Expansionsboard können genutzt werden um Aufgaben wahrzunehmen welche der verwendete Mikrocontroller nicht unterstützt oder um weitere IOs also Ein- und Ausgänge zu schaffen, falls diese bereits belegt sind.
SPEZIALBOARDS: Expansionsboards können beispielsweise Aufgaben wahrnehmen welche der Mikrocontroller nicht unterstützt. So gibt es Expansionsboards mit DA Wandlern, also Wandlern welche analoge Ausgangspannungen (ohne PWM) erzeugen können oder AD Wandler welche eine höhere Auflösung erlauben als der Mikrocontroller (bspw. 16bit Delta Sigma statt 10bit im Mikrocontroller).
IO ERWEITERUNG: Expansionsboards erlauben es mehr Ports (digitale Ein und Ausgänge) an ein bereits belegtes Mikrocontrollersystem anzuschließen. Falls also alle Pins bereits belegt sind so kann man schnell ein IO-Extender IC per I2C anschließen und bekommt bspw. 8 Ports. Per I2C Bus angeschlossen (benötigt nur 2 Ports) gewinnt man also 6 neue Ports.
A/D WANDLER: AD Wandler (analog digital) wandeln angelegte Spannungen in einen proportionalen Digitalen Wert. Der Mikrocontroller kann diesen Wert dann erst verarbeiten da alle Informationen digital vorliegen müssen um mit diesen zu arbeiten. Wichtig bei AD Boards ist die Auflösung (üblich 8, 10, 12, 16 bit, teils 24bit), diese teilen den Messbereich in kleine Digitale Einheiten auf. So teilt ein 8bit Digitalwert den Messbereich in 256 Schritte. Der Messbereich reicht üblicher Weise von Masse (GND) bis zu der Versorgungspannung des Moduls oder Mikrocontrollers (VDD). Häufig ist es aber möglich über einen weiteren Pin der Wandlung eine Referenz zu geben (bspw. 3V statt VDD). Dann reicht der MEssbereich von GND bis 3V statt bspw. 5V falls das Board mit 5V versorgt wird. Das kann praktisch sein denn ein nicht genutzter Wertebereich ist “verloren”, man nutzt die Auflösung dann nicht optimal. Die AD Wandlung ist immer ein “Vergleich”, der Wandler vergleicht also eine Referenz mit der angelegten Spannung. Meist erfolgt dies über einen Kondensator welcher geladen wird. Es wird die Ladezeit gemessen, überschreitet die Ladespannung einen festen Wert auf einer Skala so wird die Zeitmessung gestoppt und der Zeitgeberwert entspricht dem AD Wert. Eine höhere Spannung lädt einen Kondensator schneller, eine geringere langsamer. Es ist daher sinnvoll zu beachten wie schnell ein AD Wandler maximal arbeiten kann. Häufig können AD Wandler entweder genau oder schnell arbeiten aber nicht beides. Des Weiteren geben einige AD Wandler die Möglichkeit differentiell zu messen, die Massereferenz (GND) muss dann nicht unbedingt die Masse sein. Das hat den Vorteil, dass man Potentiale unterschiedlicher Punkte messen kann. Man benötigt dann aber mehrere Leitungen und muss relative Werte beachten.
D/A WANDLER: Ist prinzipiell das Gegenteil eines AD Wandlers. Hier werden aus digitalen Daten analoge Spannungen erzeugt. Ebenfalls sinnvolle Specs. welche Beachtung finden könnten sind die Wandelgeschwindigkeit und Auflösung. Häufig werden analoge Werte zum Steuern in der analogen Wert benötigt oder um unsere Sinne anzusprechen. Einen Klang in einem Lautsprecher zu erzeugen muss letztendlich analog erfolgen. PWM Signale welche Analogsignale simulieren sollen sind häufig nicht ausreichend. D/A Wandlerschaltungen sind in vielen Mikrocontrollern im Gegensatz zu AD Wandlern nicht vorhanden.
INTERFACES: Je nach Auflösung und Geschwindigkeit müssen mehr oder weniger Daten an das Wandlerboard übertragen werden. Üblich sind I2C oder SPI. I2C benötigt weniger Leitungen (nur SD und CL) und kann viele Module an einem Bus dank Adressierung ansprechen. Es ist mit einer Taktrate von max. 400kHz relativ langsam. SPI hat mehrere Leitungen und wählt die Module per eigener Steuerleitung aus. Das ist besonders schnell und effizient benötigt aber mehrere Leitungen (MISO, MOSI, CLK und SS).
