-Signals
			15.2.4.3 SPI-Kommunikation mit der HAL-Bibliothek
			15.2.4.4 SPI-Beispiel: Ansteuerung eines EEPROM-Speichers
		15.2.5	I2C
			15.2.5.1 Das I2C-Protokoll
			15.2.5.2 Burst-Transfer
			15.2.5.3 Clock-Stretching
			15.2.5.4 Multi-Master-Betrieb
		15.2.6	I2C-Interface des STM32G071-Mikrocontrollers
			15.2.6.1 I2C-Register
			15.2.6.2 I2C-Kommunikation mit der HAL-Bibliothek
			15.2.6.3 I2C-Beispiel: Ansteuerung eines Uhrenbausteins
		15.2.7	Ausgewählte HAL-Funktionen für die serielle Datenübertragung
			15.2.7.1 HAL-Funktionen für die UART-Schnittstelle
			15.2.7.2 HAL-Funktionen für die SPI-Schnittstelle
			15.2.7.3 HAL-Funktionen für die I2C-Schnittstelle
		15.2.8	Formatierte Ein-/Ausgabe
	15.3	Direct Memory Access (DMA)
		15.3.1	Adressierungsarten
		15.3.2	Zirkuläre Transfers und Double Buffering
		15.3.3	DMA im STM32G071
			15.3.3.1 Register des DMA-Request-Multiplexers
			15.3.3.2 Register des DMA-Controllers
			15.3.3.3 Konfiguration mit STM32CubeMX
			15.3.3.4 HAL-Funktionen für den DMA-Betrieb
			15.3.3.5 Beispiel: DMA-basierter Betrieb des USARTs
		15.3.4	Ausgewählte HAL-Funktionen für den DMA-Betrieb
	15.4	Timer
		15.4.1	Aufbau von Timern
		15.4.2	Typische Timerregister
		15.4.3	Übersicht über die STM32-Timer
		15.4.4	General-Purpose-Timer TIM2 und TIM3
			15.4.4.1 Register der Timer TIM2 und TIM3
			15.4.4.2 Register für DMA-Zugriffe
			15.4.4.3 Register anderer STM32-Timer
		15.4.5	Output-Compare-Modus
			15.4.5.1 Output-Compare-Modus mit der CMSIS-Bibliothek
			15.4.5.2 Output-Compare-Modus mit der HAL-Bibliothek
			15.4.5.3 Dynamische Erzeugung von Rechtecksignalen
		15.4.6	PWM-Modi
			15.4.6.1 Grundlegende PWM-Modi der STM32-Timer
			15.4.6.2 Links- und rechtsbündige PWM
			15.4.6.3 Zentrierte PWM
			15.4.6.4 Asymmetrische PWM
			15.4.6.5 PWM-Signalerzeugung mit der HAL-Bibliothek
			15.4.6.6 Dynamische Erzeugung von PWM-Signalen
		15.4.7	Input-Capture-Modus
			15.4.7.1 Beispiel: Messung der Periodendauer eines Signals mit der HAL-Bibliothek
			15.4.7.2 Beispiel: Messung der Periodendauer und der Pulsbreite
		15.4.8	Timer mit DMA
		15.4.9	Weitere Funktionen der STM32-Timer
			15.4.9.1 Externe Zählimpulse
			15.4.9.2 Kaskadierung von Timern
			15.4.9.3 One-Pulse-Modus
			15.4.9.4 Komplementärausgänge
		15.4.10	Watchdog-Timer
		15.4.11	Ausgewählte HAL-Funktionen für die Timer-Programmierung
	15.5	Analoge Ein-/Ausgabe-Komponenten
		15.5.1	Analog/Digital-Umsetzer
			15.5.1.1 ADC-Register
			15.5.1.2 A/D-Umsetzung mit der HAL-Bibliothek
		15.5.2	Digital/Analog-Umsetzer
			15.5.2.1 DAC-Register
			15.5.2.2 Verwendung der HAL-Bibliothek für eine analoge Ausgabe mit DMA und Timer
		15.5.3	Analogkomparator
		15.5.4	Ausgewählte HAL-Funktionen für analoge Komponenten
	15.6	Hinweise zum praktischen Selbststudium
		15.6.1	Hardwareauswahl
		15.6.2	Software-Empfehlungen
		15.6.3	Ergänzende Literatur zum Mikrocontroller STM32G071
	15.7	Übungsaufgaben
16 Lösungen der Übungsaufgaben
Literaturhinweise
Stichwortverzeichnis