1. Digitale invoerapparaten:

* Eenvoudige schakelaars (knoppen, DIP-schakelaars): Dit zijn de eenvoudigste. Een enkele GPIO-pin (General Purpose Input/Output) op de microcontroller is verbonden met de switch. Wanneer de schakelaar gesloten is, geeft de pin een laag logisch niveau aan (meestal 0V), en wanneer deze open is, leest hij hoog (meestal VCC, de voedingsspanning van de microcontroller). Pull-up- of pull-down-weerstanden zijn cruciaal om een ​​gedefinieerde toestand te garanderen wanneer de schakelaar respectievelijk open of gesloten is. Debouncing-technieken (software of hardware) zijn essentieel om valse metingen als gevolg van switch-bounce te voorkomen.

* Encoders (roterend, incrementeel, absoluut): Deze bieden positionele informatie. Incrementele encoders gebruiken twee of meer signalen om de richting en het aantal stappen te bepalen. Absolute encoders zorgen voor een directe digitale weergave van de positie. Microcontrollers lezen deze signalen doorgaans met behulp van GPIO-pinnen en speciale teller-/timerrandapparatuur voor nauwkeurig tellen en snelheidsmeting. Kwadratuurdecodering is gebruikelijk voor incrementele encoders.

* Digitale sensoren: Veel sensoren (bijvoorbeeld digitale temperatuursensoren, digitale druksensoren) voeren een digitaal signaal uit (bijvoorbeeld I2C, SPI of UART) dat gemakkelijk door de microcontroller kan worden gelezen met behulp van de bijbehorende communicatierandapparatuur.

2. Analoge invoerapparaten:

* Analoge sensoren (temperatuur, druk, licht, enz.): Deze produceren een analoge spanning die evenredig is met de gemeten grootheid. Er is een ADC (Analoog-naar-Digitaal Converter) nodig om deze analoge spanning om te zetten in een digitale waarde die de microcontroller kan begrijpen. De resolutie (aantal bits) van de ADC bepaalt de nauwkeurigheid van de conversie. Er moet zorgvuldig rekening worden gehouden met het ingangsbereik van de ADC en het uitgangsbereik van de sensor om te voorkomen dat de limieten van de ADC worden overschreden.

* Potentiometers: Deze variabele weerstanden leveren een analoge spanning die evenredig is met hun positie. Ze zijn gekoppeld via een ADC, vergelijkbaar met analoge sensoren.

3. Communicatie-interfaces:

Veel invoerapparaten maken verbinding via standaardcommunicatieprotocollen:

* I2C (inter-geïntegreerd circuit): Een tweedraads seriële bus die gewoonlijk wordt gebruikt voor sensoren en andere randapparatuur. De microcontroller heeft een I2C-randapparaat nodig om met I2C-apparaten te communiceren.

* SPI (Seriële Perifere Interface): Een vierdraads (of meer) seriële bus die een hogere snelheid biedt dan I2C. Net als bij I2C heeft de microcontroller een SPI-randapparaat nodig.

* UART (universele asynchrone ontvanger/zender): Een veel voorkomende seriële communicatie-interface, vaak gebruikt voor communicatie met externe apparaten zoals GPS-modules of toetsenborden.

* USB (Universele Seriële Bus): Complexer om te implementeren in embedded systemen, maar biedt hoge bandbreedte en een gestandaardiseerde interface. Vereist speciale USB-controllers en brengt vaak meer software-overhead met zich mee.

* CAN (Controller Area Network): Wordt gebruikt in automobiel- en industriële toepassingen, waarbij speciale CAN-controllers nodig zijn voor robuuste communicatie.

Overwegingen bij interfaces:

* Niveauverschuiving: Als de spanningsniveaus van het invoerapparaat en de microcontroller verschillend zijn (bijvoorbeeld een 3,3V-apparaat en een 5V-microcontroller), zijn niveauverschuivers nodig om schade aan de componenten te voorkomen.

* Signaalconditionering: Analoge signalen vereisen vaak conditionering (bijvoorbeeld filtering, versterking) voordat ze naar de ADC worden gevoerd om de nauwkeurigheid te verbeteren en ruis te verminderen.

* Voeding: Zorg ervoor dat het invoerapparaat de juiste spanning en stroom ontvangt.

* Softwarestuurprogramma's: Er zijn geschikte softwarestuurprogramma's nodig om de gegevens van de invoerapparaten te lezen en te verwerken.

* Realtime beperkingen: Voor tijdkritische toepassingen is een zorgvuldige afweging van de afhandeling en timing van interrupts cruciaal om tijdige gegevensverzameling te garanderen.

Het kiezen van de juiste interfacemethode hangt af van de specifieke vereisten van het embedded systeem en de gebruikte invoerapparaten. Factoren zoals kosten, energieverbruik, snelheid en complexiteit spelen allemaal een rol in het besluitvormingsproces.