imported>SBàVélo: fehlendes "delay();" im Code eingefügt

2023-07-05T10:07:05Z

fehlendes "delay();" im Code eingefügt

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Unter '''Bit-Banging''' versteht man eine Technik, die mittels Software und [[Eingabe und Ausgabe|I/O]]-Leitungen eine Hardware-[[Schnittstelle]] [[Emulation|emuliert]], die gewöhnlich mit einem spezifischen Peripherie-Baustein realisiert wird. Auf einem [[Personal Computer|PC]] können sowohl die serielle als auch die parallele Schnittstelle genutzt werden. Bei [[Mikrocontroller]]n nutzt man die I/O-Pins.

Das Bit-Banging-Verfahren kann dann sinnvoll sein, wenn eine bestimmte Schnittstelle nicht in Hardware vorhanden ist, z. B. hat kein Standard-PC ein [[Serial Peripheral Interface|SPI]], oder wenn bei [[Mikrocontroller]]n eine Ressource bereits belegt ist. Besonders häufig dient Bit-Banging der Kosteneinsparung durch Ersetzen relativ teurer Peripheriebausteine.

Eine Vielzahl von Schnittstellen kann durch Bit-Banging emuliert werden. Hier einige Beispiele:
* [[Serial Peripheral Interface|SPI]], synchrone serielle Schnittstelle
* [[Universal Asynchronous Receiver Transmitter|UART]], asynchrone serielle Schnittstelle – wird dann auch als „Software-UART“ bezeichnet
* [[1-Wire]], Eindraht-Schnittstelle
* [[Flüssigkristallbildschirm|LC]]-Display (z. B. [[HD44780]])
* [[I²C]], synchrone serielle Schnittstelle
* Decodierung der [[Leitungscode]]s für TV-Fernbedienungen
* [[Digital-Analog-Umsetzer]], mittels [[Pulsweitenmodulation|PWM]] und [[RC-Glied|RC-Siebglied]]

Entsprechend der Komplexität des Schnittstellen-Protokolls kommen unterschiedliche Methoden zum Einsatz. Die einfachste Art ist das [[Polling (Informatik)|Polling]]. Der Prozessor fragt, so oft er kann, Änderungen an den I/O-Leitungen ab. Ist ein bestimmtes Zeitverhalten einzuhalten, benutzt man Warteschleifen oder [[Timer]]-Funktionen. Die Nutzung der Interrupt-Leitungen reduziert weiter die Prozessorauslastung. Speziell zur Erzeugung eines PWM-Signals dienen häufig die direkten Timer-Ausgänge. Trickreich ist die Aufwertung einer einfacheren Schnittstelle zu einem komplexen Protokoll.

Nachteile des Bit-Bangings sind die hohe Prozessorauslastung, der erhöhte Softwareaufwand und meist starkes [[Jitter]] beim Zeitverhalten. Einige Schnittstellen, etwa SPI, sind dagegen immun, andere, etwa UART, haben strikte Zeitforderungen.

== Programmbeispiel in C ==
Im folgenden Fragment in der [[C (Programmiersprache)|Programmiersprache C]] ist der Sendeteil einer synchronen seriellen Schnittstelle (SPI) mittels Bit-Banging dargestellt. Die I/O-Pins sind als ''SD_CS'' (Chip Select), ''SD_DI'' (Data) und als ''SD_CLK'' (Clock) bezeichnet.

<syntaxhighlight lang="C">
// transmit byte serially, MSB first
void send_8bit_serial_data(unsigned char data)
{
int i;

// select device
output_high(SD_CS);

// send bits 7..0
for (i = 0; i < 8; i++)
{
// consider leftmost bit
// set line high if bit is 1, low if bit is 0
if (data & 0x80)
output_high(SD_DI);
else
output_low(SD_DI);

// pulse clock to indicate that bit value should be read
output_low(SD_CLK);
delay();
output_high(SD_CLK);

// shift byte left so next bit will be leftmost
data <<= 1;
}

// deselect device
output_low(SD_CS);
}
</syntaxhighlight>

== Weblinks ==
* [http://www.elektroniknet.de/lexikon/bit-banging-16919.html Definition] im elektronik.net-Lexikon
* Herbert Valerio Riedel: {{Webarchiv | url=http://web.student.tuwien.ac.at/~e9725348/Theses/ | wayback=20120722015829 | text=''UART: A Software Implementation Approach''.}} Diplomarbeit zum Thema, [[Technische Universität Wien|TU Wien]].
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/DCF77-Funkwecker_mit_AVR mikrocontroller.net] – DCF77-[[Funkuhr]]

[[Kategorie:Bussystem]]
[[Kategorie:Emulator]]

Bit-Banging - Versionsgeschichte

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