Das professionelle Elektronikmagazin

B 19126 Okt. 2007 € 9,20

Sonderheft 10/2007

Embedded Systems Development II

Titelstory: Mikrocontroller Seite 16

Effiziente Antriebsregelungen Embedded-Computing-Formfaktoren

Seite 38

Neue Standards bei Plattformen Mikrocontroller

Seite 42

Multitalent für Antriebe

Special Embedded Software Engineering Seite 55

Linux, AUTOSAR, GUI-Design

in

Microsoft .NET Micro Framework Seite 62

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Gerätefirmware programmieren ■ www.elektronikpraxis.de –

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– Links & Downloads

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04.10.2007 08:49:50

Editorial

Gemeinsam erfolgreicher Martina Hafner „Heute ist die Enscheidung für oder gegen Linux kein Glaubenskrieg mehr“ ist eine der Kernaussagen, die mir aus meinem Gespräch mit dem Linux-Experten Dr. Uwe Kracke von der Firma emlix in guter Erinnerung geblieben ist. Nicht zuletzt ist dies einer fleißigen Community zu verdanken, die heute mehr denn je daran arbeitet, Linux an die tatsächlichen Anforderungen im Markt anzupassen. Der Imagewechsel bedeutet, dass auch bei Linux stärker als zu Anfangszeiten rationale technische und ökonomische Überlegungen im Vordergrund stehen. Mehr Details dazu lesen Sie in unserem Interview ab Seite oder online in ungekürzter Länge (InfoClick ). Linux hat es also geschafft, sich neben seinen kommerziellen Betriebssystem-Kollegen zu etablieren. Diese wiederum haben den Hype um Pinguin Tux erfreulicherweise gut überlebt. Denn die Anforderungen im Embedded-Markt sind einfach zu unterschiedlich, als dass man auf Vielfalt verzichten könnte.

„Dem Community-Gedanken gehört die Zukunft in der Embedded-Softwareentwicklung“

Bemerkenswert ist, dass der mit Open Source einhergehende Community-Gedanke den Embedded-Softwaremarkt langfristig verändert hat. Man hat sich vielfach zusammengetan, um die wachsenden Probleme, getrieben durch die komplexer werdenden Aufgaben, in den Griff zu bekommen. Immer mehr kommerzielle Anbieter folgen diesem Trend. Sie engagieren sich für Eclipse oder öffnen ihre Technologien um den Softwareentwicklern mehr Freiheiten, Sicherheit und Transparenz zu bieten.

Jüngstes Beispiel ist die Firma QNX, die vor Kurzem den Quellcode ihres Neutrino-Betriebssystems frei zugänglich ins Internet stellte.„Rein kommerzielle Software-Lizenz-Modelle sind nicht mehr flexibel genug. Die Zukunft gehört dem Community-Gedanken“ begründete Dave Curley, Vice President Marketing, diesen Schritt. Womit er es auf den Punkt bringt. Mehr zum Thema Software lesen Sie im ESE-Report ab Seite

[email protected]

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Inhalt ElektronikSpiegel Aktuelles 8 Entwicklungs-Tools:

Debug- und Test-Support für RealView-Tools

8 Verlosungsaktion mit

Silicon Laboratories: Automotive-MCU-Entwicklungskit zu gewinnen!

10 Digitale Signalverarbei-

tung: DaVinci-Prozessor für tragbare, hochauflösende (HD-)Videogeräte

10 Entwicklungs-Tools:

Software-Design-Center für berührungssensitive Mikrocontroller-Lösungen

Embedded Computing 34 MicroTCA:

Neben Telekommunikation auch tauglich für Industrieanwendungen?

38 Formfaktoren im Embedded-Bereich: Neue Standards bei Standardplattformen

42 Mikrocontroller für PWMMotorsteuerungen: 16-Bit-Multitalent mit Timer und D/A-Wandler für Antriebe

54 Entwicklungs-Tools:

Anwenderbericht CrossbowBoard: Einfacher Umstieg von 8- auf 32-Bit-MCUs

12 ARC und Intel:

ESE-Report 55 QNX:

12 Neuer Wachstumsmarkt

56 Interview:

Lizenzvereinbarung über konfigurierbare Prozessorlösungen mit 8-Bit-MCUs: Steuerungssystem für elektrische Fahrräder

12 System-on-Chip-Design:

Leistungsfähige ARM-CoreImplementierung

14 Embedded Computing:

RadiSys übernimmt Intels AdvancedTCA- und CPCISparte

14 PLD-Design:

FPGA-Synthese-Tool für mehr Produktivität im Entwicklungsprozess

Fachthemen Titelstory: Mikrocontroller 16 Effiziente Antriebsrege-

lungen: Der Super(H)-Energiesparer: eine 32-Bit-RISC-MCU für mehr Energieeffizienz in elektrischen Geräten

20 Medizintechnik:

Flexible Mikrocontroller für den medizintechnischen Hausgebrauch

DSPs 26 Soziale Netzwerke:

Digitale Inhalte über drahtlose WiFi-Verbindungen austauschen

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Titelstory: Effiziente Antriebsregelungen

Energieeffizienz ist in aller Munde. In Japan wurden die Gesetze dazu schon vor ein paar Jahren verschärft. Kein Wunder, dass Renesas mit den SH/Tiny-MCUs zu energieeffizienten Geräten beiträgt. Seite 16

Sourcecode für NeutrinoRTOS im Internet veröffentlicht Dr. Uwe Kracke über den Status von Linux und aktuelle technische Entwicklungen

58 Software-Management:

So wird Linux fit für den Lebenszyklus von IndustriePCs

60 AUTOSAR:

Modellierungssprache für die Automotive-Softwareentwicklung

62 .NET Micro Framework:

Gerätefirmware aus Visual Studio programmieren

Flexible MCUs für den Hausgebrauch

Die Komplexität und der Integrationsgrad selbst einfacher Systeme nimmt ständig zu. Mikrocontroller halten mit den Anforderungen Schritt. Dies gilt nicht nur im medizintechnischen Bereich. Seite

20

63 Programmiersprachen:

Serie Teil 2: Wie lassen sich Coroutinen nutzen?

64 Benutzeroberflächen:

Grundlagen und Tools für die GUI-Entwicklung

Neuheiten

30 Mikrocontroller,

Prozessoren, DSPs

46 Embedded Computing 66 Software

Rubriken

3 Editorial 59 Impressum 68 Inserentenverzeichnis

ELEKTRONIKPRAXIS Embedded Systems Development II – Oktober 2007

Neue Standards bei Embedded-Standardplattformen

Schnittstellen und Techniken werden stetig erneuert. Neben den aktuellen Multicore-CPUs finden sich zusätzliche I/O-Anforderungen wie PCI Express, SATA, High-Speed USB, Giga LAN und SVDO. Seite 38

MicroTCA: Tauglich für Industrieanwendungen?

Mitte 2006 als Standard ratifiziert, wird MicroTCA verstärkt im Telekombereich eingesetzt. Sind die hot-swappable Mezzanine-Module auf ATCA-Basis aber auch in der Industrie einsetzbar? Seite 34

Special Embedded Software Engineering Report

Diese Themen finden Sie: Grundlagen der GUI-Entwicklung, Linux für Industrie-PCs, UML für AUTOSAR, programmieren mit dem .NET Micro Framework, Coroutinen – wie lassen sie sich nutzen? Seite 55 www.elektronikpraxis.de Auf unserem Portal im Internet finden Sie viele weitere Fachbeiträge, Download-Dateien und Links oder die tagesaktuellen Meldungen aus der Branche.

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Elektronik-Spiegel Entwicklungs-Tools

Debug- und Test-Support für RealView-Tools Um die Fehlersuche und den Test ihrer Hardwareentwicklungs-Boards der RealView-Produktfamilie zu verbessern und zu beschleunigen, setzt ARM nun die Boundary-Scan-Tools von XJTAG ein.

Simon Payne (l.), CEO bei XJTAG, und Spencer Saunders von ARM besiegeln den Einsatz der XJTAG-Tools für RealView

ARM verwendet XJTAG für seine neueste Generation von RealView Platform Baseboards, die mit mehreren Bausteinen in BGA-Gehäusen und damit vielen Anschlusspins ausgestattet sind. Neben CPUs finden sich darauf auch ASICs, FPGAs und CPLDS.„Bei zehntausenden Kontakten auf jeder Platine war uns schnell klar, dass sich diese Schaltkreise nicht realistisch innerhalb eines wirtschaftlichen Zeitraums testen lassen, ohne dabei auf ein Testsystem mit Boundary Scan zurückzugreifen“, erklärt Spencer Saunders, Engineering Manager Platforms der System Design Division bei ARM. Mithilfe des XJTAG-Systems (Vertrieb: gsh-Systemelectronic) konnte ARM die Fehlersuche und den Test beschleunigen, eine Testabdeckung bis zu % erzielen und die Zeitvorgabe von min für einen Testdurchlauf pro Platine erreichen. Simon Payne, CEO bei XJTAG, verspricht, dass den Entwicklern bei ARM nun ein Boundary-Scan-System zur Verfügung stehe, mit dem Tests während des gesamten Entwicklungszyklus abgespeichert, angepasst und wieder verwendet

werden können –„und das sowohl vom internen Team als auch von den vertraglichen Produktionspartnern.“ Das RealView-Angebot steht Kunden zur Verfügung, die auf ARM-Prozessoren basierende Produkte entwickeln. Es eignet sich zur Erprobung von Architekturen und CPUs, für die Hard- und Softwareentwicklung sowie zur Emulation von ASICs. Durch die von XJTAG integrierte DFTFunktionalität (Design-for-Test) kann das Boundary-Scan-System schon von Anfang an in den Entwicklungsprozess mit einbezogen werden, um das Design zu verbessern und die Zahl der Respins zu verringern. Payne dazu:„Dank XJTAG spart ARM viel Zeit, weil alle Änderungen der Netzlisten automatisch durch die Anpassung an die neuen Schaltkreisverbindungen eingearbeitet werden. Dadurch entfällt der zeitaufwändige Prozess der manuellen Durchsuchung der Netzliste nach Fehlern.“ (hh) gsh-Systemelectronic Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de Boundary-Scan-/ XJTAG-/ RealView-Tools 224119

Silicon Labs

Automotive-MCU-Entwicklungskit zu gewinnen! Silicon Laboratories und ELEKTRONIKPRAXIS verlosen drei C8051F530DK Automotive-MCU-Entwicklungskits im Wert von je 99 US-$. Mit der C8051F5xxBaureihe bietet Silicon Labs optimierte Mikrocontroller für Automotive-Applikationen an. Die Bausteine weisen eine hohe Funktionsdichte auf und stellen Entwicklern eine einfache Lösung zur Entwicklung von Body-Elektronik und anderen Steuerungsapplikationen in Fahrzeugen zur Verfügung, z.B. für elektrische Fensterheber, Türen, Schiebedächer sowie zur Sitz- und Spiegelpositionierung. Das sofort einsatzbare Entwicklungskit C8051F530DK für C8051F5xx-MCUs ermöglicht die schnelle und einfache Softwareentwicklung für die jeweilige Applikation. Das Board ist mit zwei C8051F530-Bausteinen bestückt, sodass Entwickler ein voll funktionsfähiges LIN 2.0 Master/Slave-Netzwerk mit nur einem einzigen Stück Hardware erstellen können. Der externe Steckverbinder und 12-V-Regler ermöglicht

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ELEKTRONIKPRAXIS Embedded Systems Development II – Oktober 2007

eine Anbindung an jedes beliebige LIN-Netzwerk und erhöht somit die Design- und Testflexibilität. ■ C8051F530 Target Board, ■ Quick-Start Guide, ■ AC/DC-Adapter, ■ USB-Debug-Adapter (USB-Debug-Schnittstelle), ■ USB-Kabel und ■ CD-ROM mit Silicon Laboratories‘ integrierter Entwicklungsumgebung, 8051-Entwicklungs-Tools von Keil (Macro Assembler, Linker, Evaluation C-Compiler), Quellcode-Beispiele und Register Definition Files, Dokumentation und C8051F5xx Development Kit User‘s Guide. Wenn Sie eines dieser drei Entwicklungskits gewinnen möchten, füllen Sie bitte das Online-Teilnahmeformular auf der ELEKTRONIKPRAXIS-Homepage unter der Rubrik „Aktionen“ (www.elektronikpraxis. de/aktionen) aus. Teilnahmeschluss ist der 30. November 2007. Die Gewinner werden von Silicon Labs benachrichtigt. Der Rechtsweg ist ausgeschlossen. Die Redaktion wünscht viel Glück! (hh) Silicon Labs Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 223683 Automotive-MCUs von Silicon Labs

Elektronik-Spiegel DSPs

DaVinci-Prozessor für tragbare HD-Videogeräte Um den Markt für die nächste Generation tragbarer, hochauflösender (HD) Videogeräte anzukurbeln, stellt Texas Instruments einen DaVinci-Prozessor mit ARM Host Control und Tool-Paket vor. Mit einem Preis von unter US-$ soll der digitale Mediaprozessor TMS DM HD-Videoqualität und die doppelte Batterielebensdauer heutiger HD-Geräte gewährleisten. Sein Einsatz ist in Digitalka-

meras, IP-Videokameras, digitalen Bilderrahmen Video-Babyüberwachungsgeräten vorstellbar. Der DM besteht aus einem Videoverarbeitungs-Subsystem, MPEG- -JPEG-Coprozessor (MJCP), ARMEJ-S-Core inkl. Peripherie. Das zugehörige Entwicklungspaket wird unter der Bezeichnung„DM Digital Video Evaluation Module“ (DVEVM) vertrieben. „Da der HD-Markt immer schneller wächst, können Entwickler mit diesem DaVinci-Baustein nun HD-Videoqualität kostengünstig und schnell in ihre Geräte implementieren“, so Jean-Marc Charpentier, Digital End-Equipment Business Development Manager bei TI, zur Einführung des DM . Der Baustein steht mit den Taktfrequenzen oder MHz zur Verfügung, was eine Skalierung der Produkte erlaubt. Entwickler können außerdem IP aus dem DaVinci-Technologieportfolio wieder verwenden oder auf IP aus der Open-Source-Gemeinde für ARM-basierte Applikationen zurückgreifen, um den Entwicklungsprozess zu beschleunigen. Zu den weiteren Anwendungen, die durch den DM profitieren würden, zählt TI kom-

Jean-Marc Charpentier stellt den DM355 von TI vor merzielle Produkte in der Medizintechnik (Bildverarbeitung), kostengünstige digitale Videorekorder und tragbare Testgeräte. (hh) Texas Instruments Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de Der DaVinci TMS320DM355 224616

Entwicklungs-Tools

Design Center für Touch-MCU-Lösungen Microchip stellt mit „mTouch“ ein einfach zu handhabendes und kostenloses Lösungskonzept für berührungssensitive Anwendungen mit PIC-MCUs vor. Die Software kann kostenfrei vom Microchip Touch Sensing Design Center (über die u.g. InfoClick-Nummer auf der ELEKTRONIKPRAXIS-Homepage) heruntergeladen werden und bietet uneingeschränkten Zugriff auf den Quellcode. Dadurch kann der Entwickler die Algorithmen modifizieren und sie mittels einer einzigen MCU einfach in die eigene Anwendung integrieren. Berührungssensoren erfordern keine mechanische Bewegung und ermöglichen deshalb ein vollkommen geschlossenes modernes Design in Bezug auf ein ästhetisches Äußeres, leichte Pflege, Sauberkeit und Kosten für eine große Anzahl von Anwendungen. 10

Berührungssensitive Anwendungen mit dem Touch Sensing Design Center von Microchip entwickeln Das Touch Sensing Software Development Kit zum Herunterladen umfasst neben einem Benutzerhandbuch mit

ELEKTRONIKPRAXIS Embedded Systems Development II – Oktober 2007

Schnellanleitung zum Aufbau einer berührungssensitiven Anwendung auch Anwendungshinweise zur Entwicklung von Hard- und Software mit Schaltungsbeispielen für berührungssensitive Lösungen. Darin sind die Kapitel Einleitung, Entwurf und physikalische Richtlinien, Software, Multibutton-Systeme, Quellcode für eine Reihe von Sensorroutinen, Grafikwerkzeuge für die Schaltungsanalyse (mit dem PICkit Serial Analyzer von Microchip) sowie die integrierte Entwicklungsumgebung MPLAB und Benutzerhandbücher enthalten. Hinzu kommt eine eingeschränkte Lizenz für den PICC-Lite CCompiler und ein Benutzerhandbuch von HI-TECH Software. (hh) Microchip Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de Zum Touch Sensing Design Center 227106

Elektronik-Spiegel ARC und Intel

Lizenzvereinbarung über Configurable Computing Als Anbieter konfigurierbarer Multimedia-Subsysteme und CPU/DSPCores lizenziert ARC nun mehrere seiner Produkte an Intel. Davon soll die drahtlose Breitbandkommunikation profitieren. Die SOC-Entwickler bei Intel sollen mit den konfigurier-

baren Prozessorlösungen von ARC vor allem die Leistungsaufnahme verringern und die Leistungsfähigkeit bei Chipsätzen verbessern, indem kundenspezifische Befehlserweiterungen hinzugefügt werden können. Durch die Kombination der Wireless-Breitbandlösungen auf Basis von ARC-Prozessoren mit den x -CPUs

von Intel sind laut ARC flexible und effiziente Lösungen mit heterogenen Multicore-Plattformen möglich. (hh) ARC International Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de Multimedia-Subsysteme 224988

Neuer Wachstumsmarkt mit 8-Bit-MCUs

Steuerungssystem für elektrische Fahrräder

Infineon will mit einem -Bit-Mikrocontroller neue Geschäftsfelder eröffnen: elektrische Fahrräder. Der Markt für diese Zweiräder wird im laufenden Jahr auf

rund , Mio. Stück geschätzt, bei einem jährlichen Wachstum von %. Mit einem Marktanteil von über % nimmt das Unternehmen nach eigenen Angaben die führende Position als MCU-Zulieferer für elektrische Fahrräder ein. Die Bausteine verbessern die Energieeffizienz der Batterie und übernehmen alle Funktionen der Systemsteuerung. Eine -Bit-MCU regelt den Motor und stellt eine möglichst effiziente Nutzung der Energie sicher. Mit einer voll geladenen Batterie kann ein solches Fahrrad mit einer Zuladung von kg bei einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von km/h rund km zurücklegen. Für Entwickler von E-BikeSteuerungen steht die XC -MCU-Familie zur Verfügung. Zu den damit realisierbaren Funktionsmerkmalen zählt u.a. die Freischaltung per Fernbedienung, elektronische Bremssteuerung oder ein intelligentes Armaturenbrett.

E-Bike-Steuerungssysteme der nächsten Generation stehen ab zur Verfügung und werden mit einem neuen Derivat dieser MCU-Familie ausgestattet, das KByte Speicher aufweist. Diese erweiterte Speicherkapazität erlaubt noch intelligentere Lösungen, wobei z.B. die für die Rückmeldung der Motorposition an die Steuerungseinheit erforderlichen drei Hall-Sensoren überflüssig werden. Neben geringeren Materialkosten bringe dieser sensorlose Systemansatz auch eine Senkung der Wartungskosten für den E-BikeHersteller mit sich, denn rund % aller Störungen an einem solchen Fahrrad seien auf fehlerhafte Sensoren zurückzuführen, so Infineon. (hh) Infineon Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de XC866-MCUs von Infineon 223139

SOC-Design

Leistungsfähige ARM-Core-Implementierung Die branchenweit höchste Leistungsfähigkeit verspricht NEC mit einer 700 MHz getakteten ARM11-Implementierung und einem in 130 nm realisierten ARM926-Core. Im Rahmen seiner SOC-DesignMethodologie bietet NEC zwei 32-Bit-ARM-Cores an, mit denen sich schnelle Lösungen für Anwendungen in den Bereichen Netzwerktechnik, Wireless, Digital-Consumer, Bildverarbeitung, Massenspeicher, Industrieelektronik und Automotive realisieren lassen. Bei den mit 700 MHz (931 MHz nominell) getakteten, in 90 nm realisierten ARM11-Multiprozessoren des Typs MPCore handelt es sich laut NEC um Cores mit der branchenweit höchsten Verarbeitungsleistung, während der in 130 nm realisierte ARM926EJ-S-Core mit der branchenweit höchsten Taktfrequenz von 400 MHz arbeitet (532 MHz

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nominell). Der bereits in Silizium erprobte 400-MHz-Core ARM926EJ-S ist derzeit in der IP-Bibliothek CB-130M von NEC Electronics verfügbar. Noch vor Ende des Jahres 2007 soll der mit 700 MHz getaktete MPCore auf ARM11-Basis in der IP-Bibliothek CB-90M zur Integration in SOCs zur Verfügung stehen. Beide Cores sind entweder für CB-IC- (Cell-based IC) oder für COT-Anwendungen (COT: Customer-Owned Tooling, der Kunde arbeitet hier mit seinen eigenen Tools) verfügbar. (hh) NEC Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 225237 Digital-IP-Cores von NEC

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Elektronik-Spiegel Embedded Computing

RadiSys übernimmt Intels ATCA- und CPCI-Sparte Intel verkauft für knapp 32 Mio. US-$ Teile seines Modular-Communications-Platforms-(MCP-)Geschäfts an den Embedded-Computing-Anbieter RadiSys, der damit sein AdvancedTCA-Angebot weiter ausbauen will. Beide Unternehmen werden in den kommenden Monaten zusammenarbeiten, um einen nahtlosen Übergang des Services und Supports zu gewährleisten. Mitarbeitern, die mit der Produktlinie vertraut sind, werden Stellenangebote von RadiSys unterbreitet. Zu den vom Verkauf betroffenen Produkten zählen ATCACompute- und Packet-Processing-Blades, ATCA-Chassis sowie Chassis-Management-Hardware- und Software-Module, AMC-Module sowie cPCI-Blades, cPCI-Chassis und andere Legacy-Systemprodukte. Durch die Integration der modularen Kommunikationsan-

lagen von Intel in die Promentum-Produktgruppe bei RadiSys will das Unternehmen seine ATCA-Produktstrategie, Kundenbasis und den adressierbaren Markt weiter ausbauen. Intel will sich im Embedded- und Kommunikationsmarkt verstärkt auf Marktsegmente konzentrieren, die stärker auf das Kerngeschäft ausgerichtet sind, heißt es aus den eigenen Reihen. Intel wird den Telekommunikationsmarkt weiterhin mit CPUs und anderen ICs beliefern. Der geplante Verkauf werde keinerlei Auswirkungen auf Intels RackMount-Server-Produktlinien für Carrier haben, hieß es weiter. (hh) RadiSys Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 226931 Das ATCA-Angebot

PLD-Design

FPGA-Synthese-Tool für mehr Produktivität Mit Precision RTL Plus Synthesis bietet Mentor Graphics ein Produkt an, mit dem sich das FPGA-Design vereinfachen und die Produktivität des Designers erhöhen lässt. Das Werkzeug stellt Funktionen zur Verfügung, mit denen jeder Entwickler – unabhängig von seiner Erfahrung – die Zeitvorgaben schneller erreichen, den Einfluss von späten Änderungen im Designzyklus minimieren und die Architekturblöcke von FPGAs effizient einsetzen kann. Das Tool beinhaltet laut Valerie Rachko, Director Outbound FPGA Syn-

Stellt ein anbieterunabhängiges Tool zur FPGA-Synthese mit Produktivitätssteigerung vor: Valerie Rachko von Mentor 14

thesis Marketing bei Mentor Graphics, drei Funktionen: ( ) eine anbieterunabhängige physikalische Synthese, die im Gegensatz zu anderen physikalischen Synthese-Tools die Design-Performance zahlreicher FPGA-Bausteine verschiedener Anbieter verbessert; ( ) die voll automatische inkrementelle Synthese, die die Laufzeit reduziert, indem sie späte Änderungen im Designzyklus effizient verarbeitet und ( ) eine RessourcenManagement-Technologie für optimierte Designperformance.

Komplexere Designs effizient entwickeln „Altera führte Benchmark-Tests an über Designs durch und stellte mit Precision RTL Plus im Vergleich zur normalen Synthese eine erhebliche Qualitätsverbesserung bei den Ergebnissen fest“, fügt Rachko hinzu. Das Tool unterstützt FPGA-Bausteinfamilien und damit mehr als konkurrierende Werkzeuge. Mit dieser Technik sollen Entwickler ihre Timing-Ziele schneller und mit weniger Iterationen erreichen. Die Timing-DrivenMethodik stellt den Place&Route-Werkzeugen der FPGA-Anbieter auf Knopfdruck eine optimierte Netzliste zur Verfügung. „Precision RTL Plus führt beim VorabPlace&Route-Vorgang physikalische Synthese-Optimierungen auf der Basis fortschrittlicher Laufzeitbewertungen durch“, erklärt Rachko,„dabei zieht es viele Faktoren wie mögliche Platzie-

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rungen, verfügbare Routing-Ressourcen und für jedes Bauelement spezifische Designregeln in Betracht.“ Laut Mentor haben interne und von Kunden durchgeführte Tests gezeigt, dass typische Performance-Verbesserungen im Bereich von bis % liegen, die durchschnittliche Verbesserung beträgt %. Precision RTL Plus ermöglicht laut Rachko eine automatisierte inkrementelle Synthese, ohne dabei die Qualität der Ergebnisse zu verschlechtern. Zusammen mit den unterstützten FPGAs ergeben sich Laufzeitverbesserungen von bis zu %, ohne jegliche Vorplanung oder Set-ups. Die Kombination der Synthese mit dem SmartGuide-Flow von Xilinx bildet z.B. den ersten vollständig automatisierten inkrementellen Designflow, der inkrementelle Änderungen während des gesamten Place&Route-Ablaufs vornimmt. Das Tool unterstützt den typischen auf Partitionen basierenden Syntheseansatz sowohl bei Altera- als auch bei XilinxBausteinen. Dies kann zu Laufzeiteinsparungen bis zum -Fachen führen, und die Vorhersagbarkeit nach Designänderungen wird maximiert. Somit kann eine Iteration, die früher einen ganzen Arbeitstag gedauert hat, nun möglicherweise in einem Bruchteil dieser Zeit durchgeführt werden. (hh) Mentor Graphics Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de FPGA-/PLD-Designlösungen 227105

Mikrocontroller Effiziente Antriebsregelungen

Der Super(H)-Energiesparer ■ Bild 1: Das Einstiegsboard EVBSH7125-Carrier-USB. Mit USB-Schnittstelle zum seriellen Debuggen mit dem HMONMonitor.

Noch nie war so viel die Rede von globaler Erwärmung und Energieeffizienz wie heute. In Japan wurden die Energieeffizienzgesetze schon vor ein paar Jahren verschärft, deswegen hat Renesas mit der SH/Tiny-Baureihe 32-Bit-RISCMikrocontroller entwickelt, mit denen sich die Effizienz elektrischer Geräte verbessern lässt. Joachim Hüpper, Gunther Ewald* 16

Die Konstruktion Energie sparender Kühlschränke war bisher möglich, indem man die Styroporisolierung einfach einen Zentimeter dicker machte. Diese Methode ist aber für den nächsten großen Schritt untauglich, denn sie ist in der Sättigung, d.h. noch dickere Wände bringen nichts mehr. Experten sind sich einig: für eine weitere deutliche Verbesserung der Effizienz müssen elektronisch gesteuerte Motoren eingesetzt werden. Der Markt für kleine elektrische Motoren in Consumeranwendungen, wie weißer Ware, HVAC und Pumpen umfasst in Europa ca. Mio. Stück. Bisher waren aber fast alle dieser Motoren ohne MCU-Steuerung. Ändert sich dies jetzt aufgrund neuer Regeln, steht den elektronischen Antrieben für kleine Motoren ein Riesenboom bevor.

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Renesas verfügt hier über den Vorteil, dass die Regeln in Japan schon vor geraumer Zeit verschärft wurden und das Unternehmen in Europa einen Marktanteil von % bei den großen industriellen Motorsteuerungen aufweist. SH/Tiny ist das Resultat dieses über Jahre hinweg gewonnenen Knowhows, kombiniert mit dem Wissen um die Anforderungen im Bereich der weißen Ware. Renesas verfügt im europäischen Hausgerätemarkt über einen Marktanteil von ca. %. SH/Tiny basiert auf dem SH -Core, einer -Bit-RISC-CPU mit General-PurposeRegistern, die jeweils Bit breit sind und somit eine schnelle Ausführung von CCode gewährleisten. Schnelle Interrupt*Joachim Hüpper ist Marketing Manager bei Renesas Technology Europe in Dornach; Gunther Ewald ist Section Manager Application bei Glyn in Idstein.

Mikrocontroller Reaktionszeiten und eine × = Multiply-Accumulate-Hardware. Um sicherzustellen, dass die CPU nicht durch langsames Embedded Flash gebremst wird, kommt hier die schnelle Embedded-Flash-Technologie MONOS (Metal Oxide Nitride Oxide Silicon) zum Einsatz. Die CPU läuft damit ohne Waitstates, ohne Cache und bei vollem Determinismus mit Dhrystone MIPS.

■ Bild 2: Das EVBSH7125-CarrierE8. Mit 14-pol. Steckverbinder für den RenesasDebugger E8 oder E8A.

Echtzeitanforderungen bei Motorsteuerungen erfüllen Die Peripherie ist aber auch von Bedeutung, da für die Steuerung elektrischer Motoren spezielle Timerstrukturen und A/D-Wandler erforderlich sind. Bei SH/Tiny kommt die MTU -Timereinheit zum Einsatz, die universell einsetzbar ist und spezielle Modi für die Steuerung elektrischer -Phasen-Motoren bietet. Motorsteuerungen haben strenge Echtzeitanforderungen und so bietet der Timer eine Notfall-Aus-Funktion in Hardware. Die MTU versteht auch QuadraturencoderFeed-back (Phasenzählmodus) und bietet -mA-Ausgänge zur direkten Ansteuerung von Optokopplern. Die A/D-Wandler können hardwareseitig mit den Timern synchronisiert werden, um so die Wandlung genau zum notwendigen Zeitpunkt durchzuführen. Die zwei unabhängigen Wandler bieten Bit Auflösung, sind µs schnell und haben jeweils eine Sample & Hold-Einheit, um an zwei Punkten gleichzeitig Messwerte zu nehmen.

■ Bild 3: Das EVBSH7125-CarrierE10A. Mit JTAGSchnittstelle für den Renesas-Debugger E10A, sowie Lauterbach-Debugger.

Zur Kommunikation mit der Außenwelt stehen drei serielle Schnittstellen zur Verfügung, sowie bis zu digitale Ein-/Ausgänge. Zur weiteren Peripherie zählen ein Watchdog, ein zusätzlicher Compare-

Match-Timer, JTAG-Debug und mehr. Die Serie bietet KByte RAM. Wegen der Anforderung an einen hohen SignalRausch-Abstand in industrieellen Applikationen hat SH/Tiny eine -V-Stromver- ▶

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Mikrocontroller Aktion: Gewinnen Sie ein SH-2/Tiny-Carrierboard! Glyn, Renesas und ELEKTRONIKPRAXIS verlosen 50 Carrierboards für den schnellen Einstieg in die SH-2/Tiny-Serie im Gesamtwert von ca. 1000 €. Folgende Board-/Debug-Varianten stehen zur Verfügung: ■ EVBSH7125-Carrier-USB: Debuggen über USB-Schnittstelle ■ EVBSH7125-Carrier-E8: Debuggen über RENESAS E8 bzw. E8A ■ EVBSH7125-Carrier-E10: JTAG-Debuggen über RENESAS E10A So können Sie ein Carrierboard gewinnen: Füllen Sie einfach das Teilnahmeformular „Renesas SH-2/Tiny-Carrierboard“ unter www.elektronikpraxis.de/aktionen aus und beantworten Sie die folgende Frage: Wie heißt das Glyn-Targetboard (Typenbezeichnung), das für die o.g. Carrierboards angeboten wird? Bitte geben Sie die Artikelbezeichnung Ihrer gewünschten Carrierboard-Variante mit an. Teilnahmeschluss ist der 30. November 2007. Der Rechtsweg ist ausgeschlossen. Viel Glück wünscht Ihnen das Team der ELEKTRONIKPRAXIS!

■ Bild 4: Das EVBSH7125-Carrierboard (USB, E8 oder E10A) wird einfach auf das Targetboard aufgesteckt

■ Bild 5: HS7125 SH/Tiny Debug-Board

MONOS-Flash MONOS steht für „Metal Oxide Nitride Oxide Silicon“; das Besondere daran ist das Nitrid-Floatinggate, welches das Bit speichert. Das Nitrid bewirkt, dass im Falle einer temporären Störung nur die Elektronen an der Stelle der Störung abfließen. Das Floatinggate droht also nicht leer zu laufen. Damit lässt sich die Zelle bei hoher Zuverlässigkeit sehr klein auslegen, und klein bedeutet schnell. Ferner lassen sich mit MONOS-Flash Module bis zu 3,75 MByte realisieren, wie es in den neuesten Powertrain-SH-MCUs der Fall ist.

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▶ sorgung. SH/Tiny steht heute in und -Pin-Gehäusen und mit oder KByte Flash zur Verfügung. Noch dieses Jahr wird es neue kleinere Gehäuse mit mm × mm Kantenlänge geben und nächstes Jahr vollkompatible - und -KByte-Flash-Größen. Ferner gibt es in Form weiterer SH -Mikrocontroller auch einen Aufwärtspfad, z.B. hin zu SH , mit KByte und doppelten Timereinheiten zur Steuerung von zwei Motoren gleichzeitig, über den SH F mit zusätzlicher CAN-Schnittstelle, bis hin zur SH -Serie mit bis zu KByte und Pins, sowie -Fach-A/D-Wandler, bei MHz (über Dhrystone MIPS). Ziel ist es, in Europa in wenigen Jahren Mio. SH/Tiny pro Jahr zu verkaufen. Die Hälfte dieser Menge ist bereits durch gewonnene Projekte abgedeckt. Mit drei neuen Carrierboards gibt es jetzt die Möglichkeit, sich einfach und schnell in die SH/Tiny-Serie einzuarbeiten (Bilder – ). In kurzer Zeit können preiswert auf Lochrasterplatine, Steckboard oder dem zusätzlichen EVBSH -Targetboard eigene Applikationen erstellt werden. Das Debuggen von unterwegs ist auch praktikabel, da die Boards über USB mit Strom versorgt werden. Weitere Hardware oder eine zusätzliche Spannungsversorgung wird nicht benötigt. Technische Daten der Carrierboards: ■ Debugschnittstelle: Seriell über USB ( . Bd), seriell mit E ( . Bd) oder über JTAG mit E A ( . . Bd), ■ Hardware: SH -MCU (SH ) getaktet mit MHz, ■ Quarz: MHz, ■ Stromversorgung: , bis , VDC über USB, ■ Statusinformationen über zwei LEDs, ■ Reset-Taster, ■ × -pol. , -mm-Kontaktreihen, um alle MCU-Anschlüsse zu kontaktieren.

ELEKTRONIKPRAXIS Embedded Systems Development II – Oktober 2007

Mit dem EVBSH -Targetboard lassen sich die Funktionen des SH ausprobieren. Es verfügt über eine -PhasenBLDC-Ansteuerung, Hallgeber-Eingang, RS -Schnittstelle, SD-Karten-Slot, × Character-Display, Seiko RTC, EEPROM, Thermometer, LEDs etc. Das EVBSH Carrierboard (USB, E oder E A) wird einfach auf das Targetboard aufgesteckt (Bild ). Für die SH -/SH A-Familien gibt es zwei C-/C++-Compiler: Den RenesasCompiler, der sich in der mitgelieferten Trial-Version nach Tagen auf KByte limitiert und der KPIT-GNU-Compiler, der sich in die HEW-Debugoberfläche integriert und frei von Einschränkungen ist. Der GNU-Compiler ist kostenlos unter www.kpitgnutools.com erhältlich.

Verschiedene Programmiermöglichkeiten: COM oder JTAG Um die MCUs später in der fertigen Schaltung zu programmieren, gibt es zwei Möglichkeiten: Man verwendet entweder die serielle Schnittstelle COM und programmiert die MCU seriell asynchron mit bis zu . Bd oder man benutzt die JTAG-Schnittstelle der MCU. Für die erstgenannte Möglichkeit genügt ein MAX als Pegelwandler oder der E bzw. E A- Debugger, zum Programmieren über die JTAG-Schnittstelle benötigt man einen E A. Neben diesen drei Boards gibt es von Renesas noch die Möglichkeit, ohne Einschränkung der UART-Schnittstellen den SH zu debuggen. Dazu wird der funktionskompatible SH mit Pins an einen E A-USB-LITE- oder E A-USBAUD-Debugger angeschlossen und die - bzw. Pins für die Emulation auf ein Sockeladapter rausgeführt (Bild ). Man hat hier sogar noch erweiterte TraceMöglichkeiten und kann ebenfalls einen Lauterbach-Emulator anschließen. Das derzeitige Flaggschiff unter den Emulatoren ist der E F der ebenfalls ohne jegliche Einschränkungen der Peripherie arbeitet und noch einiges mehr an Debug-Funktionen bietet. Die drei Boards sind ab Lager lieferbar und einfach über den Glyn-Boardshop (siehe InfoClick) zu bestellen. (hh) Glyn Tel. + ( ) Renesas Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de

■ Renesas ■ Glyn 227199

Mikrocontroller Medizintechnik

Flexible MCUs für den Hausgebrauch

Systeme, gleich wie einfach sie auch aussehen mögen, nehmen immer mehr an Komplexität und Integrationsgrad zu, und Mikrocontroller halten mit den Anforderungen der Entwickler Schritt. Dies gilt nicht nur bei der Realisierung von Blutdruckmessgeräten und anderen medizinischen Geräten für den Privatgebrauch, sondern auch für Systeme in anderen Bereichen. Thomas Schumann, Raul Hernandez* Eines der gebräuchlichsten medizinischen Geräte, die man heute in Privathaushalten findet, ist das Blutdruckmessgerät. Während bei vielen dieser Geräte möglichst geringe Kosten im Vordergrund stehen und daher nur mit einem Minimum an Funktionalität aufwarten, berücksichtigen andere den körperlichen Zustand des Patienten. Einige *Thomas Schumann war als Product Specialist für Freescale tätig und hat das Unternehmen mittlerweile verlassen; Raul Hernandez ist Technical Marketing Engineer für Mikrocontroller bei Freescale in Guadalajuara, Mexiko.

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Geräte sind einfach aufgebaut: es wird nur eine Blutdruckmessung ausgeführt, die Ergebnisse werden angezeigt, und dann schaltet das Gerät ab. Andere Geräte verfügen über einen reichhaltigen Funktionsumfang und erlauben mehrere Messungen hintereinander, die Speicherung von Daten und den Datenaustausch mit anderen Geräten. Obwohl die Geräte auf ein Höchstmaß an Genauigkeit abzielen, bleiben die meisten, wenn nicht sogar alle, in puncto Genauigkeit hinter dem Quecksilbermanometer zurück.

ELEKTRONIKPRAXIS Embedded Systems Development II – Oktober 2007

Aber der Fortschritt macht selbst vor den preiswertesten Blutdruckmessgeräten nicht Halt. Neue, höherwertige Geräte zeichnen sich durch eine Datenspeicherung, höhere Messgenauigkeit und Stromspartechniken aus. Dass sich solche neuen Funktionen realisieren lassen, verdanken wir zum großen Teil Neuerungen bei den Mikrocontrollern, die in den Blutdruckmessgeräten zum Einsatz kommen. Im Rahmen der weiteren Automatisierung der klassischen Blutdruckmessung erfassen die meisten Messgeräte heute den Blutdruck über das„Druckabbauverfahren“, d.h. die Messgeräte imitieren, wie im Krankenhaus oder beim Arzt, mithilfe einer aufblasbaren Armmanschette, das Pumpen, Quecksilbermanometer und Stethoskop. Manuelle und elektronische Verfahren zur Blutdruckmessung unterscheiden sich, und daher ermöglicht die Technologie auch eine zweite Messung, die beim Aufpumpen der Armmanschette erfolgt (im Gegensatz zur traditionellen Blutdruckmessung beim Ablassen ▶

Mikrocontroller

■ Bild 1: Blockdiagramm eines Blutdruckmessgeräts mit 8-BitQE128-MCU von Freescale ▶ der Luft in der Manschette –„Druckaufbauverfahren“). Eine typische Blutdruckmessung liefert zwei Werte: sie repräsentieren Drücke, die in„mm Quecksilbersäule“ (mmHg) angegeben werden. Der größere, zuerst gemessene Wert gibt den systolischen Druck an, während der zweite, kleinere Wert für den diastolischen Druck steht. Diese Drücke repräsentieren die Kontraktions- und Expansionsphasen des Herzens und geben an, bei welchem Druck der arterielle Blutfluss voll blockiert wird bzw. gerade wieder beginnt. Der Spruch„Ihr Blutdruck ist normal, zu “ sagt aus, dass der systolische Druck des Patienten mmHg, der diastolische Druck mmHg und der Pulsdruck (die Differenz der beiden Werte) mmHg betragen. Diese Werte werden als normal angesehen. Obwohl sich das nicht verallgemeinern lässt, geben Werte über bzw. mmHg oft Anlass zur Sorge und könnten Anzeichen für Probleme des Herzens oder Arteriensystems sein, u.a. auch für Bluthochdruck.

Unterschiedliche Umsetzung der Algorithmen je nach Messverfahren Obwohl Systeme zur Messung per Druckabbau- und Druckaufbauverfahren auf die gleichen Einzelkomponenten zurückgreifen, unterscheidet sich doch die Art und Weise, wie die einzelnen Elemente genutzt werden. Den größten Unterschied stellt die Umsetzung der Algorithmen zur Berechnung der Ergebnisse aus den gemessenen Daten dar. Ein automatisches, nach dem Druckabbauverfahren arbeitendes System, bei dem die Armmanschette vom Gerät aufgepumpt wird, erfasst bzw. verarbeitet Daten wie unten beschrieben. Das Gerät pumpt die Armmanschette mithilfe einer motorbetriebenen Luftpumpe auf einen vorgegebenen, über dem normalen Druck liegenden Wert auf und erlaubt der Manschette anschließend, den Druck mit einem vordefinierten Gradienten über einen kontrollierten Ablasspunkt wieder abzubauen. Dabei wird der Druck in der Manschette gemessen. Während sich der Druck abbaut, lauscht das Gerät nach dem ersten Auftreten von Druckimpulsen und merkt sich den Punkt, an dem solche erfasst werden konnten. Der Druck baut sich weiter ab, und das Gerät versucht den Druck zu ermitteln, bei dem keine Impulse mehr erkannt werden können, und merkt sich auch diesen Druckwert. Die gleichen Prinzipien wie bei der Blutdruckmessung per Druckabbauverfahren kommen auch beim Druckaufbauverfah▶ ren zum Einsatz. Aber das System wird komplexer, weil die 22

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Mikrocontroller Gesundheit und die Kosten Nahezu täglich ändern sich die Randbedingungen im Gesundheitswesen: durch die Kostenexplosion für medizinische Leistungen, Änderungen der Versicherungsbedingungen oder Fortschritte in der Medizintechnik. Diese Faktoren wirken sich nicht nur auf die medizinische Primärversorgung von Patienten aus, sondern auch auf die Art und Weise, wie die Vor- und Nachsorge bei Operationen abläuft. Einfache Operationen sind so zur Routine geworden, ▶ Druckmessungen ausgeführt werden müssen, während die Manschette aufgepumpt wird. Hier muss die MCU die Druckimpulse aus einem störbehafteten Drucksystem extrahieren, denn der Motor sorgt für eine ständige Änderung des Drucks im System, während die Manschette aufgepumpt wird. Meist kommen hier mehrere Drucksensoren zum Einsatz, der Druck wird an verschiedenen Punkten im System gemessen.

Modularer Aufbau für flexiblen Funktionsumfang Darüber hinaus benötigen solche Systeme eine komplexere Motorsteuerung als beim Druckabbauverfahren, wo die Motorsteuerung nur eine motorbetriebene Pumpe einschaltet und diese ohne weitere Maßnahmen laufen lässt, bis der gewünschte Maximaldruck erreicht ist. Der Vorteil des Druckaufbauverfahrens ist, dass die Manschette nicht lange unter Druck stehen muss. Wenn die Luft aus der Armmanschette in einem System mit Druckabbauverfahren für die Messung des diastolischen Drucks abgelassen wird, fühlen sich manche Patienten unwohl. Dieses Unwohlsein wird durch das Druckaufbauverfahren minimiert, da der Luftdruck in der Manschette sofort wieder reduziert wird, wenn der systolische Druck des Patienten bestimmt wurde. Blutdruckmessgeräte sind nicht gegen Fehler gefeit, und viele Systeme können immer noch nicht allen Patiententypen gerecht werden. Die meisten Hersteller trachten danach, ihre Systeme so modular wie nur möglich zu entwickeln, so dass einmal entwickelte Systemelemente immer wieder verwendet werden können. Kann eine einzige Platine für beide Systeme eingesetzt werden, dann umso besser für den Hersteller.

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dass Patienten meistens noch am Tag des Eingriffs oder kurz danach wieder entlassen werden. Der Patient erholt sich heute nach einer Operation vorwiegend zu Hause, und dabei kommen häufig Geräte zum Einsatz, die bisher nur im Krankenhaus bzw. in speziellen Rehabilitationszentren verfügbar waren. Geeignete Mikrocontroller-Plattformen sorgen dabei für eine flexible Auslegung der Geräte nach den jeweiligen Anforderungen des Patienten.

Für ein einfaches, nach dem Druckabbauverfahren arbeitendes Gerät würde eine MCU wie der MC9S08QE128 von Freescale ausreichen (Bild 1). Selbst wenn das Gerät zusätzliche Funktionen wie das automatische Aufpumpen der Manschette, die Aufzeichnung von Daten und serielle oder Funkschnittstellen zu anderen Geräten zur Übertragung der gespeicherten Daten beinhalten würde, würde diese MCU noch voll und ganz genügen. Will ein Entwickler ein System nach dem Druckaufbauverfahren mit zusätzlichem Funktionsumfang auf der gleichen Platine realisieren, so würden die zusätzlichen Anforderungen in puncto Datenverarbeitung und Algorithmen die Funktionalität eines 8-Bit-Kerns sprengen. Mit der QE128-MCUs eröffnen sich aber neue Perspektiven für solche Entwicklungen. Freescale bietet einen 8-Bit(MC9S08QE128) sowie einen 32-Bit-MCU (MCF51QE128) mit identischem Funktionsumfang und identischem Gehäuse an. Entwickler können den MCU-Sockel auch dann beibehalten, wenn der leistungsfähigere Prozessorkern zum Einsatz kommt. Ingenieure können darauf verzichten, auch bei Geräten wie einem einfachen Blutdruckmessgerät zahlreiche Optionen auf der Platine vorzusehen, und natürlich können sie über mehr als ausreichende Reserven in puncto Rechenleistung verfügen. (hh) Freescale Tel. +49(0)89 92103559 www.elektronikpraxis.de

■ Die Flexis-MCUs von Freescale im Detail ■ QE128-Flexis-Seminare von Freescale in Europa

■ Alle Details zum BlutdruckmessgerätReferenzdesign mit QE128-MCU

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02.10.2007 09:38:40

DSPs Soziale Netzwerke

Inhalte drahtlos austauschen

Durch die Einführung des MP3-Players „WiFi Zune“ von Microsoft erhält der Bereich „Social Networking“ weitere Dynamik. Potenzielle Kunden werden dazu animiert, die Funktionen des Players zu nutzen, um mit anderen Anwendern Musik, Fotos oder Videoclips über drahtlose WiFi-Verbindungen auszutauschen. Welche Technologie steckt dahinter? Stefan Steyerl* Der Begriff„Social Networking“ steht bereits seit einiger Zeit in direkter Verbindung mit dem Internet. Online-Netzwerke wie Xing, Classmates, Facebook, Friendster, Linkedin und MySpace verzeichnen große Erfolge und werden von vielen Menschen genutzt, um neue Freunde und Gleichgesinnte zu finden oder geschäftliche Beziehungen aufzubauen. Alleine bei MySpace sind laut MediaPost derzeit , Mio. Nutzer angemeldet. . kommen täglich hinzu. Die soziale Netzwerktheorie existiert bereits seit . Sie stellt soziale Beziehungen in Form miteinander vernetzter Knoten dar, wobei jeder Knoten einen individuellen Akteur eines Netzwerks symbolisiert. Angewandt auf die heutige Zeit gilt diese Definition nicht nur für soziale Online-Sites, sondern sie hat zunehmend Gültigkeit, um die gemeinsame Nutzung vernetzter Consumer-Elektronikgeräte zu beschreiben. DBSN (Device-Based Social Networking) ist die Antwort der Industrie auf den Wunsch der Konsumenten, schnell auf Multimedia-Inhalte unterschiedlicher Kategorien zuzugreifen und diese mit anderen Nutzern ohne viel Aufwand zu teilen und auszutauschen. DBSN ist eine digitale Instantiierung von dem, was sozial interaktive Menschen seit jeher tun, um durch den Austausch persönlicher Eindrücke gegenseitig ihre Sinne zu stimulieren. Mit DBSN kann eine Person, die sich zum Beispiel gerade über einen bestimmten Song oder ein spezielles Video *Stefan Steyerl ist Director CPSG Europe der DSP and Systems Product Division bei Analog Devices in München.

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freut, digital die Aufmerksamkeit anderer Menschen wecken. Der eindeutige Trend in der Elektronik besteht darin, dass Konsumenten von ihren vernetzten Geräten zunehmend die Integration technologischer Verbindungspunkte in soziale Netze erwarten, um sich dann genauso interaktiv und natürlich verhalten zu können wie die Menschen, mit denen sie ihre Eindrücke teilen möchten.

Private Kommunikation wird immer mehr vernetzt Digitale gerätebasierte soziale Netzwerke dehnen sich über den reinen Freizeitbereich und die Möglichkeiten des Austauschs privater Inhalte hinaus aus. Ähnlich wie E-Mail, SMS und professionelle Netzwerkanwendungen wird sich DBSN auch in Geschäftsanwendungen wie Verkaufssysteme, Workgroup-Tools und anderen Anwendungen etablieren, bei denen der Austausch von Daten mit einzelnen Personen oder mit Nutzern vorteilhaft ist. Auch der„Wikipedia-Effekt“ gilt für DBSN: So können Benutzer mit DBSNGeräten eigene Kommentare abgeben und das Konsumverhalten oder Kaufentscheidungen anderer beeinflussen. Auch die Einbindung von Home Automation Nodes und Informationsgeräten in DBSNProdukte wird angestrebt. Statt der sicheren Administration des Zugangs zu digitalen Inhalten könnten auf biometrischen Daten basierte digitale Sicherheitsmechanismen, implementiert in DBSN-Geräte, den sicheren und interaktiven Zugang zu Räumlichkeiten ermöglichen.

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DSPs Um DBSN erfolgreich in die Praxis umzusetzen, müssen alle Multimediageräte für den Consumer-Bereich reibungslos miteinander kommunizieren können und den Gedanken des Social Networking unterstützen. Dies bedeutet, dass in die Geräte Funktionen wie Multimediaverarbeitung (Media Processing), Kommunikation zwischen Geräten (Device-to-Device Communications), Multifunction-DeviceFähigkeiten und Vernetzbarkeit von Geräten mit dem Internet (Device-to-Internet Networking) sowie moderne Benutzeroberflächen implementiert werden müssen. Zugleich müssen DBSN-Geräte klein und einfach bedienbar sein, ein ansprechendes Design aufweisen und dürfen nur wenig Strom verbrauchen.

Gefragt: einfach bedienbar und hoher Leistungsumfang Die Verfügbarkeit aller erwähnten Funktionen sowie eine ausreichend hohe Rechenleistung sind entscheidend für den Erfolg von DBSN-Produkten. OEMs müssen besonders auf die interaktiven Eigenschaften ihrer Designs achten, da sich DBSN-Produkte nur dann an Endverbraucher verkaufen lassen, wenn sie einfach bedienbar sind und einen hohen Leistungsumfang bieten. Viele der heute angebotenen Halbleiter-Plattformen verfügen nicht über ausreichend hohe Leistungsreserven und genügend Flexibilität, um sich als Verkaufsschlager für Social Networking durchzusetzen. Nicht programmierbare Ansätze verhindern bei vielen Geräten den erfolgreichen Einsatz als Social-Networking-Lösung, da sie nicht angepasst werden können und nicht mehrere Funktionen gleichzeitig ausführen. Die Herausforderungen bei der gemeinsamen Nutzung von Multimedia-Inhalten und die Probleme, die DBSN beim elektronischen Handel zur sicheren Feststellung von Identitäten aufwirft, stellen hinsichtlich Rechenleistung auch an den Schutz digitaler Rechte (DRM) neue Anforderungen. Speziell in einer Welt mit Millionen von DBSN-Geräten wächst die Notwendigkeit, die Identität dieser Geräte zu schützen. Dies gilt vor allem deshalb, weil Informationen und Kontent über ein Social Network mit beliebig vielen Nutzern offen und ohne Einschränkungen ausgetauscht werden kann. Alleine das Thema Connectivity sorgt für zusätzliche Komplexität und verlangt zusätzliche Rechenleistung. Für den effizienten Austausch von Daten sowie zum Management der Netzwerkteilnehmer ▶

DSPs muss die Rechenleistung völlig neue Dimensionen erreichen. Entscheidend ist auch, dass die MenschMaschine-Schnittstelle (MMI) – die Verbindung zwischen DBSH-Gerät und dem Teilnehmer eines sozialen Netzwerks – den Anwendern die einfache Nutzung von Elektronik, Kommunikationsfunktionen und komplexen Mechanismen zum Austausch von Informationen ermöglicht. Das Ziel besteht darin, seinen virtuellen Gegenüber mit einem einzigen Knopfdruck auf ein bestimmtes Ereignis hinweisen zu können. Denn potenzielle DBSN-Kunden möchten sich statt mit Technologie lieber mit Funktionen beschäftigen, die sie auf einfache Weise zur Steigerung ihrer Lebensqualität nutzen können. Dieses Szenario stellt für Entwickler, die Funktionen in Geräte integrieren und diese den Kunden anbieten, eine völlig neue Herausforderung dar. Die Produkte müssen daher sowohl technisch als auch sozial integriert sein. An die Rechenleistung und an die Art der Informationsverarbeitung stellen DBSN-Produkte somit ebenfalls völlig neue Anforderungen.

Blackfin-Prozessoren für die nötigen Leistungsmerkmale Die Blackfin-Prozessoren von Analog Devices wurden im Hinblick auf das Design flexibler, multifunktionsfähiger Benutzeroberflächen entwickelt und ermöglichen die einfache Anbindung von Bauteilen wie etwa kapazitive Sensoren für berührungsempfindliche Bildschirme. Eine solche Lösung wäre die Grundlage für einen digitalen Bilderrahmen, der Teil eines Netzwerks mit PC, Telefon und Digitalkamera ist. Ein solcher vernetzter Bilderrahmen verlangt Rechenleistung für Authentifizierung, Connectivity, DRM und die eigentliche Multiformat-DisplayAnwendung. Die Signalverarbeitungsund Steuerungsfunktionen des Blackfins arbeiten dabei zusammen und ermöglichen DBSN-Lösungen mit Industriestandard-Schnittstellen (Bild ). Um bei der Entwicklung von DBSN-Geräten alle Herausforderungen zu bewältigen, sind Verarbeitungsfähigkeiten erforderlich, wie sie Blackfin-Prozessoren bereitstellen. Sie haben sich bei Entwicklern von PMPs und Internet-Radios etabliert. Auch in anderen Anwendungen werden Blackfins als Basis zur Verarbeitung von Multimedia-Inhalten sowie aufgrund ihrer Steuerungs- und Schnittstellenmöglichkeiten eingesetzt.

■ Bild 1: Die BlackfinProzessoren zeichnen sich durch vielfältige Connectivity-Möglichkeiten aus

Bis heute begrüßen die Endverbraucher die Vorteile von Streaming Media. Der wahre Spaß wird in Zukunft jedoch darin bestehen, Multimedia-Inhalte in Echtzeit mit anderen auszutauschen. In Konsequenz bedeutet dies den Übergang zu einem Nutzungsmodell, bei dem Netzwerkverbindungen soziale Interaktionen vom Auto oder aus der Hand des Nutzers sowie von zu Hause aus ermöglichen. Geräte mit fest vorgegebenen Funktionen sind dazu jedoch ungeeignet. Statt ihrer werden Geräte mit Prozessoren benötigt, die die erforderlichen Fähigkeiten per Softwareprogrammierung zur Verfügung stellen und auf Netzwerk-Konnektivität optimiert sind. Außerdem müssen solche Prozessoren den Umgang mit reichhaltigem Multimedia-Kontent beherrschen und dürfen nur wenig Strom verbrauchen. Hinzu kommt, dass es sich bei der erforderlichen Universalität von DBSN-Verbindungen um eine evolutionäre Herausforderung handelt, die sich nur mit programmierbaren und deshalb adaptierbaren, erweiterbaren und transformierbaren Geräten bewältigen lässt. Schlussendlich nutzen erfolgreiche DBSN-Produkte Software-Layer, die eine soziale Umgebung erzeugen, Social Networking ermöglichen und Nutzern den einfachen Umgang mit ihren digitalen Produkten erlauben. (hh) Analog Devices Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de

■ Blackfin-Prozessoren von Analog Devices ■ Zur Embedded-Processing-Community bei ADI

■ Software und Starter-Kits für BlackfinProzessoren

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ARE YOU INTO IT? ZiLOGs neuer Flash-Mikrocontroller Z8 Encore! MC - die perfekte Lösung für MotorsteuerungsAnwendungen. Besuchen Sie www.zilog.com/z8encore und sehen Sie, wie überlegen unser Z8FMC16100 den Bausteinen anderer Hersteller ist. Wir sind drin, weil Sie es sind! Optimierte Hardware-Peripherie für schnellere Markteinführung - Unser einzigartiges Design bündelt entscheidende Peripheriefunktionen, die taktsynchron arbeiten um CPU-Ressourcen freizuhalten, minimiert die Zahl externer Komponenten und erlaubt es, auf das bei Produkten anderer Hersteller üblicherweise notwendige Schreiben komplexer und zeitintensiver Softwarealgorithmen zu verzichten. Höhere Leistung/geringere Bauteilekosten - Die integrierten Peripheriefunktionen sind speziell für Motorsteuerungsanwendungen entwickelt und umfassen ein sechskanaliges 12-Bit-PWM-Modul mit Schnellabschaltung bei Überstrom oder mehrfach fehlerhaften Eingangssignalen, einen 2,5 µs schnellen A/D-Wandler mit Zeitstempel, einen Operationsverstärker, einen hochgenauen internen Präzisionsoszillator, einen Komparator sowie mehrere Kommunikationstreiber. Kompakte Bauform - 5 x 5 mm2 großes 32-Pin-QFN-Gehäuse für Anwendungen mit begrenztem Platz auf der Leiterplatte Vektor Steuerung – Die einzige 8-bit Motorsteuerungsanwendung die eine drei Phasen Vektor Steuerung anbietet Vielfältige Anwendungen - Eine gute Wahl für dreiphasige bürstenlose Gleichstrom- (BLDC-), Drehstrom-, Universal-, Schaltstrom- und GleichstromMotorsteuerungsanwendungen.

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Mikrocontroller, Prozessoren, DSPs Digitale Signalcontroller

Mehr Leistung und Fließkomma-Einheit Die digitalen Signalcontroller TMS F x sind nach Angaben des Herstellers Texas Instruments (Vertrieb: SPOERLE) die ersten DSCs, die über einen Fließkomma-Prozessor verfügen. Mit bis zu MFLOPS Verarbeitungsleistung, der schnelleren Softwareentwicklung und einem integrierten Controller zielen die DSCs auf Steuerungsanwendungen ab. Im Vergleich zu den früheren TIDSCs erreichen die neuen Bausteine bei der gleichen Taktfrequenz von MHz eine um durchschnittlich % höhere Leistungsfähigkeit. Bei einigen Algorithmen, z.B. der schnellen Fourier-Transformation (FFT), beträgt die Leistungsverbesserung gegenüber einer vergleichbaren -Bit-Festkomma-Implementierung sogar %. Die C x+ FPU bietet einen digitalen -Bit-Festkomma-Controller und -Bit-Fließkomma-Unterstützung gemäß IEEE. Für Fließkomma-Operationen wurde der C x-Standardbefehlssatz um neue Befehle erweitert. Software, die für die Festkomma-CPU C x geschrieben wurde, ist somit vollständig kompatibel mit der C x+ FPU, womit in einer Anwendung Festkomma und Fließkomma kombiniert werden können. DSCs mit der C x+ FPU verbinden die Fließkomma-Overflow- und -Underflow-Flags (LVF und LUF) mit dem PIE-Block (Peripheral Interrupt Expansion). Dadurch lassen sich Overflow- und Underflow-Probleme einfacher beheben. (hh) SPOERLE Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 222753 Zur Produktauswahl bei SPOERLE

Starterkit

Support für 78K0/Lx3-MCUs Unter der Bezeichnung„SEE-IT!“ bietet Gleichmann Electronics für die -Bit-Mikrocontroller-Serie K /Lx von NEC ein Starterkit an: Die Version . von SEE-IT! unterstützt Bausteinvarianten ohne und mit -Bit-A/D-Wandler. Die mit einem LCD-Treiber und weiterer Peripherie ausgestatteten MCUs bieten einen geringen Stromverbrauch von unter mA im Betriebsmodus und , µA bei Verwendung der integrierten Echtzeituhr mit -KHz-Subclock. Je nach Typ und Ausführung lassen sich mit einer K /Lx -MCU bis zu LCDSegmente ansteuern. Das für den schnellen Einstieg in die K /Lx -Welt konzi-

pierte Kit basiert auf einer mit KByte Flash und KByte RAM ausgestatteten K /LF -MCU im -Pin-Gehäuse. Auf dem Board befinden sich zudem eine LCD-Anzeige mit Segmenten, ein Temperatursensor, ein Infrarotempfänger, eine Referenzspannungsquelle, ein Summer, ein -Wege-Joystick in Miniaturausführung, DIP-Schalter sowie eine Prototyping-Area, die dem Entwickler Freiraum für eigene Ergänzungen oder Modifikationen lässt. Ein ebenfalls auf dem Board integrierter USB-Port lässt sich nicht nur für die Stromversorgung, sondern auch als Kommunikations-, Programmier- und Debug-Schnittstelle nutzen. Das Kit enthält auch eine KByte große Code-Limited-Version des Softwareentwicklungs-Tools IAR Embedded Workbench sowie einfache Demoprogramme. (hh) Gleichmann Electronics Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de Zur Linecard von Gleichmann Electronics 223727 30

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Mikrocontroller, Prozessoren, DSPs Video-Postprozessor

Halo-Effekt bei HDTV beseitigt

Den branchenweit ersten VideoPostprozessor mit Motion Accurate Picture Processing (MAPP) will NXP auf den Markt bringen. Hersteller von Fernsehgeräten können so die hochauflösende (HD) Videodarstellung auf LCDTV-Geräten verbessern. Der Nexperia PNX kombiniert Funktionen für Movie Judder Cancellation (MJC), Bewegungsschärfe (Motion Sharpness) und Vivid Color Management. Sichtbare Halo- und Unschärfe-Effekte bei schnellen Bildszenen sollen dadurch beseitigt werden, die Bildqualität steigt. Mit der MAPP-Technologie kommt ein neues Upconversion-Verfahren in Verbindung mit einer über drei Bildausschnitte arbeitenden HD Movie Judder Cancellation für flimmerfreien Empfang und einer Full-Motion-kompensierten Upconversion auf × p@ Hz zum Einsatz. Die automatische Bildkontrolle (APC) passt sich dynamisch den Verarbeitungsparametern an, um eine Verbesserung bei jedem Bildausschnitt zu erreichen. Mit dem PNX können TV-Hersteller ihre neuesten Geräte mit der o.g. Auflösung und großem Farbumfang ausstatten, womit verschwommene Bilder auf großen HDTV-Geräten der Vergangenheit angehören sollen. (hh) NXP Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 223155 Nexperia-Bausteine von NXP LCD-Ansteuerung

Universell einsetzbarer LCD-Controller EPSON bietet mit dem S D einen LCD-Controller an, der hochauflösende Panels bis XGAAuflösung ansteuert. Der Baustein kann extern mit bis zu MByte SDRAM ausgestattet werden, um Sprite-Funktionen und Bilder auf bis zu drei Ebenen gleichzeitig darzustellen. Damit verringert sich die Auslastung der Host-CPU bei gleichzeitig hoher Anzeigequalität. Bei der Entwicklung des Controllers wurde Wert auf Vielseitigkeit gelegt, was sich in der Vielzahl verschiedener CPUSchnittstellenmodi widerspiegelt. Mehr als zehn CPU-Schnittstellen stehen standardmäßig zur Verfügung. Außerdem besitzt der S D zwei Kameraeingänge, an denen sich das YUV-Signal ( × Bit oder × Bit) einer Kamera anschließen und auf dem Bildschirm ausgeben lässt. Der Controller eignet sich für verschiedene Anwendungen, wie z.B. Bordgeräte in Kraftfahrzeugen, in der Industrieautomatisierung und für Bürogeräte. Ebenfalls erhältlich ist ein Evaluierungsboard. Der im PBGAoder QFP-Gehäuse erhältliche Controller unterstützt Treiber für die Betriebssysteme Windows CE und Linux. (hh) EPSON Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 222610 LCD-Treiber von EPSON

Mikrocontroller, Prozessoren, DSPs Storage-Prozessoren

Tool-Paket

Anbietern von Storagelösungen und Druckern stehen demnächst neue Prozessoren der PowerQUICC-II-Pro-Familie von Freescale zur Verfügung. Die Baureihe bietet Funktionen wie SATA, PCI Express, USB . , Gigabit Ethernet, XOR-Beschleunigung und Sicherheitsmerkmale. Die auf Small/Medium Business (SMB) zielende Produktlinie MPC xE unterstützt RAID und wurde für NAS-Anwendungen (Network Attached Storage), Accesspoints, Gateways, Drucker und Bildverarbeitungsgeräte konzipiert. Die MPC EProduktreihe adressiert Anwendungen im Privat- und SOHOBereich. Sie unterstützt RAID - und kommt in digitalen Medienservern und NAS-Geräten für den privaten Einsatz sowie von SOHO-Produkten wie Residential Gateways, . n Accesspoints und Industriesteuerungen zum Einsatz. (hh) Freescale Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de PowerQUICC-II-Pro-Prozessoren von Freescale 225229

Das Microsoft .NET Micro Framework wird auf Blackfin-Prozessoren von Analog Devices portiert und ermöglicht z.B. bei tragbaren Geräten, die über viele Ressourcen verfügen und Multimedia-Anwendungen unterstützen müssen, die Microsoft-Tools .NET und Visual Studio zusammen mit den Blackfins zu nutzen. Das Framework wurde als .NET-Lösung für kleine EmbeddedLösungen entwickelt, angefangen bei Industriesensoren über Messtechnikanwendungen bis hin zu Systemen für die Heimautomatisierung und medizinische Überwachungsgeräte. Die Aufnahme der Blackfin-Prozessoren in diese Umgebung ermöglicht nun den Einsatz dieser Tools sowie den Zugang zu DSPFunktionen mit geringem Stromverbrauch. Das Softwareentwicklungskit (SDK) für das .NET Micro Framework ist in Visual Studio integriert und wird mit einem erweiterbaren Emulator zur Simulation von Zielhardware geliefert. Das Framework ermöglicht die Anbindung verschiedener Hardwarelösungen an praktisch alle Peripheriekomponenten über IndustriestandardKommunikationsverbindungen und individuell administrierbare Treiber. (hh) Analog Devices Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de Alle Details: .NET Micro Framework von Microsoft 214404

Li8-Bit-MCUs

Applikationsprozessoren

PowerQUICC II Pro für Massenspeicher Micro Framework für Blackfin-DSPs

Mikrocontroller mit bis zu 24 I/Os

Embedded-Designs für Linux

STMicroelectronics erweitert seine -Bit-Flash-MCU-Reihe STLite um Bausteine mit bis zu I/O-Leitungen. Damit lässt sich die Baureihe in noch mehr kostensensiblen Applikationen einsetzen. Die MCUs zielen auf einfachere Produkte, z.B. aus dem Sicherheits- und Beleuchtungssegment sowie in den Bereichen Power-Management, Kleingeräte, Sensoren und Motorsteuerungen ab. Die ST LITE M-Serie, die es für das Prototyping im SDIP -Gehäuse und für die Massenproduktion als LQFP -Version gibt, erweitert die Lite-Familie durch Varianten mit klein dimensioniertem Speicher bis KByte und bis zu I/Os mit hohen Senkenströmen. Viele Embedded-Designs für einfache und kostengünstige Applikationen kommen zwar mit wenig Firmware aus, verlangen dafür aber große Flexibilität, was die Zahl der bidirektionalen I/Os betrifft. Die ST LITE M-Familie ist auf dieses Anforderungsprofil abgestimmt. Die Bausteine werden als Flash-Version wie auch in werkseitig programmierter Ausführung mit Byte EEPROM-Speicher angeboten. (hh) STMicroelectronics Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 223987 Die ST7Lite-MCUs von ST

Atmel bietet mit AT AP einen neuen Applikationsprozessor seiner AVR -AP -Familie an. Der Chip wurde für kostensensitive, Linux-basierte EmbeddedApplikationen optimiert. Zu den Einsatzmärkten des Bausteins zählen Drucker, Faxgeräte, Überwachungskameras, die Audioverarbeitung und Steuerungen in der Industrie. Atmel stellt für die Embedded-Linux-Umgebung Tool-Support zur Verfügung. Der AT AP basiert auf Atmels AVR -AP -Core und bietet Dhrystone v . MIPS bei einer Taktfrequenz von MHz und Versorgung mit , V. Die aktive Leistungsaufnahme liegt bei mA ( µA/MHz). Der Core enthält einen DSP, einen SIMD-Befehlssatz, Branch Prediction und eine MMU. (hh) Atmel Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 220932 Die AVR32-AP7-Applikationsprozessoren

Digitale Signalcontroller

16-kanalige POL-Regelung

Texas Instruments erweitert mit dem TMS F und -F sein Angebot an digitalen Signalcontrollern (DSCs). Die Bausteine sind mit einer DSP-Leistung von MIPS bei Bit für industrielle Applikationen optimiert – u.a. für digitales Power-Management, Servomotorsteuerungen und intelligente Sensorregelung. 32

Der F ermöglicht den Übergang auf softwaregeregeltes, digitales Power-Management mit einem -Bit-Prozessor und wendet sich an mehrkanalige Pointof-Load-Applikationen (POL), darunter etwa Ausrüstung für Telekommunikationsund Netzwerkinfrastruktur, Server, Laptops und industrielle Geräte. Die F -

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Controller erlauben mit ihren integrierten Peripheriekomponenten für E/A und Kommunikation die Entwicklung hochintegrierter industrieller Regelsysteme. (hh) Texas Instruments Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de Weitere Informationen 220258

Mikrocontroller, Prozessoren, DSPs Taktgenerator

Automotive-Netzwerke

Präzise Taktung mit wenig Jitter

FlexRay-MCU für Chassis-Lösungen

Mit dem CY bietet Cypress einen programmierbaren Single-Chip-Taktgenerator mit geringem Jitter. Über den gesamten Ausgangsfrequenzbereich beträgt der Perioden- und Cycle-to-CycleJitter weniger als ps und kommt bei den am häufigsten genutzten Frequenzen sogar auf ps. Damit ermöglicht der Baustein eine präzise Taktung, wie sie von Netzwerkausrüstungen (Router, Switches usw.) ebenso verlangt wird wie von Consumer-, Kommunikations- und Industrieapplikationen. Der CY wird als Vor-Ort- oder werkseitig programmierbare Ausführung angeboten. Die Ausgangsfrequenz erstreckt sich von bis MHz. Die integrierte PLL-Stufe erlaubt zudem die Generierung individueller Frequenzen aus einem externen Quarz oder einem anderweitigen Referenztakt. (hh) Cypress Semiconductor Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 220228 Hier finden Sie weitere Informationen

Mit dem V E/PHO bietet NEC seinen ersten FlexRay-lizenzierten Kommunikationscontroller für AutomotiveChassis-Anwendungen an. Bezüglich der Sicherheitsanforderungen ist das Chassis-Segment eine große Herausforderung. Zahlreiche Applikationen sind hier nach SIL (IEC ) bzw. ASLIC/ASLID (ISO ) eingestuft. Der Baustein unterstützt das Design SIL konformer ECUs mit integrierter Sicherheitsdiagnostik, wie z.B. ECC auf Flash, ECC auf RAM, Hardware-CRC, redundante Peripherie (z.B. zwei unabhängige A/DWandler), Core Self Test SW und einer FPU. Der Anwendungsbereich ersteckt sich von bürstenlosen Gleichstrommotoren zur elektronischen Servolenkung über elektronische Bremsen bis hin zu Steuerungen für Fahrzeugstabilitätseinrichtungen. (hh) NEC Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 223328 V850-MCUs von NEC

fido-MCU

Laborbericht: Weniger Ethernet-Paket-Jitter als vergleichbare RISC-CPUs Schneider Electric führte Laboruntersuchungen mit dem Echtzeit-Mikrocontroller „fido1100“ von Innovasic Semiconductor durch. Im Worst-Case konnte dabei der Ethernet-Paket-Jitter auf 130 µs reduziert werden. Vergleichbare RISC-basierende Prozessoren weisen laut Innovasic bei doppelter Taktfrequenz einen um den Faktor fünf bis sechs höheren Jitterwert auf. Der Jitterwert ist entscheidend für Ethernet-An-

wendungen in der Industrie, bei denen eine Echtzeit-Steuerung oder ein funktionskritischer Datenaustausch parallel zu Aufgaben mit niedriger Priorität wie Internet-Aktivitäten und Dateitransfers abzuarbeiten sind. Standard-Ethernet in industriellen Netzwerken kann Probleme bereiten, wenn zeitkritische Kommunikationsaufgaben durch Netzwerkverkehr mit niedriger Priorität beeinflusst werden. Der mit 66 MHz ge-

taktete fido1100 erzielte im Worst-Case eine Latenzzeit von 1,1 ms und einen Jitter von 130 µs. Der Baustein wurde hierfür in einer ModBus/TCP-Applikation mit unterschiedlichem Ethernet-Verkehr im Hintergrund getestet. (hh) Innovasic Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de Die fido-MCU-Architektur im Detail 223118

Embedded Computing MicroTCA

Tauglich für Industrieanwendungen? Jedes µTCA-System wird von einem speziellen Modul gesteuert, dem µTCA-Carrier-Hub (MCH), der ein standardisiertes, IPMI-basiertes Management-Subsystem bereitstellt, das für die Stromversorgung, die Kühlung und das Hot-Swapping der Module zuständig ist. Das Modul stellt auch die Switching-Funktionalität zur Verfügung, die nötig ist, um AMC-Module mittels Gigabit-Ethernet, PCI-Express und Serial-Rapid-I/O miteinander zu verbinden. µTCA-Systeme ermöglichen einfache Kombinationen wie Gigabit-Ethernet (zur Steuerung) mit SATA (Datenspeicherung) oder mit PCI-Express zur Implementierung lokaler I/O- und Grafik-Funktionen.

Trend zu weniger Formfaktoren: kleinerer Stückpreis

MicroTCA, Mitte 2006 als Standard ratifiziert, wird seitdem verstärkt für den Einsatz in Telekom-Anwendungen gepriesen; kein Wunder, da es auf hot-swappable MezzanineModulen und ATCA-Grundlagen basiert. Kommen durch diese Vorteile auch andere Einsatzgebiete in Frage? Nigel Forrester* 34

Micro(µ)TCA-Systeme bestehen aus maximal zwölf AdvancedMC(AMC-)Modulen im Postkartenformat, die auf einer Backplane aufgesteckt sind, welche über angemessene Leistungs-, Kühlungs- und mechanische Ressourcen verfügt (Bild ). Die AMC- und µTCA-Spezifikationen stammen von der PICMGOrganisation, die aus Anbietern, Kunden und anderen daran interessierten Mitgliedern besteht. µTCA unterscheidet sich von der Vielzahl anderer offener Standards, die für den industriellen Gebrauch konzipiert sind, insbesondere durch die Tatsache, dass es auf dem Markt eine wesentlich größere Auswahl an AMC-Modulen gibt, die mehr als nur universelle Rechenleistung bieten.

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Da die Spezifikation bis zu serielle Hochgeschwindigkeitskanäle (Pipes) auf der Backplane zulässt, lassen sich µTCASysteme mit unterschiedlicher Performance realisieren, deren Bandbreiten zwischen MBit/s und GBit/s liegen. Sechs physikalische AMC-Formfaktoren sind möglich (von„kompakt“ und„mittelgroß“ über„groß“ bis zur„Vollgröße mit zweifacher Breite“). Der Trend geht zur Nutzung einer kleineren Anzahl von Formfaktoren, um so – durch die Absatzsteigerung der Module jeder verwendeten Größe – den Stückpreis zu reduzieren. Ein weiteres, wichtiges Merkmal von µTCA wurde von den Erstellern der Spezifikation gezielt geschaffen: Der Standard ist so konzipiert, dass er eine Vielzahl von Packaging-Lösungen unterstützt und sich somit für unterschiedlichste Anwendungen eignet. Zurzeit gibt es zahlreiche Lösungen„von der Stange“, vom "Schaltschrank für große Systeme bis zu „Pizza-Box“-Gehäusen für kleinere Systeme (Bild ). Heute besteht großes Interesse daran, applikationsspezifische Packa*Nigel Forrester ist Marketing Manager der Embedded Communications Computing Group bei Motorola in England.

Embedded Computing ging-Lösungen zu entwickeln. Auf dem Industriemarkt sind hauptsächlich drei Equipment-Typen zu finden: Handheld, Portable/Benchtop und fest installierte Systeme. Handheld-Geräte sollen so klein und leicht wie möglich sein und eine Stromversorgung mittels Batterie zulassen, sodass ihre Leistungsaufnahme von Bedeutung ist. In der Regel müssen Designer oft ein Gehäuse verwenden, das einer firmenweiten Markenstrategie entspricht, was mit gewissen Zwängen hinsichtlich des verfügbaren Raumes verbunden ist. Entwickler müssen auch besondere I/O- und Display-Voraussetzungen erfüllen, sodass sie quasi gezwungen sind, ein kundenspezifisches Baseboard zu entwerfen. Sie müssen darauf vertrauen, dass sie auf dem freien Markt ein passendes ProcessingModul finden, um damit die Steuerung oder die Datenerfassung zu implementieren. Diese Handheld-Geräte wurden traditionell als Standalone-Systeme entwickelt, aber regulierende Vorschriften, firmeneigene Networking-Strategien sowie Forderungen nach einfacher bedienbaren Geräten verlangen, dass diese Instrumente drahtlos vernetzbar sind. µTCA-Systeme und viele AMC-Module werden so entworfen, dass die geforderte Konvergenz der Networking- und der Computingfunktionen bereits im Vorfeld gegeben ist. Bei µTCA-Produkten ist die Vernetzbarkeit eine von vornherein integrierte Funktion.

Module (COM), COM-Express, ETX, MicroETX und all die PC/ -Derivate. Sie stellen alle einen direkt anschließbaren Miniatur-PC dar, der über unterschiedliche Busschnittstellen zu einem Baseboard sowie über mehrere PC-I/Os (USB, RS- , Audio-Schnittstelle) verfügt. Auf dem Markt sind AMC-Module erhältlich, die

■ Bild 1: Typische Abmessungen eines AdvancedMC-Moduls

Effiziente x86-Architektur Gerade die Nachfrage nach hochqualitativen Grafikdisplays sorgt für den Einsatz x -basierter Intel-Architekturen. Sie sind einfach zu programmieren und verhältnismäßig kostengünstig. Der Markt bietet zahlreiche Rechnermodule wie Computer On ▶ ELEKTRONIKPRAXIS Embedded Systems Development II – Oktober 2007

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Embedded Computing MicroTCA in der Industrie µTCA verfügt über das Potenzial, neue Anwendungsbereiche auf dem Gebiet des Embedded Computing für sich zu erobern, insbesondere dank seinem PreisLeistungs-Verhältnis. Der Standard profitiert von der für ATCA ausgeführten Entwicklungsarbeit und übernahm davon viele Leistungsmerkmale, die andere Embedded-Architekturen nicht bieten. Dazu zählen ein kompakter, hochmodularer und skalierbarer Aufbau, eine effiziente Kühlung, serielle Hochgeschwindigkeitskanäle, hohe Servicefreundlichkeit, Systemebenen-Management sowie eine mechanisch robuste Ausführung. Zusätzlich ▶ auf Intel-CPUs basieren und ebenso gut als Plug-in-PCs fungieren können, wenn auch dann das Instrument eher AMCbasiert ist. Benchtop- und semiportable Geräte verfügen meist über eine AC-Stromversorgung und müssen mechanische Belastungen aushalten, die sich z.B. beim Transport ergeben. Solche Systeme bieten den Vorteil einer modularen Bauweise, sie sind problemlos aufrüstbar, um sie an kundenspezifische Bedürfnisse anzupassen. So kann es vorkommen, dass Testequipment über länder- bzw. marktspezifische Module oder über mehrfache Ausführungen des gleichen Moduls verfügen muss, um das parallele Testen in einer Fertigungsstraße zu ermöglichen. Semiportable Geräte (z.B. transportierbare Testinstrumente) können einen uni-

bietet µTCA eine hohe Flexibilität bei der Gehäuseauswahl und industriegerechte Payload-Module. Ein weiterer Fakt ist die Dauerhaftigkeit: µTCA erfüllt alle nötigen Voraussetzungen, um als stabile Plattform in Industrieapplikationen für die nächsten zehn Jahre oder mehr zu dienen. Kein anderer Standard bietet zurzeit einen so langen Lebenszyklus, und es gibt auch keine vergleichbare Lösung, deren Verfügbarkeit sich in nächster Zukunft auch nur andeuten würde. Der sich daraus ergebende Schutz getätigter Investitionen ist für viele Unternehmen der Hauptgrund, in µTCA zu investieren.

versellen Prozessor zur Geräte- und Displaysteuerung sowie andere kommerzielle Module verwenden, z.B. spezifische Schnittstellen zur Verbindung mit den zu testenden Komponenten sowie DSP- und FPGA-Module zur Verarbeitung der Testergebnisse. Auch hier eignet sich µTCA zur Realisierung semiportabler Industrieausrüstungen.

Modulare Bauweise für einfaches Aufrüsten Es existieren mehrere offene Standards, die für den industriellen Markt geschaffen wurden. Beispiele dafür sind der VMEbus und U-CompactPCI. Auch für sie gibt es, wie für AMCs und µTCA, eine Vielzahl kommerzieller Boards und Module, zu denen auch komplexe DSP- und

■ Bild 2: Am Markt sind verschiedene Gehäuse für MicroTCA-Systeme erhältlich

Embedded Computing FPGA-Designs gehören. Verfügbar sind auch einige Packaging-Lösungen„von der Stange“, und die Lebenszyklen der entsprechenden Systemlösungen sind im Allgemeinen lang. Auf dem Gebiet der semiportablen Industriegeräte ist allerdings µTCA ein starker Mitbewerber, v.a. aufgrund der zunehmenden Anzahl erhältlicher AMC-Module. Da µTCA-Systeme klein sind, für sie eine große Anzahl von Gehäusen zur Verfügung steht und sich dieser Standard aufbauend auf einer Ethernet-Switched-Architektur entwickelt hat, eignet er sich besonders für verteilte Applikationen, die einen Datenaustausch voraussetzen. Fest installierte Industrieapplikationen sind sehr verschiedenartig: sie reichen vom Kioskterminal für Parkuhren über komplexe Prozesssteuerungssysteme für geregelte Umgebungen bis zu Eisenbahn-Signalisierungsanlagen für raue, ungeregelte Umgebungen. Diese Beispiele zeigen, wie schwer es ist, allgemein gültige Aussagen hinsichtlich der am besten passenden Ausrüstung zu machen. Es lässt sich dennoch behaupten, dass ein Bedarf an unterschiedlichen Typen von Steuerungsprozessoren besteht. Der Grund dafür könnte z. B. eine große Anzahl vorliegender Programme sein, die für eine spezifische Architektur wie PowerPC geschrieben wurde oder auch der Zwang, ein bestimmtes EmbeddedBetriebssystem aus Sicherheits- oder Echtzeit-Gründen einzusetzen. Sicherheit sowie Wirtschaftlichkeit verlangen wiederum, dass die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit fest installierter Systeme besonders hoch sein müssen. Das wird am Beispiel einer Fertigungsstraße leicht erkennbar, denn auch eine nur wenige Stunden anhaltende Produktionsunterbrechung, die sich infolge unzuverlässiger Systeme ergibt, kann enorme Verluste zur Folge haben. Die besprochenen fest installierten Anlagen können von der Flexibilität, der Skalierbarkeit und der Möglichkeit, die µTCA bietet, High-Availability-Systeme zu implementieren, deutlich profitieren.

Vergleich der unterschiedlichen Technologien Bestimmte Industrieanwendungen benötigen also die zusätzliche, leicht implementierbare PC-Funktionalität, wie sie von einem COM geboten wird. Die neuesten COM-Versionen zeichnen sich durch gute Performance aus und ermöglichen eine Hochgeschwindigkeitsverbindung zu einem Baseboard mittels PCI-Ex-

press. Am Markt erhältlich sind eine Vielzahl PCI-basierender Module als auch solche, die noch den ISA-Bus nutzen und sich für Applikationen mit niedriger Geschwindigkeit eignen. Sie alle sind in physikalisch unterschiedlichen Ausführungen (Formfaktoren) erhältlich, sodass damit viele Packaging-Forderungen erfüllbar sind. Aus technischer Sicht gehören zu den Aspekten, die Entwickler in der Industrie dazu bewegen sollten, µTCA für ihre Designs zu nutzen, folgende Punkte: ■ die Möglichkeit, mehrere ProcessingModule zu verwenden, die auf eine verteilte Art über eine Ethernet-Backplane miteinander verbunden sind, ■ die Verfügbarkeit von AMC-Modulen, die unterschiedliche Prozessoren einsetzen wie z.B. Multicore-Paket-Prozessoren, DSPs, FPGAs, PowerPC sowie die jüngsten Strom sparenden Prozessoren mit x -Architektur, ■ die Verfügbarkeit einer großen Anzahl gängiger, wiederverwendbarer I/OModule, die eine kurze Entwicklungszeit ermöglichen, sowie das Vorhandensein kommerzieller Entwicklungssysteme, ■ der beträchtliche Preisrückgang bei AMC-Modulen, der aufgrund eines stark zunehmenden Absatzes dieser Produkte prognostiziert wird, ■ die schnelle Austauschbarkeit (Hotswap) der Module, die für die Instandhaltung und Wartung der Anlagen bei bestimmten Applikationen von hoher Bedeutung ist. Bei Anwendungen, bei denen ein Modulaustausch nicht stattfinden darf, lässt sich diese Forderung durch eine entsprechende Packaginglösung auf Systemebene erfüllen, ■ das Vorhandensein einiger kommerzieller Packaginglösungen, insbesondere solcher für raue Umgebungen, wodurch sich Entwicklungszeit einsparen lässt, ■ die Vorzüge einer seriellen Hochgeschwindigkeits-Switched-Backplane, die bis zu GHz Bandbreite bietet. (hh) Motorola Embedded Communications Computing Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de

■ AMC-Module von Motorola ■ Motorolas Centellis-1000-MicroTCAPlattform im Detail

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Embedded Computing Formfaktoren

Neue Standards bei Standardplattformen Eine nahezu unübersichtliche Anzahl an Plattformen steht zur Auswahl. Hierzu zählen sowohl unter Organisationen oder Gremien definierte Standardplattformen als auch Quasi-Industriestandards oder weithin gebräuchliche Plattformen (Bild ). Zu den verwalteten Standards zählen u.a. PC/ -, EPIC- und PICMG-Slot-Cards. Dazu rechnet man alle Formen von ATX-Mainboards und EBX. Die , "-Plattform ist eine weit verbreitete und kompakte Standardplattform.

PC/104 in industriellen Steuerungen etabliert

■ 3,5"-Biscuit-Board mit MIO/160 von Advantech

Neue Schnittstellen und Technologien kommen auf den Markt oder sind bereits angekommen. Neben aktueller Prozessortechnologie mit Multicore-Funktionen bieten die CPUs und Chipsätze eine Reihe zusätzlicher Schnittstellen, u.a. PCI-Express, SerialATA, High-Speed USB, Giga LAN und SVDO.

Wolfgang Heinz-Fischer* 38

Multicore ist für Boardhersteller das kleinere Problem, handelt sich hier vor allem um eine Softwareanpassung. Für die neuen Schnittstellen sind für viele Standardplattformen Änderungen erforderlich, da in den bisherigen Standards die Schnittstellen nicht beschrieben werden, und weil sie zum Zeitpunkt der Festlegung des Standards noch nicht etabliert oder bekannt waren. In den meisten Standardisierungsgremien wurden die Weichen bereits gestellt und neue Standards definiert. Manche Plattformen warten aber auf eine tragfähige Idee. Bei der Vielzahl von Standardplattformen kann man leicht den Überblick verlieren. Welche Standardplattformen befinden sich also am Markt und wie werden hier die neuesten Technologien integriert?

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PC/ ist zwar in die Jahre gekommen, hat aber immer noch seinen Platz in industriellen Anwendungen und Steuerungen. Bis jetzt konnte der Standard mit allen technologischen Veränderungen von ISA- bis PCI-Bus Schritt halten. Wie sieht es mit der Integration der neuen Schnittstellen aus? Serial ATA ersetzt die IDE-Schnittstelle und ist auf dem Board nur ein anderer Stecker. Gleiches gilt für USB . nach USB . , eine Integration ist eine Designfrage und nicht ein Problem für PC/ , genauso wie bei SVDO. Bei Giga LAN ist mit einem entsprechenden PHY das Problem auf dem Board zu lösen. Bei PCI-Express ist es jedoch problematischer. Mit dem zz. eingesetzten Steckersystem bei PC/ können die Übertragungsgeschwindigkeiten von PCI-Express heute bis , GBit/s nicht realisiert werden. Als Steckersystem könnten Systeme wie aus COM-Express bekannt eingesetzt werden. Wo jedoch den Stecker platzieren? Soll der PCI- und/oder ISA-Bus-Stecker bleiben, um eine Kompatibilität zu PC/ weiterhin zu gewährleisten? Viele Fragen, für die noch kein schlüssiges Konzept in der PC/ -Gruppe vorgestellt wurde. Dennoch hat diese Gruppe und der PC/ -Standard eine Zukunft, sowie mit EPIC- und EPIC▶ Express noch weitere Eisen im Feuer. *Wolfgang Heinz-Fischer ist European Marketing Director bei Advantech in Feldkirchen/München.

Embedded Computing ▶ Eine Reihe von Herstellern bietet die , "-Biscuit-Plattform an, mit mm × mm die kompakteste unter den reinen SBC-Boards (Aufmacherbild). Da bis auf die Größe nichts definiert ist, bleibt es jedem Hersteller überlassen, Schnittstellen zu integrieren, Stecker anzuordnen und hinzuzufügen, was auch immer möglich ist. Die Stärke der Plattform ist, dass bereits fast alle Schnittstellen auf Stecker herausgeführt sind. Eine gewisse Austauschbarkeit zwischen unterschiedlichen Herstellern ist durchaus möglich. Als Standarderweiterung bieten fast alle Anbieter den PCI-Bus für PCI- -Steckkarten. Wie bei PC/ lassen sich die meisten neuen Schnittstellen unproblematisch implementieren. Dazu zählen Serial ATA, Giga LAN, USB . und SVDO. Eine einfache Integration von PCIExpress, wie es bei Industrial Mainbaords realisiert wird, ist möglich. Wie sieht es mit einer PCI-Express-BusErweiterung aus, in Analogie zur PCI- Erweiterung? Advantech bietet dazu das MIO/ Interface an: eine offene Schnittstellendefinition mit Pins und einem industrietauglichen Board-zu-BoardSteckersystem, das für PCI-Express auch in der nächsten Generation mit bis zu GBit/s ausgelegt ist. Auf dem Interface sind neben dem PCI-Bus auch PCIExpress × , Grafik, USB . , SMBus und Low Pin Count definiert. Mit EPIC (Embedded Platform for Industrial Computing) hat die PC/ -Gruppe einen neuen Standard vorgestellt. Ähnlich wie bei Standard-SBCs ( , ", EBC) ist hier die CPU auf dem EPIC-Board platziert, und mit PCI/ -plus-Erweiterung steht die Welt offen für alle Erweiterungen mit PC/ - und PC/ -plusFormfaktor. Damit sind auch hochleistungsfähige Lösungen mit PC/ - und PC/ -plus-Erweiterung realisierbar. Die Boardgröße liegt mit mm × mm zwischen den Plattformen , " Biscuit

■ Bild 2: SHB/PICMG 1.3 Slot Card PCE-5120 von Advantech

und EBC. Inzwischen bieten viele Hersteller entsprechende Boards an. Als Buslösung für PCI-Express-Bus-Erweiterungen hat die PC/ -Gruppe den neuen Standard EPIC-Express vorgestellt. Anstelle der PCI-Bus-Erweiterung tritt eine PCI-Express-Bus-Erweiterung (Bild ). Entsprechende Erweiterungsboards müssen noch entwickelt und angeboten werden. Die Lösung ist ein erster Ansatz für die PCI-Express-Bus-Erweiterung in der PC/ -Welt, birgt jedoch noch eine Reihe offener Fragen. So ist es aus mechanischer Sicht nicht möglich, eine Standard-PC/ -plus-Karte aufzustecken, und für alle PCI- -Karten fehlt das Interface. Der Markt wird entscheiden, ob diese Lösung tragfähig ist. Für alle EBX- und , "-Biscuit-Boards, mit einer Boardfläche von mm × mm der größten SBC-Plattform wiederholen sich die Argumente der , "-BiscuitBoards. Eine weit verbreitete, von vielen Herstellern angebotene SBC-Plattform, die bis auf die Boardgröße nicht normiert ist. Die Integration von neuen Schnittstellen erfolgt analog zu , "-Biscuit-Boards. Unter PICMG . ist der Standard für Slot Cards beschrieben. Eine Integration der neuen Schnittstellen ist analog zu anderen Plattformen möglich. Mit PICMG . ist jedoch eine wesentlich bessere Lösung als Standard definiert, die die Integration von PCI-Express als Bus-Erweiterung beschreibt (Bild ). Im Standard sind sowohl CPU-Karten mit voller Länge als auch Karten mit halber Länge definiert. Die Abmessungen der Karten sind gleich ■ Bild 1: Standardplattformen im Embedded-Markt: 3,5" ist sehr kompakt und deshalb auch weit verbreitet

Embedded Computing ■ Bild 3: Die EPICExpress-Definition der PC/104-Gruppe

zu PICMG- . -Karten, damit alle bisherigen PICMG- . -Gehäuse weiterhin eingesetzt werden können und nicht in das Design neuer Gehäuse investiert werden muss. PCI-Signale stehen optional auf dem Kartenstecker zur Verfügung und garantieren damit die Abwärtskompatibilität zu bestehenden PICMG- . -Karten. Die komplette Stromversorgung der Karte erfolgt über den Kartenstecker und nicht wie bei PICMG . über teilweise extra Stromversorgungsstecker. Um auch für leistungsstärkere Prozessoren gerüstet zu sein, wurden zusätzliche Stromversorgungspins festgelegt, die eine theoretische Versorgung bis zu ca. W ermöglichen. Neuere Stromversorgungsmanagementfunktionen wie Wake-/Sleep-Modus oder Soft-Systemstart werden nach den ACPISpezifikationen unterstützt und dazu sind die entsprechenden Pins wie PSON#, PWRGD und PWRRBT# herausgeführt.

Größter Vorteil: Leistungssprung von PICMG 1.0 auf 3.0 Dies erspart den bei PICMG- . -Karten bekannten zusätzlichen Kabelaufwand. Zusätzlich zu den schon beschriebenen Schnittstellen PCI-Express und PCI auf dem Kartenstecker stehen weitere Funktionen wie IPMI, SM Bus, Serial ATA, USB und Ethernet zur Verfügung und werden über den Kartenstecker zur Backplane geführt. Die größere Anzahl an Schnittstellen auf dem Kartenstecker ermöglicht eine größere Flexibilität von Backplanes nach PICMG- . -Spezifikationen. Zusätzlich wird der zusätzliche Kabelaufwand reduziert, was einen einfacheren und besseren Airflow im System ermöglicht. Der größte Vorteil ist jedoch der Leistungssprung von PICMG- . - zu PICMG. -Systemen. Mit dem Einsatz von seriellen Punkt-zu-Punkt-PCI-Express-Verbin-

dungen können sehr hohe Übertragungsraten erreicht werden. Die theoretische Grenze der Übertragungsbandbreite bei PICMG- . -Karten beträgt MB/s über den ISA-plus-PCI-Bus ( / Bit). SHB-Systeme erreichen eine theoretische Übertragungsbandbreite von MB/s über PCI-ExpressLanes und PCI-Bus ( / Bit). Industrial Mainboards sind Industriestandards, die in der Boardgröße, der Position der Montagepunkte, Erweiterungssteckplätze und Ausgangsstecker definiert sind. Die Formfaktoren ATX ( mm × mm), MicroATX ( mm × mm), MiniATX ( mm × mm) und MiniITX ( mm × mm) werden von einer Vielzahl von Herstellern angeboten, sind dank der gleichen Montagepunkte in die gleichen Gehäuse einzubauen und bieten dank der Bandbreite angebotener Mainboards und einer unüberschaubaren Anzahl an Erweiterungskarten für alle Anwendungen eine ideale Lösung. Die Integration neuester Schnittstellen erfolgt analog zu SBCs auf dem Board. PCI-Express wird intern zum Anschluss entsprechender Bausteine genutzt. Zusätzlich werden wie in der PICMG . beschrieben Erweiterungssteckplätze für PCI-Express-Erweiterungskarten verfügbar gemacht. Somit steht PCI-Express auch auf Industrie-Mainboards zur Verfügung und bringt die Boards damit in neue Leistungsklassen. (hh) Advantech Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de

■ Embedded-Computing-Lösungen von Advantech

■ Standardplattformen: Advantechs SBCs 222851

Embedded Computing MCUs für PWM-Motorsteuerungen

Multitalent für Antriebe

Viele Embedded-Mikrocontroller-Anwendungen erfordern die Fähigkeit, präzise analoge Signale zu erzeugen. Gewöhnlich wird dies mit einem D/A-Wandler gelöst. Eine 16-BitMCU mit integriertem 16-Bit-Timer bietet eine Alternative, analoge Signale zu generieren und an bestimmten Ports auszugeben. Der D/AWandler kann für weitere Aufgaben genutzt werden. Herbert Schwarz* Die -Bit-MCU MSP F von Texas Instruments ist u.a. auch für Motorsteuerungen geeignet (Bild ). Die MSP F x-Serie bietet acht Derivate mit bis zu KByte Flash, KByte RAM und reichlich Peripherie: ein A/D- und D/AWandler mit jeweils Bit Auflösung, zwei -Bit-Timer, I/OPins sowie verschiedene Schnittstellen wie UART, SPI, IrDA und I C. Auch ein DMA-Controller steht zur Verfügung. Für eine Motorsteuerung sind folgende Module entscheidend: ein präziser -Bit-A/D-Wandler mit acht Eingängen, zwei -Bit-Timer mit PWM-fähigen Ausgängen und ein flexibles Oszillatorsystem. Eigenschaften wie der weite Spannungsbereich von , bis , V und der niedrige Stromverbrauch (im Aktiv-Modus typ. mA 42

bei MHz und , V und im Standby-Modus , mA) sind unerlässlich für den mobilen Applikationsbereich. In der hier beschriebenen Applikation wird der integrierte Bit-Timer als PWM-Controller zur Lüftersteuerung verwendet und der D/A-Wandler für weitere Aufgaben genutzt. Die MCU regelt verschiedene Lüftermotoren unabhängig voneinander. Drei unterschiedliche Temperaturzonen werden mithilfe eines temperaturabhängigen Widerstandes PT erfasst und die entsprechenden Lüftermotoren mit einem PWM-Signal geregelt (Bild ). PWM steht für Pulsweitenmodulation: das PWMSignal ist ein digitales Signal mit einer festen Frequenz und einem regelbaren Tastverhältnis (Duty Cycle). Mit dem Kontrollregister TBCCR des Timer_B wird die fixe Frequenz festgelegt und mit jedem Update des TBCCRX-(X> )-Wertes wird das Tastverhältnis geändert. Der Duty Cycle steht im linearen Zusammenhang mit der jeweiligen Zonentemperatur (Bild ). Zusätzlich wird ein Vorverstärker für die jeweilige Zone eingesetzt, um das Ausgangssignal an die ADC-Eingangsstufe zu adaptieren. Der temperaturabhängige Spannungsabfall des PT wird mit dem Faktor V = + (R /R ) verstärkt und an den jeweiligen ADCEingang weitergeleitet. Diese Applikation ist so programmiert, dass ein Temperaturregelbereich von bis °C eingehalten wird. Entsprechend der jeweiligen Zonentemperatur wird ein PWM-Signal von der MCU für die Motorsteuerung erzeugt. Die Ausgänge der drei Vorverstärkermodule sind entsprechend mit den ADC-Eingängen A , *Herbert Schwarz ist Engineering Technician der MSP430 Engineering Group bei Texas Instruments in Freising.

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Embedded Computing A und A verbunden. Der ADC ist so konfiguriert, dass die analogen Eingangssignale sequenziell konvertiert und die entsprechenden Werte ins ADC-Memory-Register ADC MEM , ADC MEM , ADC MEM geschrieben werden. Die sequenzielle Abtastung kann im ADC-Kontrollregister ADC CTL (Bit und Bit ) vorgenommen werden. Die Anwendung ist so dimensioniert, dass für jeden der drei Eingangskanäle ein äquivalentes Timer-Signal generiert wird. Dazu ist jedes Sensormodul mit einem PT ausgestattet und liefert für jede einzelne Zone eine temperaturabhängige Spannung. Der ADC wandelt diese PT -Spannung und ein kleiner implementierter Software-Algorithmus sorgt für die exakte PWM-Regelung. Temperaturen unter °C lösen keinen Regelwert aus, dagegen erzeugen Temperaturen über diesen Wert eine PWM. Solange die Temperatur die -°C-Grenze in keiner Temperaturzone übersteigt, wird in den Timer- Kontrollregistern TBCCR , TBCCR und TBCCR jeweils der Wert abgelegt. In diesem Fall ist keiner der drei PWM-Portausgänge P . , P . , P . aktiv und die Motoren M , M und M werden dadurch nicht angesteuert. Wenn aber in einer der drei Zonen die Temperatur von mehr als °C erreicht wird, beginnt die jeweilige PWM-Stufe zu regeln. Der gemessene ADC-Wert plus der entsprechende Anpassungsfaktor ergeben einen neuen PWM-Timer-Wert. Der Timer ist so programmiert, dass die PWM-Signale an Pin , Pin und Pin für die Ansteuerung der Operationsverstärker (IC bis IC ) und der FETs T , T und T zur Verfügung stehen.

Unabhängige Temperaturregelung für verschiedene Temperaturzonen Der Regelkoeffizient beträgt % Duty Cycle pro °C. Ändert sich z.B. die Temperatur von auf °C, so stellt sich ein Tastverhältnis von % ein. Ab °C läuft der Motor mit voller Geschwindigkeit. Ein großer Vorteil dieser Schaltung ist die unabhängige Temperaturregelung für verschiedene Temperaturzonen mithilfe des integrierten Timer-Moduls. Jeder einzelnen Temperaturzone steht ein eigener Lüftermotor mit einer eigenen Regelung zur Verfügung. Die Dioden LED bis LED zeigen den aktiven PWM-Status an. Das flexible Oszillatorsystem verfügt über zwei Oszillatoren (LFXT und LFXT ). Außerdem steht noch ein DCO zur Verfügung. LFXT kann sowohl als niederfrequenter als auch hochfrequenter Oszillator benutzt werden. ▶ Das Oszillatormodul stellt drei Quellen zur Verfügung:

■ Bild 1: Blockdiagramm des Mikrocontrollers MSP430F2619 von TI

Embedded Computing MSP430F261x-MCUs Die Mikrocontroller-Baureihe eignet sich mit ihren PWM-fähigen TimerAusgängen für Applikationen wie PWM- und Schrittmotorregelung. Das Einsatzgebiet dieser MCU-Baureihe ist groß: es erstreckt sich vom industriellen Anwendungsbereich über den Sensor- und Metering-Bereich bis hin zur mobilen Messtechnik. Der geringe Stromverbrauch, die Vielzahl der implementierten Analogmodule sowie das flexible Oszillatorsystem sind beste Voraussetzungen für ein breites Einsatzgebiet. ▶ ■ Auxiliary Clock (ACLK), ■ Main Clock (MCLK), ■ Sub-Main Clock (SMCLK). Der Oszillator LFXT ist in den LowFrequency-Modus geschaltet. Dies geschieht durch das Setzen von Bit (XTS= ) im Kontrollregister des BasicClock-Systems BCSCTL . Somit kann ein günstiger externer Uhrenquarz mit , kHz verwendet werden. Die Frequenz des Quarzes stellt sich am Auxilia-

VCC

ry Clock (ACLK) ein. Der geteilte Clock (ACLK/ ) steht dem ADC- und dem TimerB -Modul zur Verfügung. Die Einstellung wird durch Schreiben des Registerwerts Hex in das Kontrollregister BCSCTL erreicht. Das Oszillator-Blockschaltbild ist im User’s Guide SlAU dargestellt. Der -Bit-ADC wird so programmiert, dass die interne Referenzspannung von , V dem Wandler zur Verfügung steht. In dieser Applikation wird die Sample-&Hold-Zeit mit ADC -Zyklen festgelegt. Diese Einstellung wird mit der Assembler-Anweisung (MOV# Fh,&ADC CTL ) vorgenommen. Das ADC -Modul wird vom Auxiliary Clock versorgt. Da ACLK/ mit geteilt wird, entspricht dieser Takt gleich dem ADC CLK-Clock.

Selektierte Analogkanäle werden der Reihe nach gewandelt Der ADC CLK versorgt die Konvertierungsstufe und den Sample-Timer. Die Selektion der sequenziellen Kanalabtastung wird mit der Assembler-Anweisung (MOV # h,&ADC CTL ) realisiert. Außerdem werden nach beliebiger Wahl die Analogkanäle A , A und A als Eingänge selektiert. ADC CTL und ADC CTL ■ Bild 2: Applikationsschaltung zur temperaturabhängigen Motorregelung

■ Bild 3: Temperaturabhängige Regelung des Tastverhältnisses (Duty Cycle), z.B. in der Zone 1

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■ Bild 4: Programmablaufplan mit Messsequenz

sind Kontrollregister des -Bit-Wandlers. Es ist auch noch notwendig, den letzten Kanal innerhalb einer Sequenz zu kennzeichnen. Dies geschieht mittels der Instruktion des EOS-Bit (End of Sequence). Wird in der Hauptroutine die ADC -Messung gestartet, so werden die selektierten Analogkanäle der Reihe nach gewandelt und deren Messwerte im jeweiligen ADC-Memory-Register abgelegt. Das Timer-Modul ist mit einem -Bit-Timer/Counter und sieben Capture/Compare-Registern (CCR bis CCR ) ausgestattet. Für die Taktversorgung ist der Auxiliary Clock (ACLK/ ) verantwortlich. Darüber hinaus verfügt der Timer über PWM-fähige Portausgänge. Mit dem Assemblerbefehl (MOV # h,&TBCTL) für das Timer-Kontrollregister wird der -BitTimer in den Up Mode geschaltet. Dies bedeutet, dass der Timer bis zum Capture/Compare-Registerwert (TBCCRX) hochzählt und dann den jeweiligen PWMAusgang setzt. Drei Capture/CompareRegister TBCCR , TBCCR und TBCCR werden als PWM-Ausgänge deklariert.

Regelung der Motordrehzahl erfolgt über den ADC-Wert Mit TBCCR wird die feste PWM-Frequenz festgelegt. Die Regelung der Motorgeschwindigkeit erfolgt mit dem ADC-Wert. Die drei Capture/Compare-Register werden mit den ADC-Ergebnissen des jeweiligen Kanals aktualisiert und dementsprechend wird die Pulsweite des PWMSignals variiert. TBCCR wird mit dem ADC-Messwert des analogen Eingangskanals A beschrieben und die ADC-Kanäle A , A sind für die Updates der TB-

Embedded Computing Register CCR und CCR verantwortlich. Jeder einzelne Update eines Capture/Compare-Registers bedeutet eine unmittelbare Änderung des Tastverhältnisses des jeweiligen PWM-Signals. An Pin , Pin und Pin stehen die Ausgangssignale für die Motorsteuerung zur Verfügung. Im deaktivierten Zustand befindet sich die MCU im LPM Modus. Nachdem der Schalter S geschlossen wird, kehrt der Controller in den aktiven Mode zurück. Als erster Schritt wird eine Initialisierung durchgeführt. Der WatchdogTimer wird angehalten und die notwendigen Ports konfiguriert. Eine kleine Softwareroutine (Delay Loop) sorgt für die notwendige Zeitverzögerung bis der LFXT -Oszillator stabil läuft. Im nächsten Schritt (Programmablaufplan in Bild ) werden die Module ADC und Timer B konfiguriert. Ab diesem Zeitpunkt ist das Programm bereit, die ADC-Sequenzmessung zu starten, wenn die erneute Abfrage des Schalterzustandes S positiv ist.

Schalter S abgefragt, um eine weitere Messung zu starten. Sollte die Schalterabfrage aber negativ sein, so wird die MCU in den Low-Power-Modus (LPM ) gebracht. In diesem Zustand verbraucht der Baustein nur µA Strom. (hh)

■ PDF: Datenblatt des MSP430F261x von TI ■ Tools und Software für die MSP430-MCUs ■ Weitere TI-Applikationsschriften zu den MSP430-MCUs ■ User's Guide zur MSP430x2xx-Familie von TI

Texas Instruments Tel. + ( )

Hinweis: Sämtliche Blockschaltbilder (ADC12, Oszillator, Timer B7) stehen im User’s Guide SLAU144 zur Verfügung.

www.elektronikpraxis.de

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Schalterabfrage und Low-Power-Modus Die analogen ADC-Eingangskanäle A , A und A werden sequenziell gewandelt und deren Messwerte in die jeweiligen ADC-Memory-Register (MEMX) gespeichert. Das Messergebnis (MEM ) des ADC-Kanals A wird ins Capture/Compare-Register TBCCR geschoben, um dort das Update für das PWM-Signal an Pin vorzunehmen. Dieselbe Vorgehensweise wird mit den ADC-Kanälen A und A vollzogen. Die Messwerte der ADC-Kanäle A und A aktualisieren die Capture/CompareRegister TBCCR und TBCCR . Die PWM-Signale die an den Pins , und nun anstehen, regeln die Geschwindigkeit der einzelnen Motoren. Nachdem die Messsequenz für alle drei ADC-Kanäle vollzogen ist, wird erneut der ELEKTRONIKPRAXIS Embedded Systems Development II – Oktober 2007

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Embedded Computing CPU-Karte

PISA-Board für Core-2-Duo-CPUs Mit der IBase IBbietet ICO eine auf dem PISAStandard basierende S -CPU-Karte in kurzer Bauform mit Mobile-Intel- GM-Express-Chipsatz an. Darauf befindet sich der GM Graphic Memory Controller Hub (GMCH) und der I/O Controller Hub -M (ICH -M). Unterstützt werden alle Core-Duo- und Core- -Duo-CPUs in -nm-Technologie. Der DDR Sockel kann bis zu GByte Arbeitsspeicher aufnehmen. Der Grafikchipsatz GMA unterstützt Dual-Independent-Display-Betrieb über LVDS (integriert), außerdem ist ein CRT-Anschluss vorhanden. Weitere Bestandteile sind ein Gigabit-Netzwerkanschluss, ein Compact-Flash-Sockel, vier serielle, fünf USB. - und zwei SATA-Anschlüsse. Für den industriellen Einsatz sind ein Mini-PCI-Slot, je × Digital I/O und ein Watchdog-Timer implementiert. (hh) ICO Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 223704 CPU-Karten von ICO

Hardware-Erweiterung

SATA II PCI-X RAID-Controller

Dawicontrol stellt mit dem DCRAID einen Serial ATA II RAID-Controller mit eSATA vor. Die -Kanal-PCI-X-Karte adressiert kleinere und mittlere Server, Workstations als auch den Home-Office-Bereich. Überall dort, wo PCs, Workstations oder Entry-Server zur Erhöhung der Systemsicherheit oder zur Erweiterung vorhandener Hardware aufgerüstet werden müssen, ist die Karte geeignet, sei es zur Nutzung in Videoschnittsystemen oder zur Optimierung von betrieblichen Backup-Systemen. Die Anwendungsvielfalt spiegelt das RAID-BIOS wider: neben den verschiedenen RAID-Modi ( , , , , JBOD und Backup) bietet es Reparaturfunktionen sowie die Möglichkeit, RAID-Sets ohne Datenverlust anzulegen (RAID on the fly). Der DCist abwärtskompatibel zum -Bit-PCI-Bus, wodurch er auch in„normalen“ Motherboards einsatzfähig ist. Zwei seiner insgesamt vier Kanäle können wahlweise auch extern genutzt werden. Durch die Hotplug-Fähigkeit lassen sich externe SATA-Geräte im laufenden Betrieb anschließen und nutzen. Native Command Queuing (NCQ) und Port-Multiplier mit FIS-based Switching werden unterstützt. (hh) Dawicontrol Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 221858 SATA/IDE-RAID-Controller von Dawicontrol ETX-Modul

SATA-Support mit Geode LX 800

ADLINK stellt ein Strom sparendes ETX-Modul vor, das den neuen ETX-Formfaktorspezifikationen . entspricht. Diese Revision ergänzt ETX-Module mit zwei SATA-Anschlüssen, die Abwärtskompatibilität mit Designs der ETX-Vorgängerrevision .x bleibt erhalten. Das ETX-GLX-Modul kombiniert StandardKernmodule mit speziell gefertigten Trägerplatinen und reduziert die Produktentwicklungs- und Markteinführungszeit. Bereits vorhandene ETX-Trägerplatinen müssen daher zur Nutzung der neuen SATASpeicherfunktion nicht modifiziert werden. ADLINK Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de ETX-GLX-Modul von ADLINK

(hh) 223985

Embedded Computing Board Support Package

Dragonfire-COBRA5329-Support EBV Elektronik und die Braunschweiger Domologic Home Automation GmbH bieten ein weiteres Board Support Package (BSP) für das Dragonfire-Referenzboard COBRA an. Mit dem auf der JControl-Technologie basierenden Package lassen sich Applikationen für das COBRA nun auch in der objektorientierten Programmiersprache JAVA umsetzen. Damit vereinfacht sich die Enwicklung grafischer Benutzeroberflächen. JControl bietet eine kurze Startzeit, geringe Systemanforderungen, hohe Skalierbarkeit sowie leichte Adaptierbarkeit an andere Display-Technologien. So beträgt die Zeit, die das COBRA vom Einschalten bis zur fertig aufgebauten grafischen Benutzeroberfläche benötigt, mit JControl nur noch knapp s. Der Wechsel einer Bildschirmmake wird in Bruchteilen einer Sekunde durchgeführt. Eine Reihe fertiger Grafikkomponenten unterstützt die Entwicklungsarbeit. Diese lassen sich leicht in eigenen Anwendungen mitverwenden, z.B. in Schaltflächen (Buttons), Schiebereglern, Einstell-Feldern, Anzeige-Einheiten oder ganzen Menüstrukturen. Eine Java-basierte Programmierschnittstelle (API) steht zur Verfügung. Die integrierte Entwicklungsumgebung JControl/IDE (läuft unter Windows und Linux) vereinigt alle Tools, die für die Entwicklung von JControl-Anwendungen benötigt werden. Dazu zählen u.a. eine integrierte Simulationsumgebung, mit der sich die Applikation vollständig simulieren lässt. Enthalten sind auch Editoren für Schriftsätze sowie für Bilder und Melodien. Optional ist noch ein mausbedienbarer Editor für grafische Benutzeroberflächen verfügbar. (hh) EBV Elektronik Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 219561 Das DragonFire-COBRA5329KIT von EBV im Detail

Ausgabekarte

M-Modul mit vier analogen Ausgängen MEN Mikro Elektronik stellt mit dem MModul M N eine Ausgabekarte für Anforderungen wie Geschwindigkeit, Auflösung und Präzision in Automations-, Messtechnik- und Simulationsanwendungen vor. Das Modul kommt in CompactPCI-, PCI-, PXI- oder VME-Systemen sowie in Embedded-Single-Board-Computern zum Einsatz. Besonders im Bereich der industriellen Ein-/Ausgabe sind die Module mit ihren Funktionen für Prozessdatenerfassung, Antriebstechnik und Robotik oder Instrumentierung bewährt. Durch die RoHS-Verordnung wurden sämtliche M-Module entweder umgestellt oder nachentwickelt und mit neuen Merkmalen ausgestattet: so beim M N, das nun mindestens für weitere Jahre verfügbar sein wird. Das Modul verfügt über vier einpolig geerdete Kanäle für Spannung oder Strom. Jeder Kanal und jeder Ausgangsbereich wird einzeln und vollautomatisch angepasst. Der Spannungsbereich reicht von – bis V, der Ausgangsstrom reicht bis mA. Die Auflösung der Spannung beträgt Bit bei einer Genauigkeit von , %. Darüber hinaus ist es optional möglich, diese Werte durch zusätzliche Kalibrierung zu erweitern. Das M N hat einen Außenwiderstand von Ω und mehr. Die getrennten Versorgungsspannungen können wahlweise von extern oder über einen DC/DC-Wandler auf der Karte erzeugt werden, der auch im erweiterten Temperaturbereich von – bis °C verwendbar ist. (hh) MEN Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 222091 Das Produktangebot von MEN

Embedded Computing PC/104+

Erweiterungskarte Mit der MicrospacePC/ +-Erweiterungskarte MSMGE + bietet DIGITAL-LOGIC einen -GBLAN-Controller zum Anschluss von industriellen PC/ +-Rechnersystemen und -Steuerungen an EthernetNetzwerke. Die -Bit-Karte basiert auf dem i -Netzwerkcontroller und unterstützt die Datenübertragung mit / / MBit/s. Der Netzwerkanschluss erfolgt über einen RJ -Port. Ein Set-up-Programm installiert

den I/O-Adressteil und die Anzahl der Unterbrechungsanforderungen. Das Board enthält eine EthernetIEEE- . -Netzwerkschnittstelle mit Base und BaseT-Anschluss. Die Auswahl wird entweder durch Setzen von Jumpern durchgeführt oder mithilfe von Software-Tools. (hh) DIGITAL-LOGIC Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de PDF: Datenblatt MSMGE104+ 223980

CPU-Modul

XScale-Modul mit Wireless-LAN

Keith & Koep bietet ein Trizeps-IV-Modul mit XScale-Technologie an, das auf der ARMV PXA -CPU basiert, kompatibel zur TrizepsIII-Technologie ist und nun auch mit einem WLAN-Interface ausgestattet ist. Die TrizepsProduktfamilie ist ein modulares EmbeddedSystemdesign und für Betriebssysteme wie

MS-Windows CE ausgelegt. Das Trizeps-IV-WLSO-DIMM- -Modul mit dem Formfaktor , mm × , mm bietet jetzt auch ein WLANInterface nach . g. Es ergänzt die bereits vorhandenen drei seriellen Schnittstellen, Funktion-UART, HW-UART, IrDA-UART und Bluetooth-UART, das AC -Audiomodul, den LCD-Controller, das SD/MMC- und PCMCIA/CFCard-Interface, ein Kamera-Interface und die USB-Host/Slave-Funktionen. Die PXA -CPU kann mit , und bis zu MHz getaktet werden. (hh) Keith & Koep Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de Trizeps IV-WL von Keith & Koep 223975

Datenkommunikation

Dual-Core-AdvancedMC-Modul Motorola stellt mit dem Modul PrAMCeine Advanced-Mezzanin-Card (AMC) vor, die im Vergleich zu bisheringen Modulen die doppelte Rechenleistung bietet. Sein Einsatz ist in Strom sparenden Embedded-Telekomanwendungen vorgesehen. Weitere Zielmärkte finden sich in der digitalen Sicherheitsüberwachung, bei medizinischen Bildverfahren und in der industriellen Automatisierung. Das PrAMC-Modul ist ein ProzessorAMC in Fullsize-Bauform, das auf der Core- Duo-CPU von Intel basiert. Es ist an den Intel-Server-Class-Chipsatz angebunden, der bis zu GByte ECC-DDR -SDRAM verwaltet. Darüber hinaus verfügt der Prozessor über

MByte BIOS-Flash-Speicher. Ein PCI-Express× -Anschluss unterstützt die automatische Einstellung zu niedrigeren Bandbreiten und zur Port-Gabelung. Gemeinsam mit zwei GBEPorts ermöglichen diese Standardschnittstellen Entwicklern den Anschluss an eine Vielzahl von Hochleistungsmodulen. Zwei SATA-Ports sorgen für eine serielle Kommunikation mit Festplattenlaufwerken für flexible Speicherkonfiguration. (hh) Motorola Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de Kommunikationsserver von Motorola 218916

Embedded Computing Single-Board-Computer

3,5˝-SBC mit Dual-View und PCIe

Mit dem SBC bietet AXIOMTEK im Formfaktor , ˝ einen SBC in Verbindung mit dem Sockel für Core-Duo/Core- Duo-CPUs von Intel an. Das Board basiert auf dem Intel- GME+ICH M-Express-Chipsatz. Bis zu GByte DDR -RAM reichen auch für speicherintensive Applikationen. Zwei über PCI-Express angebundene GBit-Ethernet-Controller sowie zwei SATA- -Ports bieten hohe Leistungsfähigkeit. Der SBC bietet Schnittstellen wie × USB . , × COM, × P/ S , AC -Audio und einen Compact-Flash-Typ-II-Sockel. (hh) AXIOMTEK Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 223969 SBC84830 von AXIOMTEK Erweitertes Angebot

Beck hat die neuen Grafikcontroller und ImageProzessoren von Solomon Systech (Hongkong) in sein Programm aufgenommen. Die Ergänzung des Produktsortiments unterstützt die Anwender grafischer Displays bis zu Auflösungen von × Bildpunkten (QVGA) bei K-Farben. Es können sowohl monochrome Anzeigen (FSTN), passive Farbdisplays (CSTN) als auch Aktiv-Matrix-Displays (TFT) angesteuert werden. (hh) Beck Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 223953 Solomon-Bausteine bei Beck

Fachbücher und Lernprogramme

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Grafikcontroller und Image-CPUs

www.vogel-buchverlag.de

XTX-Computermodul

Höhere Grafikleistung congatec stellt mit dem conga-X sein derzeit schnellstes XTX-Embedded-Computermodul vor. Es basiert auf dem GM -Chipsatz von Intel. Im Vergleich zum GME konnte die Rechenleistung um etwa %, die Grafikleistung um etwa % gesteigert werden. Das Board kann mit Prozessoren bis hin zum Intel-Core- -Duo L , GHz mit MHz FrontsideBus ausgestattet werden. Die beiden -Bit-Cores können auf MByte L -Cache zurückgreifen. Bis zu GByte DDR - -RAM lassen sich aufrüsten. (hh) congatec Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 218912 Hier finden Sie weitere Informationen ELEKTRONIKPRAXIS Embedded Systems Development II – Oktober 2007

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Embedded Computing Schnelle Kommunikation

PowerQUICC-III-Modul Basierend auf dem Prozessor MPC von Freescale ist das TQM für Anwendungen vorgesehen, bei denen eine hohe Rechenleistung gepaart mit hoher Datenrate der Kommunikationsschnittstellen verlangt wird. Mit über MIPS bei , GHz gehört der MPC zu den leistungsstärkeren Prozessoren, die derzeit in der Power-Architektur verfügbar sind. Mit einem Arbeitsspeicher von bis zu GByte DDR -SDRAM, bis zu MByte NOR-Flash für Programmcode sowie bis zu GByte NAND-Flash für weitere Daten bietet das Modul ausreichend Reserven. Es ist mit bis zu vier GBit-Ethernet-Schnittstellen, zwei -Bit-PCI- bzw. einer PCI-X-Schnittstelle sowie bis zu × PCI-Express ausgestattet. Weiterhin gibt es optional zwei CAN- . B-Schnittstellen sowie I C und zwei serielle Schnittstellen. Als Debug-Schnittstelle ist auch das JTAG-Interface verfügbar. (hh) TQ-Components Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 223965 TQM8548 von TQ-Components x86-Mainboard

Rechner im Pico-ITX-Format VIA Technologies stellt mit dem EPIA PX ein Mainboard im Pico-ITX-Format vor. Das Mainboard misst lediglich cm × , cm. Das Board ist in der -GHz-Variante eines VIA-C -Prozessors erhältlich und unterstützt einen DDR - SO-DIMM-Arbeitsspeicher von bis zu GByte. Das -lagige Board basiert auf dem Single-Chip VIA VX mit integrierter UniChromePro-II-IGP- -D/ -D-Grafiktechnologie. Ebenfalls zum Einsatz kommt die Hardware-Docodierungsbeschleunigung von MPEG- / und WMV -Video. Die Auflösung kann bis zu HDTV für HD-Filme skaliert werden. (hh) VIA Technologies Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 218908 Hier finden Sie weitere Informationen

Robustes CPU-Modul

Voll industrietauglich

Eine hohe Rechenleistung und Multimedia-Eigenschaften bei gleichzeitig niedrigem Stromverbrauch kombiniert das speziell für raue Industrieumgebung ausgelegte CPU-Modul EXM AU von MSC. Die Baugruppe entspricht dem von MSC entwickelten System-on-Module-Standard EXM. Das Modul basiert auf der RMI-Alchemy-AU -RISCCPU mit KByte Daten- und KByte Befehls-Cache und ist in zwei Versionen erhältlich. Als kommerzielle Variante für den Umgebungstemperaturbereich von bis °C arbeitet der Prozessor mit einer Taktfrequenz von MHz, im industriellen Temperaturbereich von – bis °C taktet er mit MHz. Auf dem Board befinden sich bis zu MByte DDR SDRAM und max. MByte NOR-Flash. Zu den Multimedia-Eigenschaften zählen neben dem Support von MPEG / / auch WMV- und DivX-Video-Decodierung. Der LCDUMA-Grafikcontroller bietet eine max. Auflösung von × Bildpunkten. (hh) MSC Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 223977 Produktübersicht MSC

Embedded Computing Embedded-Ethernet-Modul

Direkter MCU-Anschluss an LAN Als Anbieter von Embedded-Kommunikationslösungen stellt Xecom (Vertrieb: ACTRON) mit dem XE NET ein Modul zum Anschluss serieller Verbindungen an das Ethernet vor. Damit können EmbeddedEntwickler Mikrocontroller-gestützte Systeme einfach und kosteneffizient an lokale Netzwerke anschließen. Das XE NET eignet sich für eine Reihe von Embedded-Applikationen, wie Sicherheitssteuerung, Hausautomatisierungssysteme, HVACSteuerung, Kassensysteme und medizinische Überwachungssysteme. Das Modul lässt sich direkt mit dem seriellen Port eines Mikrocontrollers verbinden und stellt eine Base-T-Ethernet-Verbindung zum Preis von ca. , € bei Stückzahlen ab zur Verfügung. Da es die gleiche Anschlusskonfiguration wie die XE SM-Modemfamilie von Xecom aufweist, arbeitet es mit den gleichen Steuer- und Konfigurations-ATKommandos wie sie bei Modemmodulen zum Einsatz kommen. Diese Hard- und Softwarekonsistenz ermöglicht Ethernet- und/oder Modemkommunikation auf der Basis eines einzigen Designs. (hh) ACTRON Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 216735 Das Xecom-Produktangebot im Detail 3-HE-Systeme

CPCI-SBC und PMC-Karte GE Fanuc Embedded Systems bietet den IMPCC - -HE-CompactPCI-Einplatinen-Computer und die Multifunktions-PMC-Carrier-Karte, als neuestes Mitglied der PowerPact-Produktfamilie, an. Der SBC IMPCC ist in fünf luft- und leitungsgekühlten Versionen unterschiedlicher Belastbarkeit lieferbar und zeichnet sich durch eine geringe Verlustleistung von nur W aus. Ausgestattet ist das Board mit zwei / BaseT-EthernetPorts, zwei USB- . -Ports, vier seriellen Schnittstellen und optional mit einem VGA-Videoausgang. Es kann mit bis zu GByte Speicher (als Flash-Modul) bestückt werden. Es ist mit dem integrierten -MHz- e-Core in seinem PowerQUICC-Kommunikationsprozessor ( ) optional als Stand-alone- oder peripherer PowerPC-Prozessor konfigurierbar. (hh) GE Fanuc Embedded Systems Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 210379 Hier finden Sie weitere Informationen

EPIC-Embedded-Format

Widerstandsfähiges Design

Mit dem PCMerweitert Advantech (Lieferant der Fortec Elektronik) seine CPU-Board-Serie im EPIC-Format. Für das Board wurden ausschließlich industrietaugliche Komponenten verwendet, um eine robuste Baugruppe zu schaffen, die höchsten Ansprüchen bezüglich Vibration, Schock, Temperaturbereich und Stabilität gerecht wird. Auch robuste Stecker mit Verriegelung wurden verwendet, um die Vibrationsfestigkeit zu erhöhen. Das PCMist optional mit USB-DOM-Flash-Modulen zu betreiben. Mit diesen Disk-on-Memory-Modulen lässt sich die Boot-Zeit verkürzen. Außerdem ist die Vibrationstoleranz höher als bei Compact-Flash oder HDDs. Der Mobile-Intel- GM-Chipsatz mit integriertem Graphics-Media-Accelerator (GMA ) bietet eine hohe -D-Grafikleistungsfähigkeit sowie DirectX- - und HDTV-Support. (hh) Fortec Elektronik Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de 223982 Embedded-Lösungen von Fortec

Embedded Computing Entwicklungs-Tools

Einfacher Umstieg von 8- auf 32-Bit-MCUs Der Distributor Future Electronics bietet mit „Crossbow“ ein Entwicklungsboard an, das es erlaubt, in SystemPrototypen mit - und -Bit-Mikrocontrollern zu experimentieren. In einer durch ELEKTRONIKPRAXIS organisierten Leseraktion konnte diese Evaluierungsplattform nun näher getestet werden. Das Crossbow-Board ist eine Plattform zur MCU-Entwicklung, die mit anderen Platinen zusammenarbeitet, mit der Besonderheit, dass sie Hardware-Einsteckmodule (Tochterplatinen) für eine Auswahl von - und -Bit-MCUs von Freescale unterstützt. Zu diesen Bausteinen zählen der MC S QE ( Bit) und MCF QE ( Bit ColdFire V ), die als erste Mitglieder der Freescale-MCU-Familie Flexis vorgestellt wurden. Ralf Lehmann, Product Marketing Engineer bei Future Electronics Deutschland, erklärt dazu:„Crossbow erleichtert den Umstieg von auf Bit, ist für qualifizierte Kunden kostenlos und basiert auf unserem stapelbaren Board-FormatFuture-Blox, das wir im Oktober eingeführt haben. Damit können Entwickler Controller- und Anwendungsplatinen zusammenstecken, um komplette Machbarkeitsnachweise auf System- oder Subsystemebene zu erstellen.“ Die Boards unterstützen diverse Peripherie- und Kommunikationsschnittstellen und behandeln laut Future die Hauptan-

Torsten Beutler (l.) von Balluff und Ralf Lehmann von Future Electronics bei der Übergabe des Crossbow-Boards 54

forderungen der und -Bit-MCU-Anwender in der Industrie und im Consumerbereich.„Der Flexis QE duo bietet eine nahtlose Anpassung zwischen - und -Bit-MCUs“, so Lehmann,„diese neuen QE-Produkte sind pin- und peripheriekompatibel, wobei auf dem Bit-MC S QE geschriebene Software ohne jegliche Veränderung auch auf dem -Bit-MCF QE läuft.“

„16-Bit-Option wäre wünschenswert“ Torsten Beutler, Entwicklungsingenieur im Geschäftsbereich Wegaufnehmer beim Sensorenhersteller Balluff in Neuhausen bei Stuttgart, wurde als Tester des Crossbow-Boards ausgewählt. Das auf Sensorik im Automatisierungsbereich spezialisierte Unternehmen stellte vor drei Jahren von zwei -Bit-MCUs auf eine -Bit-MCU um. Zu Testzwecken wurde nun ein direkter Leistungsvergleich zwischen einer - und -Bit-MCU bei der Laufzeitmessung von Wegaufnehmern durchgeführt. „Ohne Crossbow würde eine Laufzeitmessung mit unterschiedlichen MCUs äußerst umständlich vonstatten gehen“, so Beutler,„jeweils eigene Testboards müssten angeschafft werden und vor allem neuer Code müsste geschrieben und kompiliert werden, was den Entwicklungsaufwand wesentlich erhöht. Der : -Austausch der Einsteckmodule und die Code-, Pin- und Peripherie-Kompatibilität der FreescaleMCUs erlauben eine schnelle Überprüfung von Produktkonzepten. Mit der Bit-MCU ergab sich eine wesentlich bessere Performance bei der Laufzeitmessung als mit der -Bit-Variante.“ Da aber bei Balluff auf eine -Bit-MCU umgestellt wurde, hofft Beutler, dass auch eine -Bit-Option für das CrossbowBoard eingeführt wird.„Wäre das Board vor drei Jahren auf den Markt gekommen und wären -Bit-MCUs zu diesem Zeitpunkt so leistungsfähig und vor allem so kostengünstig gewesen wie heute, hätten wir wahrscheinlich sofort auf Bit umgestellt“, so Beutler. Neben dem schnellen Austausch der MCU-Module zählt Beutler als weitere

ELEKTRONIKPRAXIS Embedded Systems Development – Oktober 2007

■ Die CrossbowPlattform platziert sich zwischen Evaluierungsboard und Referenzdesign

Vorteile die in Crossbow integrierten Beispielapplikationen sowie die Ansteuerung des LCDs auf dem Board auf, das die Visualisierung vereinfacht. Etwas verbesserungswürdig sei laut Beutler der Debugger; in einem Eigenprojekt fiel auf, dass in der Processor-Expert-Umgebung die Bennennung der Port-Pins nicht % identisch ist und per Hand nachgepflegt werden muss. Für weitere Tests, z.B. mit dem S , stellt Beutler das Board anderen Abteilungen bei Balluff gerne zur Verfügung. Zu den wesentlichen Leistungsmerkalen des Crossbow-Boards zählen: CAN . B-, USB . -, Zeichen-LCD-, Glas-LCD-Schnittstellen, , - und , -V-Versorgungsschienen, I C- und SCI-Bus, -Kanal-A/D-Wandler sowie Anschlüsse für die Module Bluetooth ConnectBlue und MaxStream ZigBee sowie die ZigBee-Evaluierungsplatine von Freescale. Als Tool steht das CodeWarrior Development Studio zur Verfügung, das kostenlos mitgeliefert wird. Future Electronics liefert außerdem Demonstrations-Software mit Crossbow aus. Das Crossbow-Basisboard ist nicht auf das Hosting von Flexis-MCUs beschränkt. Zusätzliche Tochterplatinen, deren Freigabe im dritten Quartal erfolgen, sollen die -Bit-MCU MC S LC LK mit LCDTreiber, eine MCU mit CAN . -Controller sowie die MCUs MC S GB ACFUE und MC S GT ACBFE unterstützen. Außerdem veröffentlicht Future sein Entwurfsformat sowie das Protokoll von Crossbow, sodass Kunden ihre eigene Tochterplatine bauen und so die Freescale-MCU ihrer Wahl unterstützen können. (hh) Future Electronics Tel. + ( ) www.elektronikpraxis.de PDF: Crossbow-Broschüre 225173

DER INFODIENST FÜR EMBEDDED SOFTWAREENTWICKLER

AUSGABE OKTOBER 2007  2. JAHRGANG

www.ese-report.de

EMBEDDED SOFTWARE ENGINEERING Report

QNX Software Systems

Sourcecode für Neutrino-RTOS im Internet veröffentlicht Das Softwareunternehmen QNX stellt ab sofort den Sourcecode seines Echtzeit-Betriebssystems QNX Neutrino zum Download im Internet bereit. Darüber hinaus soll ein neues Software-Lizenzierungs-Modell die Vorteile von Open Source und kommerzieller Software verbinden.

Dave Curley, QNX: „Mit unserem Hybrid-Software-Lizenzmodell verbinden wir die Vorteile von Open Source und kommerziellen Lösungen.“

Im Rahmen des neuen Hybrid-Software-Modells ist die Bereitsstellung von QNX-Quellcode kostenlos. Nach wie vor kostenpflichtig ist der kommerzielle Einsatz der Entwicklungsumgebung QNX Momentics sowie von QNX Neutrino Runtime-Komponenten in kommerziell vermarkteten Systemen. Nicht kommerzielle Entwickler, Hochschulangehörige und qualifizierte Partner können die Produkte ab sofort also gebührenfrei nutzen. QNX stellt den Quellcode des Betriebssystems ab sofort zum Download bereit. Die erste Veröffentlichung umfasst den Code zum QNX Neutrino Microkernel, die C-Basisbibliothek und mehrere Board Support Packages. Ähnlich wie bei Open-Source-Technologien können Entwickler den Quellcode für eigene Zwecke oder zum Nutzen der QNX Community modifizieren, verbessern und erweitern. Die Anwender haben dabei freie Wahl, ob sie ihre Entwicklungen QNX und der Entwicklergemeinde anbieten oder proprietär für sich behalten wollen. Künftig sollen sich Kunden und CommunityMitglieder am QNX-Entwicklungsprozess beteiligen können. In einem neu gestalteten, transparenten Entwicklungsprozess will die QNX-Entwicklungsabteilung regelmäßig ihre Entwicklungspläne bekannt geben, aktuelle Builds und Bug-Fixes veröffentlichen und die Community moderierend unterstützen. Die Zusammenarbeit mit Kunden und der Community soll außerdem über öffentliche Foren, Wikis und Source Code Repositories laufen.

„Wir glauben, dass aufgrund der steigenden Komplexität in der Softwareentwicklung der Community-Gedanke ganz klar die Zukunft des Softwaremarktes bestimmen wird. Zusätzlich vermittelt ein offengelegter Sourcecode Entwicklern ein Sicherheitsgefühl und bietet die Möglichkeit, den Quellcode an die eigenen Bedürfnisse anzupassen. Auf der anderen Seite schätzen viele Firmen die Vorteile kommerzieller Lösungen wie einen gesicherten Qualitäts- und Release-Prozess, IP-Schutz oder eine professionelle Support-Infrastruktur. Rein kommerzielle Modelle sind jedoch für die heutigen Ansprüche in der Softwareentwicklung nicht mehr flexibel genug“. erklärt Dave Curley, Marketing-Verantwortlicher bei QNX. Das neue Community-Portal von QNX ist unter dem Namen Foundry online gegangen und soll als Plattform für die Entwicklungsinitiative fungieren. Es bietet derzeit die Projektbereiche QNX Realtime OS, IDE, Core Development Tools, BSPs and Drivers, sowie „Bazaar“, einem Verzeichnis an kostenpflichtigen und kostenfreien Softwaretechnologien rund um die QNX-Plattform. (mh) www.ese-report.de

■ QNX: Das Community-Programm Foundry27 ■ QNX: Download Neutrino OS Sourcecode ■ Zur Homepage von QNX 225214

INHALT: Interview: Dr. Uwe Kracke über den Status von Linux S. 56 | Fachwissen: So wird Linux fit für den Einsatz in Industrie-PCs S. 58 | Fachwissen: UML und AUTOSAR – Modellierungssprache für die Kfz-Softwareentwicklung S. 60 | Fachwissen: Richtig programmieren mit dem .NET Micro Framework S. 62 | Serie Coroutinen Teil 2: So lassen sich Coroutinen nutzen S. 63 | Fachwissen: Grundlagen und Tools für die GUI-Entwicklung S. 64 | Produktneuheiten S. 66 | Impressum S. 59 | ESE-Report abonnieren S. 60 |

EMBEDDED SOFTWARE ENGINEERING Report

INTERVIEW

Open Source und Linux

„Der Glaubenskrieg um Linux ist vorbei“ Vor einem Jahr wurde der Linux Business Campus Nürnberg gegründet mit dem Ziel, die Metropolregion Nürnberg als europäisches Zentrum für Open Source zu etablieren. Ein Mann der ersten Stunde ist Dr. Uwe Kracke, Geschäftsführer des Linux-Spezialisten emlix. Im Gespräch verriet er, woran am Campus gearbeitet wird und wo die Linux-Technologie derzeit steht. Herr Kracke, Ihre Firma emlix hat im Sommer dieses Jahres eine Niederlassung in Nürnberg eröffnet. Ein Grund ist auch die Zusammenarbeit mit dem Linux Business Campus. Worum geht es dort? Die Idee war es, die Unternehmen die in der Metropolregion Nürnberg am Thema Linux arbeiten, zusammenzubringen. Zu den Aktivitäten zählen zahlreiche Projekte zu Themen wie Embedded-Linux oder Verfahren von Open-Source-Softwareentwicklung. Ferner existiert eine enge Zusammenarbeit mit der Friedrich-Alexander-Universität. Der Campus hat derzeit Mitglieder, davon Firmen, Einzelpersonen und fünf institutionelle Mitglieder. Er hat damit eine Größe erreicht, mit der man etwas bewegen kann. Sie persönlich sind stark im EmbeddedProjekt engagiert. Dieses Projekt liegt an der Schnittstelle zwischen Linux Business Campus und dem Embedded Systems Insituts an der FriedrichAlexander-Universität ESI und soll mehr Austausch zwischen Wirtschaft und Universität schaffen. Meine Aufgabe an dieser Stelle ist es, alle Mitglieder der Wertschöpfungskette zu verbinden. Dazu gehören Chiphersteller die Linux auf ihren Chips einsetzen wollen, Distributoren, die Halbleiterbausteine zu Paketen schnüren sowie Software-Integratoren, System-Integratoren und Anwender, ferner

Forschung und Wissenschaft. Ich versuche, diese Akteure an einen Tisch zu bringen.

feste statische Schicht ist. Zurzeit testen wir dazu eine neue Version des Build-Systems.

Was passiert an der Universität derzeit in Richtung Linux? Zunächst forscht die Universität ja frei von konkreten Technologien, also betriebssystemunabhängig. Eine Frage, mit der man sich derzeit beschäftigt, ist, wie sich der Entwicklungsprozess von Hard- und Software parallel betreiben lässt. Die Arbeitsweise ist ja typischerweise so, dass die Hardwareentwickler Anforderungen aus der Applikationsentwicklung erhalten und auf dieser Basis eine funktionierende Hardware auf den Tisch legen. Dann kommen die Softwareentwickler und setzen darauf auf. Wir arbeiten an vielen Stellen sequenziell. Ein anderer Ansatz wäre, sich zu überlegen, wie man diesen Entwicklungsprozess parallelisiert und schneller die wechselseitigen Ansprüche und Randbedingungen in den Entwicklungsprozess integriert. Weitere klassische Fragen sind Systemgestaltung und Softwareverwaltung. Eine wesentliche Frage ist auch, wie sich ein hochgradig modulares Betriebssystem, das aus vielen Teilbausteinen besteht, in einem Prozess reproduzierbar darstellen lässt. Im Gegensatz zu älteren Betriebssystemen haben wir bei Linux ja keine monolithische Struktur. Viel mehr ist man mit einem sich permanent ändernden Umfeld konfrontiert, das immer wieder interessante Komponenten für den Entwicklungsprozess bietet. Das sind Fragen des Softwaremanagements die man vor zehn Jahren so noch nicht hatte.

Welche Herausforderungen beherrschen derzeit den Linux-Markt? Im Gegensatz zu vor fünf Jahren ist die Entscheidung für oder gegen Linux mittlerweile kein Glaubenskrieg mehr, sondern eine ganz pragmatische Entscheidung auf Basis technischer oder ökonomischer Überlegungen. Insofern haben wir die gleichen Anforderungen wie die Hersteller proprietärer Betriebssysteme. Aktuell ist das Thema grafische Benutzeroberflächen, die optisch immer mehr her machen sollen. GUIs und Multimedia-Darstellung finden sich heute auch in Bereichen wie der Maschinensteuerungen, wo man dies bisher vielleicht gar nicht vermutet hatte. Auch im Medizintechnik-Bereich ist dies ein starker Trend. Charakteristisch für Linux ist ferner, dass es gerne eingesetzt wird, wenn Geräte hochgradig vernetzt werden sollen, wo es also Schnittstellen geben soll zwischen Feldebene zum einen und in die vertikale Richtung zum anderen, also z.B. wenn Prozessdaten direkt in ein SAP-System übergeben werden sollen. Diese Fälle sind typisch für Linux, weil es modular aufgebaut ist und die notwendigen Kommunikationsprotokolle und Infrastrukturkomponenten mitbringt.

Für das Management modularer Linux-Software haben Sie ein Build-System entwickelt. Diese Lösung ist Ergebnis firmeninterner Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten und beantwortet unmittelbar Anforderungen aus der Praxis. Dahinter steht letztendlich die Frage, wie man ein Betriebssystem als resultierende Softwareschicht zwischen der Hardware und der Applikation entwickelt. Die Hardware gibt uns Randbedingungen vor, die Applikation und der Einsatzkontext ebenfalls. Die Frage ist, ob ein Betriebssystem, das dazwischen liegt, statisch und in seinen Funktionen fest umrissen sein muss oder ob es nicht eigentlich flexibel auf die Anforderung der beiden Seiten reagieren können sollte. In gemeinsamen Gesprächen mit ESI waren wir sehr schnell der Meinung, dass die Mittelschicht eher eine resultierende als eine Leitet die Embedded Open Source Cluster Initiative am Linux Business Campus Nürnberg: emlix-Geschäftsführer Dr. Uwe Kracke

Welche Probleme ergeben sich daraus? Es gibt immer Anforderungen die man noch nicht befriedigen kann oder Fälle, in denen mit sehr kostengünstigen Chips Grafikleistung erwartet wird, die technisch einfach nicht machbar ist. Gerade im Bereich Video ist dies ein Thema, also z.B. die Decodierung von MPEG auf sehr schwach ausgestatteten Boards. Hier trifft uns die Tatsache, dass Linux ein komplettes und umfangreiches Betriebssystem ist. Man kann es nur in einem bestimmten Maße klein und schlank machen. Deshalb gibt es auch Grenzen, was die Nutzung angeht. Dann ist Linux zwar potenziell auf einer Hardwareplattform lauffähig, wenn aber obendrauf eine Anwendung kommt, die mit Grafik, Video und Sound arbeiten soll, ist das System nicht adäquat für den Einsatzkontext. Wann würden Sie besonders zu Linux raten? Linux wird dann gerne von unseren Kunden genommen, wenn es darum geht, langfristig technische Transparenz zu schaffen. Der Hauptvorteil ist, dass das Gesamtsystem im Sourcecode verfügbar ist. Selbst wer nicht auf dieser Ebene einsteigen will, hat potenziell die Möglichkeit. Da die Community die älteren Versionen weiterentwickelt bzw. wartet, schützt dies vor Abkündigungen oder

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EmbEddEd SoFtWaRE EnGinEERinG Report fehlendem Support. Ein zweiter Aspekt trägt überall dort, wo die Themen Vernetzung und offene Standards eine wichtige Rolle spielen und ich heute möglicherweise noch nicht weiß, welche Anforderungen der Anwender eines Systems übermorgen hat. Ein Beispiel ist die Medizintechnik. Testsysteme die in der pharmazeutischen Industrie eingesetzt werden hatten vor fünf Jahren weder USB noch Ethernet. Nachdem die FDA ihre Bestimmungen geändert hatte und zwischen Open und Closed Systems unterschieden wurde begannen die Gerätehersteller ihre Produkte kommunikationsfähig zu machen. Mit Linux war dies sehr einfach, denn die benötigte Softwareinfrastruktur war bereits verfügbar. Bei einem zugekauften Betriebssystemen ist es natürlich möglich, auf die Produkte der jeweiligen Hersteller zugreifen, mit den entsprechenden Investitionsentscheidungen, die dahinter liegen. Bei freier Software entfällt diese Schwelle. Gibt es Rahmenbedingungen, unter denen Linux eher nicht in Frage kommt? Generell kann man nicht sagen, hier oder dort passt Linux nicht. Es gibt aber Anforderungen die so strukturiert sind, dass man mit einem

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Produkt das genau darauf optimiert ist, technisch als auch wirtschaftlich besser fährt. Eine wichtige Überlegung ist, wie Hard- und Software zusammenwirken. Wenn ich eine Softwareplattform oder eine Hardware gegeben habe auf der ein Linux-System mit Multimedia nicht ausreichend schnell läuft, mag es sein, dass ein Windows CE dafür geeignet ist, weil es z.B. genau für diesen Chip optimiert wurde. Weitere Überlegungen betreffen Entwicklungskosten, Anpassungsaufwand und Knowhow der eigenen Mitarbeiter. Bei großen Firmen stecken gegebenenfalls strategische Entscheidungen auf Ebene des Topmanagements dahinter. Dann kommt es vor, dass eine ganze Produktfamilie mit Linux entwickelt wird, selbst wenn ein anderes System einfacher auf der gewählten Plattform laufen würde. Hintergrund ist, dass man sich langfristig den Vorteil der Investitionssicherheit und Transparenz verspricht. Und das Unternehmen baut Linux-Knowhow im Unternehmen auf. Dann gibt es Bereiche in denen etablierte Lösungen vorhanden sind und ein Linuxsystem gar nicht erwogen wird. Auch dort mögen sich die Anforderungen ändern und Open Source in fünf oder zehn Jahren ein Thema

INTERVIEW

sein – im Moment aber definitiv nicht. OpenSource-Software ist nicht die Antwort auf alle Fragen. Ich glaube, dass wir in den nächsten Jahren eine Vielfalt im Embedded-Bereich behalten werden, weil die Anforderungen zu unterschiedlich sind. Ein wachsender Teil ist jedoch Open-Source-fähig und prädestiniert dafür. Wann empfehlen Sie eine Standarddistribution, wann eine individuelle Lösung? Der große Vorteil der Standarddistribution von Anbietern wie Wind River, MontaVista oder auch Open-Source-Standard-Distributionen ist, dass es sich um fertig geschnürte Pakete handelt. Sie sind komfortabel bedienbar haben einen hochgradigen Produktcharakter, sind üblicherweise gut dokumentiert und es gibt spezielle Schulungen. Man kann also entsprechend schnell mit der Entwicklung starten, hat aber sicher Einschränkungen bei der Hardwareunterstützung... (mh) Das komplette Interview im Internet lesen: www.ese-report.de

■ Das ungekürzte Interview im Internet 227282

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EMBEDDED SOFTWARE ENGINEERING Report

FACHWISSEN

Software-Management

So wird Linux fit für den Lebenszyklus von Industrie-PCs Eine Standard-Linux-Distribution ist auf den meisten Industrie-PCs mit x -CPU schnell installiert. Die Herausforderung für den Entwickler beginnt, wenn spezifische Hardware wie etwa ein TFT mit Touchscreen oder zusätzliche Schnittstellenkarten in das System integriert werden und das Gesamtsystem im Lebenszyklus reproduzierbar und wartbar bleiben soll.

Dr. Uwe Kracke* Für den Einsatz in Investitionsgütern und bei hohen Anforderungen an den Entwicklungsund Zertifizierungsprozess ist die Verfügbarkeit und Lauffähigkeit eines Linux-Systems alleine nicht ausreichend. Schnell dominieren Fragen des Varianten- und KonfigurationsManagements sowie der Reproduzierbarkeit. Fehlentscheidungen und ein unzureichendes Software-Management können zu enormen Folgekosten führen. Ein Hersteller von Bedienterminals für Anlagen musste kürzlich mehrere hundert bereits ausgelieferte Systeme mit einem neuen Embedded Linux ausstatten lassen, weil das selbst zusammengestellte Linux-System aufgrund eines schwerwiegenden Konfigurationsfehlers nicht zuverlässig arbeitete. Da das System nicht dokumentiert war und weder automatisiert reproduziert noch selektiv aktualisiert werden konnte, mussten die einzelnen Softwarepakete und Treiber vollständig neu zusammengestellt und dann vor Ort aktualisiert werden. Was kann im Rahmen des Auswahl- und Entwicklungsprozesses der Software getan werden, um derartige Risiken zu minimieren? Nach der Auswahl und dem Test der Hardware-Plattform steht die Frage im Mittelpunkt, welches Linux-System zum Einsatz *Dr. Uwe Kracke ist Geschäftsführer der emlix GmbH, Göttingen. Kontakt: [email protected]

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kommen soll und wie es im Lebenszyklus gewartet werden kann. Die für den Desktopoder Server-Betrieb entwickelten Distributionen sind kostengünstig zu erwerben, scheiden aber aufgrund ihrer hochgradigen Optimierung für den Einsatz im IT-Umfeld sofort aus. Anders verhält es sich erwartungsgemäß mit denjenigen Distributionen, die speziell für den Einsatz in Embedded-Systemen entwickelt wurden. Die Anbieter von Embedded-Linux-StandardDistributionen wenden sich in erster Linie an Entwickler, die auf eine komfortable ToolUnterstützung Wert legen. Sie sind für viele Rechner mit x -CPU verfügbar und bieten Unterstützung für wesentliche Schnittstellen und Systemfunktionen wie sie beispielsweise im Umfeld von industriellen Anwendungen benötigt werden. Als Beispiel sei hier das definierte Verhalten bei plötzlichem Stromausfall genannt. Der Komfort dieser hochgradig integrierten Entwicklungsumgebungen ist nicht zum Nulltarif zu haben. Daher muss mit signifikanten Beträgen für Beschaffung und Updates kalkuliert werden.

Schematische Darstellung des Software-Managements und Build-Prozesses für emlix-EmbeddedLinux-Board-Support-Packages und kundenspezifische Distributionen

Die Investition rechnet sich dann, wenn die Standard-Distribution den aktuellen und zukünftigen Anforderungen an das System gerecht wird. Muss vom fixen Funktionsumfang der Standard-Distribution abgewichen werden oder ändert sich im Laufe des Produktlebenszykluses die Hardware oder deren Bestückung, dann kann eine derartige Distribution kein vertieftes Systemwissen und den Aufwand für Anpassungen ersetzen. StandardDistributionen helfen auch dann nicht weiter, wenn die ausgewählte Hardware-Plattform nicht oder nur eingeschränkt unterstützt wird oder ein spezifischer Treiber entwickelt und Schnittstellenkarten zu integrieren sind. Auch bei der Verwendung zusätzlicher Softwarepakete stoßen diese Distributionen an ihre Grenzen. Diese Punkte verursachen in der Regel hohe ungeplante Zusatzkosten. Welche Möglichkeiten gibt es, ein individuell zusammengestelltes und optimiertes Embedded Linux langfristig wartbar und reproduzierbar zu halten? Soll dieses System gleichermaßen transparent, erweiterbar, reproduzierbar und über den Lebenszyklus hinweg wartbar sein, dann muss der Prozess der Zusammenstellung, Anpassung und Wartung der Software-Plattform durch ein integriertes Software-Management unterstützt werden. Ein Build-System, das den oben genannten

EMBEDDED SOFTWARE ENGINEERING Report Anforderungen genügt, sollte diese Eigenschaften haben: ■ toolbasiertes Konfigurationsmanagement für alle Open-Source-Quellen (z.B. Linux Kernel, gcc, glibc, etc.) in einem Repository, ■ Möglichkeit zur Integration von selbst entwickelten Treibern und Anwendungen, ■ Möglichkeit der Optimierung auf Paket- und Dateiebene, ■ über eine Versionsverwaltung verfügen sowie ■ die automatisierte und eindeutig reproduzierbare Kompilation aller Sourcen zu einem lauffähigen Gesamtsystem. In einem leistungsfähigen BuildSystem ist somit nicht nur die verwendete Software im Quellcode, sondern auch der Prozess der Zusammenstellung und Kompilation der einzelnen Sourcen in Form von„Stücklisten“ und Regeln hinterlegt. Erst dieses Software-Management ermöglicht eine personenunabhängige Reproduzierbarkeit von individuell zusammengestellten LinuxSystemen. Der skizzierte Mechanismus bietet auch die Möglichkeit, einzelne Komponenten im Verlauf des Lebenszykluses selektiv zu aktualisieren. Zur Vermeidung jeglicher Abhängigkeiten der Target-Distribution vom Produktionsrechner sollte der gesamte Produktionsvorgang darüber hinaus softwaretechnisch gekapselt sein. Der jeweils verwendete Compiler

ist also ebenfalls Bestandteil der „Stückliste“ und im Repository enthalten. Um die Qualität und Integrität der Softwareplattform eines industriell genutzten LinuxSystems zu gewährleisten, muss der Quellcode in dieser Datenbank zentral gehalten und kontrollierbar gepflegt werden. Ein automatisches Update von Sourcecode über das Internet ist daher nicht akzeptabel. Um den An-

forderungen der GPL (General Public Licence) zu genügen, müssen die Open-Source-Komponenten auch im Quellcode extrahiertbar sein. Individuell entwickelte Applikationen müssen dagegen nicht offen gelegt werden. Ein leistungsfähiges Build-System unterstützt somit auch die Sicherung von Knowhow, ohne auf die Vorteile freier Software verzichten zu müssen. (mh)

FACHWISSEN www.ese-report.de

■ emlix: Board Support Packages und Toolchains

■ emlix: Details zum Embedded Component Framework e2 element

■ emlix und µClinux ■ emlix: Seminarkalender rund um Embedded Linux

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Impressum Redaktion: Martina Hafner (mh) Schlussredaktion: Brigitte Kunder Layout: Marion Kohlmann Produktion: Claudia Ackermann Chefredaktion: Johann Wiesböck Verlag: Vogel Industrie Medien GmbH & Co. KG Max-Planck-Str. / Würzburg Tel. + ( ) www.ese-report.de E-Mail: [email protected]

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EMBEDDED SOFTWARE ENGINEERING Report

Embedded Software Engineering aktuell

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FACHWISSEN

UML für AUTOSAR

Modellierungssprache für die Kfz-Softwareentwicklung Alle Beteiligten in der Elektronik/ElektrikEntwicklung benötigen eine effiziente Möglichkeit zur Kommunikation und Dokumentation ihrer Arbeitsergebnisse: eine Beschreibungssprache. Die Modellierungssprache UML eignet sich sowohl für die frühen Phasen des E/E-Systementwurfs als auch für die späteren von AUTOSAR bestimmten Entwicklungsschritte.

Hans Windpassinger* Die Entwicklungspartnerschaft AUTOSAR hat neben einer Standard-Plattform und -Architektur für eingebettete Kfz-Software auch wesentliche Teile einer Entwicklungsmethodik hervorgebracht. Diese AUTOSAR Methodology definiert unter anderem, wie Software-, Hardware- und System-Eigenschaften von Kfz-Elektronik beschrieben werden. Festlegungen zur Speicherung dieser Beschreibungen in XML sind Bestandteil von AUTOSAR, ebenso wie auch Vereinbarungen zur grafischen Repräsentation. Bild zeigt die wesentlichen Elemente der AUTOSAR Methodology. Drei Eingangsgrößen, die so genannten AUTOSAR Input Descriptions, dokumentieren in ihrer Gesamtheit per System

SW Component Description

ECU Ressource Description

eine Fahrzeug-E/E-Architektur. Diese drei AUTOSAR Input Descriptions sind: ■ Software Component Descriptions, ■ ECU Ressource Descriptions, ■ System Constraint Description. Wie in Bild dargestellt, entsteht aus den Eingangsgrößen die System Configuration Description. Diese beinhaltet die endgültigen Festlegungen der E/E-Architektur eines Fahrzeugs. Von dieser Configuration Description werden dann die Eingangsgrößen pro Steuergerät abgeleitet und weiter bearbeitet. Wir betrachten in diesem Beitrag das Thema „Beschreibungssprachen“. Wie sieht nun beispielsweise eine Beschreibung einer AUTOSAR-Software-Komponente aus? Eine AUTOSAR Software Component Description beinhaltet unter anderem Angaben zu Kommunikationsverbindungen und zugehörigen Schnittstellen, zum Aufbau und zur inneren Struktur, zum Zeitverhalten und zu benötigten Hardware-Ressourcen. Bild zeigt eine graphische Darstellung. AUTOSAR hat mit diesen Festlegungen und Spezifikationen etwas geschaffen, welches die Softwareindus*Hans Windpassinger ist im Bereich Embedded Systems Lifecycle Management der IBM in München tätig. Kontakt: hans. [email protected]

per ECU

ECU Configuration Description

Component API e.g.*.h

Component API Generator

RTE extract of ECU Configuration

System Configuration Description

ECU xx extract of System Configuration

AUTOSAR System Configuration Generator

OS extract of ECU Configuration

AUTOSAR ECU Configuration Generator

Basic SW Modul A Basic Modul BasicSW SW ModulAA extract ofofECU extract ECU extract of ECU Configuration Configuration Configuration

ECU yz extract of System Configuration

System Constraint Description

List of Implementations of SW Components

AUTOSAR RTE Generator

Generator for OS, COM...

Other Basic SW Generator

MCAL Generator

Bild 1: Wesentliche Elemente der AUTOSAR Methodology. Sie definiert unter anderem, wie Software-, Hardware- und System-Eigenschaften von Kfz-Elektronik beschrieben werden. AUTOSAR-SW Component client 1

AUTOSAR-SW Component client 2

Service requested Service provided

AUTOSAR-SW Component server

Service requested

Bild 2: Grafische Darstellung einer AUTOSAR Software Component Description

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UML

SysML SysML‘s extensions to UML

notrequired by SysML

UML reused by SysML (UML4SysML)

Bild 3: SysML lässt sich als eine von UML abgeleitete Domain Specific Language interpretieren

EmbEddEd SoftwarE EnginEEring Report trie eine„Domain-Specific Language“ (DSL) nennen würde. Eine DSL ist eine für einen Anwendungsbereich (eine Domaine) und für eine bestimmte Aufgabenstellung ausgelegte, spezifische Beschreibungs-, Modellierungsund/oder Programmiersprache. Eine nicht domain-spezifische, sondern generische Sprache ist die UML, die Unified Modeling Language. Mit der UML können alle Aspekte eines softwareintensiven Systems ausgedrückt werden. Statische Strukturen lassen sich genauso beschreiben wie dynamisches Verhalten. Logische Sichten auf das zu entwickelnde System, als auch dessen physikalischer Aufbau können in UML modelliert werden. Objektorientierte Ansätze, Hierarchisierung, Komponentisierung und andere Konzepte zur systematischen Erstellung einer E/E-Architektur lassen sich in UML anwenden. Diese an sich generische,„universelle“ Sprache UML kann nun aber auch mittels so genannter Profiles auf ganz spezielle Aufgabengebiete (Domains) ausgerichtet werden. In einem Profil werden neue Modellelemente definiert, die in sich wiederum andere Modellelemente beinhalten oder referenzieren können. Diese neuen Modellelemente, Stereotypes genannt, können„Constraints“ besitzen, und damit die UML-Sprachcharakteristiken einschränken oder ganz eliminieren, und/ oder neue domänenspezifische Charakte-

ristika einführen. Als Beispiel kann der bayrische Sprachdialekt dienen: Das Bayrische verändert die Aussprache, die Worte, die Ausdrücke und manchmal sogar die Grammatik des Hochdeutschen. So ähnlich ändert ein UML Profile die UML. Mit diesem ProfileMechanismus kann die UML zu einer grafischen DSL umfunktioniert werden. Die SysML, die Systems Modeling Language, kann als eine von der UML abgeleitete DSL interpretiert werden. SysML addressiert die speziellen Anforderungen des Systems Engineerings. SysML erweitert die UML: Neue Diagrammarten erlauben unter anderem die grafische Darstellung von Anforderungen und

Fachwissen

deren Abhängigkeiten. Bild 3 skizziert die Beziehung zwischen SysML und UML... (mh) Den kompletten Beitrag im Internet lesen: www.ese-report.de

■ Offizielle Website der AUTOSAREntwicklungspartnerschaft

■ UML-Ressourcen im Internet ■ Die offizielle SySML-Seite der OMG ■ IMB: Details zum IBM Rational Systems Developer RSD

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UML und Werkzeuge UML entstand in der zweiten Hälfte der 90er-Jahre: Unter der Führung der „Drei Amigos“, James Rumbaugh, Grady Booch und Ivar Jacobson, drei Mitarbeiter der Firma Rational Software, entwickelte sich eine „vereinheitlichte“, nicht proprietäre Beschreibungssprache. Diese wurde in dem internationalen Konsortium der UML Partners 1996 vervollständigt, und zur Standardisierung der OMG (Object Management Group) übergeben. Die aktuelle Version seit Anfang 2007 ist Version 2.1.1. Die OMG verfügt über eine Reihe von Standard UML Profiles, beispielsweise das UML Profile for Schedulability, Performance and Time, das UML Profile for System on a Chip (SOC) oder das UML Testing Profile. Das AUTOSAR UML Profile ist Eigentum der AUTOSAR-Entwicklungspartnerschaft. Eine Liste von UML-Werkzeugen ist in dem OMG UML Directory http://uml-directory.omg.org/. Bekannte Toolanbieter für UML sind Telelogic, Artisan Software Tools, Sparx Systems und IBM.

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EMBEDDED SOFTWARE ENGINEERING Report

FACHWISSEN

.NET Micro Framework

Gerätefirmware aus Visual Studio programmieren Mikrocontroller zum Steuern und Bedienen sind in vielen Geräten integriert und sollten einfach in der Handhabe sein. Deeply-Embedded-Systeme mit - oder Bit-Controllern und wenig Speicher werden bevorzugt eingesetzt. Der Nachteil: Die native Programmierung in C oder Assembler ist aufwändig. Mit .NET Micro Framework kann betriebssystemlos auf die Hardware implementiert werden.

Rudi Swiontek und Claus Rohde* Mit der .NET-Architektur hat Microsoft ein objektorientiertes Programmiermodell bereitgestellt, das im Bereich der PC-Technologie die Programmierung auf eine neue Ebene gebracht hat und dem objektorientierten Ansatz zum Durchbruch verhilft. Allerdings sind die Hardwareanforderungen erheblich. Was wäre, wenn es das Abstraktionslevel des .NET-Frameworks auf die angesprochenen DeeplyEmbedded-Systeme zugeschnitten gäbe? Der Programmierkomfort wäre gleich, aber die Anforderung an die Hardware wäre geringer. Das .NET Micro Framework stellt eine betriebssystemlose Implementierung der .NETRuntime-Umgebung direkt auf der Hardware dar. Es ist eine sehr mächtige und flexible Möglichkeit, die Firmware von Geräten aus Visual Studio heraus in C# zu programmieren. Bild zeigt den Aufbau der einzelnen Schichten des .NET Micro Frameworks. Die hardwarenahen Schichten sind nativer Code und werden vom Controllerhersteller und Microsoft bereitgestellt. Zur Anwendungsschicht hin findet der Übergang zum Managed Code statt. Die Hardware-Schicht enthält den .NET-MicroFramework-fähigen Controller, RAM und ROM/FLASH als Speicher sowie weitere Peripherie. Die Anforderungen an die Hardware sind sehr moderat und erlauben den Aufbau kleiner, kostengünstiger Systeme. Zunächst benötigt das .NET Micro Framework keine MMU-Unterstützung im Controller. Als Referenzplattform wurden die populären ARM Controller gewählt. Die -Bit-Controller sind leistungsfähig und in einer ähnlichen Preisregion wie / -Bit-Controller. Insgesamt liegen die Speicheranforderungen (ROM/FLASH) bei Laufzeitsystem zwischen KByte und im Vollausbau mit allen heute für das Micro Framework verfügbaren .NET-Klassen bei ungefähr KByte. Dazu kommt die Anwendung und zusätzliche anwendungsabhängige Parameterspeicher. Das System benötigt ca. KByte RAM, für ein Standardsystem reichen etwa bis KByte. Damit ist es auf einigen Controllern möglich, das Mikro-Frame*Rudi Swiontek ist Diplom-Informatiker bei der HILF! GmbH und Claus Rohde ist Geschäftsführer bei Rohde Consulting.

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■ Verschlüsselung, ■ Grafik und Shell, ■ Debugging und ■ Plattform-spezifische Schnittstellen wie GPIO, I C, SPI oder seriell, die den ManagedZugriff auf die Hardware erlauben. Die Applikation enthält die gesamte spezielle Funktionalität der Firmware und wird in C# geschrieben. C# ist heute die einzige unterstützte Sprache für das .NET Micro Framework und wird es auch zukünftig sein. Bild 1: Die .NET-Mikro-Framework-Architektur: Die unteren hardwarenahen Schichten sind nativer Code

work komplett im On-Chip-Speicher unterzubringen und auszuführen. Direkt auf der Hardware liegen die Schichten HAL (Hardware Abstraction Layer) und PAL (Program Abstraction Layer), die in C++ geschrieben sind. Das HAL enthält die Treiber und den Start-up-Code der jeweiligen Plattform. Anstelle des HAL kann ein Host-Betriebssystem stehen. Das HAL abstrahiert die physikalischen Hardwarekomponenten als eine Ansammlung von C++-Klassen. Darauf setzt PAL auf und abstrahiert einen Controller mit Speicher und I/O als logische Komponenten. PAL ist dadurch komplett hardwareunabhängig. PAL und HAL stellen den nativen Zugang zur Hardware dar, enthalten typischerweise aber noch keine spezielle Funktionalität. Sie wird später im Managed Code der Applikation bereitgestellt.

Mit der Common Language Runtime entwickeln und debuggen Den Abschluss nach oben und die letzte rein native Schicht, bildet die CLR (Common Language Runtime). Sie ist die Ausführungsschicht für ein .NET-System mit den Modulen Execution, Type System und Garbage Collector. Die CLR ist eine Teilmenge der .NET Framework CLR und ist bei einem typischen Ausbau ca. KByte groß. Bei der HardwarePortierung kann der Systemintegrator festlegen, welche Komponenten die CLR enthalten soll. Die untere Schranke ist bei KByte festgelegt. Die CLR ist eine robuste und flexible Laufzeitumgebung, auf der direkt aus dem Visual Studio heraus entwickelt und debugged werden kann. HAL, PAL und CLR bilden zusammen die Laufzeitumgebung, das Runtime Component Layer. Die Klassenbibliotheken stellen den Übergang zum Managed Code dar. Sie enthalten die von .NET bereitgestellten Typen und Klassen. Neben den Basistypen zum Erstellen einer C#-Anwendung finden sich Klassen für:

Programmiermodell: CLR ist gemeinsame Ausführungseinheit Das .NET Micro Framework stellt eine Infrastruktur zur Verfügung, mit der EmbeddedSoftware oder Firmware von Geräten effizient und wieder verwertbar erstellt werden kann. Dabei wird das gleiche Programmiermodell verwendet, das vom .NET Framework auf PCs oder vom .NET Compact Framework auf Windows-Embedded-Systemen bekannt ist. Die CLR ist die gemeinsame Ausführungseinheit, die zur Laufzeit den Anwendungscode verwaltet und ausführt, oder sich um die Speicherverwaltung kümmert. Dazu gibt es Klassenbibliotheken (Libraries) mit einer Vielzahl von Typen und Klassen für Standardaufgaben. In Form des .NET Micro Frameworks sind CLR und Libraries optimiert und speziell auf die Anforderungen sehr kleiner Geräte zugeschnitten. Als Entwicklungsumgebung wird für alle .NET- Systeme Visual Studio verwendet. Die CLR ist dafür zuständig, zur Laufzeit den Programmcode von Anwendungen auszuführen und das Speichermanagement bereitzustellen. Im Vergleich zu nativen Programmiersystemen enthalten .NET-Programme keinen nativen Maschinencode des Zielprozessors. Der .NET-Compiler übersetzt den Programmcode aus der Hochsprache (eine der .NETSprachen wie z.B. C#, managed C++, VB .NET, J++) in eine so genannte Intermediate Language (IL). Der IL Code wird von der CLR übernommen und in nativen Maschinencode übertragen. Im Sinne der Optimierung für sehr kleine Geräte unterstützt die .NET Micro Framework CLR nur C# als Programmiersprache. Das ist keine eigentliche Einschränkung... (heh) Den kompletten Beitrag im Internet lesen: www.ese-report.de

■ Die .NET-Micro-Framework-Architektur (englisch)

■ HILF: Schulungstermine zu .NET Micro Framework

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FACHWISSEN Programmiersprachen

Coroutine Teil 2: Wie lassen sich Coroutinen nutzen? Der erste Teil dieses zweiteiligen Fachbeitrags beschäftigte sich mit dem Einsatz von Coroutinen und ihre Umsetzung in einer Hochsprache wie C. In diesem Teil wird an einem Beispiel der Einsatz und das Implementieren einer Coroutine vorgestellt.

Prof. Dr. Christian Siemers* Der Aufwand aus Teil wäre sinnlos, wenn es keine Anwendungsfälle für Coroutinen gäbe. Zugegeben, nicht immer lässt sich das Coroutinenmodell Gewinn bringend anwenden. Es wäre wohl ansonsten auch a priori in allen Programmiersprachen vorhanden. Das folgende Beispiel soll zeigen, wo die Coroutine eingesetzt werden kann. Stellen Sie sich vor, Sie haben eine Funktion mit einem Codestück implementiert, das eine recht lange Laufzeit hat. Beispielsweise könnte dies eine mehrfache Schleife sein, in der die diskrete Fouriertransformation (DFT) über ca. Punkte für ca. Koeffizienten berechnet werden soll.

Subroutinen als Coroutinen implementieren Bild a zeigt eine zweifache Schleife, implementiert als for-Schleife mit Compiler-bestimmten Grenzen. Diese Doppelschleife wird nun in Bild b so aufgetrennt, dass die innere Schleife immer vollständig durchlaufen wird. Nach jedem Durchlauf der äußeren Schleife ist ein Rücksprung erfolgt. Die äußere forSchleife ist als Endlosschleife aufgebaut, da sie im Schleifenkopf keine Abbruchbedingung hat. Die Abbruchbedingungen sind in das Schleifeninnere geraten, aber in der Realität ist es wirklich eine (unterbrochene) Endlosschleife. Diese Funktionsimplementierung aus Bild b wird nun kooperativ genannt, weil sie nach vergleichsweise kurzer Zeit die Kontroller an die aufrufende Instanz zurückgibt und sich dabei den Stand der Berechnungen merkt. Das kann sich der Programmierer zu Nutze machen, indem die Berechnung in viele Teilschritte zerlegt und damit kooperativ gegenüber anderen Teilen in der Applikation wird. Bild zeigt, wie die Nutzung ermöglicht wird. Während Bild c nochmals die Funktion in der Implementierung als Coroutine zeigt (also bis auf den Namen identisch mit Bild b ist), rufen die Codeabschnitte aus Bild a und b diese Coroutine auf verschiedene Weisen auf. Die Methode aus Bild a ist dabei so programmiert, dass die Coroutine aus c solange aufgerufen wird, bis die Berechnung der äußeren *Prof. Dr. Christian Siemers lehrt u. a. an der Fachhochschule Nordhausen.. Kontakt: [email protected]

Bild 5: Implementierung von Schleifen-basierten Subroutinen durch Coroutinen: a) herkömmliche Implementierung und b) Implementierung als Coroutinen

Bild 6: Kooperatives Design durch Coroutinen a) Andauernder Aufruf einer Coroutine bis zur Vollendung der Berechnung, b) Integration eines Schedulers (auf Zeitbasis) und c) Kooperative Coroutine

Bild 7: Round-Robin-Scheduling mit kooperativem Design, beispielsweise durch Coroutinen Schleife auch komplettiert ist. Die Kombination a/ c ergibt also das Verhalten der ursprünglichen Funktion mit einem kleinen Unterschied: es entsteht ein geringer aber vorhandener Laufzeitoverhead durch die mehrfachen Aufrufe. Die Methode in Bild b nutzt jedoch die Teilbehandlungen, um nach jedem Aufruf die vorhandene oder vorgesehene Zeit zu bestimmen. Daran wird entschieden, ob ein weiterer Aufruf erfolgen kann oder nicht... (heh) Den kompletten Beitrag im Internet lesen: www.ese-report.de

■ Teil 1: Coroutine –

Was ist das und wozu dient sie? 225425

EMBEDDED SOFTWARE ENGINEERING Report

FACHWISSEN

Grafische Benutzeroberflächen

Grundlagen und Tools für die GUI-Entwicklung Benutzeroberflächen von Embedded-Systemen sind so unterschiedlich und variantenreich wie die Systeme selbst und erfordern verschiedene Designansätze. Sobald ein System über ein modernes Display verfügt, steigen die Herausforderungen des UI-Designs drastisch. Dieser Beitrag beschreibt die wichtigsten Aspekte und stellt die Inflexion Platform UI zur Entwicklung dynamischer Benutzerschnittstellen vor.

Colin Walls und Geoff Kendall* Der folgende Beitrag beschreibt die Entwicklung von Benutzerschnittstellen für Embedded-Systeme. Da Embedded-Systeme sehr unterschiedlich sind, ist auch die Bandbreite der möglichen Benutzerschnittsellen (User Interface, UI) groß: ■ Keine UI: Einige Geräte interagieren mit dem Anwender nicht auf direktem Weg, sondern werden mit anderen Geräten verbunden, mit denen sie auf elektronischem Weg kommunizieren. Ein gutes Beispiel hierfür sind Festplattencontroller. ■ Tasten und LEDs: Auf einem sehr einfachen Level kommen Embedded-Systeme mit wenigen Eingabetasten und einigen Lichtquellen (LEDs) zur Ausgabe aus. Daraus kann jedoch eine überraschende Funktionsvielfalt resultieren: Eine LED kann beispielsweise an sein oder aus, blinken, ihre Blinkfrequenz variieren oder die Farbe wechseln. Ein typisches Bei-

spiel sind moderne Haushaltswaschmaschinen. ■ Tasten und einfache alphanumerische Displays: Ferner lassen sich Informationen mithilfe eines einfachen alphanumerischen Displays mit einer oder mehren Textzeilen darstellen und die Bedientasten auf ein Tastenfeld oder eine vollständige Tastatur erweitern. Beispiele sind Alarmanlagen und Fahrerinformationssysteme in Fahrzeugen. ■ Tasten, LEDs und Netzwerke: Einige Gerätearten verfügen über ein einfaches LEDund Tastendisplay, nutzen aber auch Netzwerkverbindungen zur fortschrittlichen Interaktion mit dem Anwender. Sie kommunizieren beispielsweise über Netzwerkequipment wie Router und Residential-Gateways. ■ Tasten und einfache Grafikdisplays: Kleine grafische Farb- und Schwarzweiß-LCDs sind mittlerweile sehr wirtschaftlich und werden in vielen Anwendungen eingesetzt, zum Beispiel in Mobiltelefonen. ■ Tasten, Zeigegeräte und einfache Grafikdisplays: Es ist nur ein kleiner Schritt zur Erstellung eines Zeigegeräts, das sich wie eine Computer-Maus verhält. Ein Zeiger lässt sich mithilfe von Software bewegen, die wiederum über eine Taste, eine Art Joystick oder einen berührungsempfindlichen Bildschirm gesteuert wird. Moderne Mobiletelefone wie Smartphones verfügen über diese Funktion. ■ Tasten und große hoch auflösende Displays: Da bei stationären Geräten die DisplayProgrammierbeispiele für Icons, gebaut mit der Inflexion Platform UI: das Erscheinungsbild jedes einzelnen Icons kann bis zu einem hohen Grad gesteuert werden.

größe nicht begrenzt ist, besteht eine Vielzahl von möglichen Benutzerschnittstellen. Die besten Beispiele sind Geräte, die Videoinformationen von Settop-Boxen und Videorekordern verarbeiten.

Implementierung einer Benutzerschnittstelle Betrachten wir nun deren Implementierung, welche Anforderungen an die Softwareentwicklung gestellt werden und mögliche Herausforderungen. LEDs und Tasten: Die Entwicklung von Tasten und Schaltern ist unkompliziert. Meist werden Interrupts regelmäßig abgefragt oder beantwortet. Dabei sind jedoch ein paar Feinheiten zu beachten: Ein Schalter oder Taster, der gedrückt wird, wird als Wechsel von„ “ nach„ “ angesehen und nicht umgekehrt. Schaltkontakte neigen zum Prellen, was ohne Vorsichtsmaßnahmen als eine Folge von Betätigungen interpretiert werden könnte. Die Lösung dieses Problems wurde bereits in vielen technischen Artikeln beschrieben. LEDs sind ähnlich einfach. Sie werden meist durch Setzen eines Bits in einem Geräteregister beleuchtet. Hier besteht nur eine kleine Herausforderung: Diese Register sind meist Write-only-Register, deren Zustand sich nicht abfragen lässt. Deshalb muss eine„Schattenkopie“ der Daten im RAM gespeichert und vorsichtig behandelt werden. Auch hierzu wurden bereits zahlreiche Artikel verfasst. Blinke LEDs erfordern einige Timing-Mechanismen. Diese können von einer einfachen Taktunterbrechungs-Serviceroutine bearbeitet werden oder es kommt ein Echtzeit-Betriebssystem zum Einsatz, das die Timing-Anforderungen verarbeitet. Einfache alphanumerische Displays werden auf die gleiche Art und Weise wie LEDs behandelt. Netzwerkschnittstellen: Verfügt ein Gerät über eine Netzwerkschnittstelle (üblicherweise drahtlos oder Ethernet), dann kann die Embedded-Software mit dem Anwender über andere Computer innerhalb des Netzwerks kommunizieren. Dies geschieht mit aller Flexibilität, die die GUI des Computers gestattet. Alternativ lassen sich hierfür spezielle UIs schreiben oder ein HTTP-Server („Web-Server“) im Gerät installieren. Letzterer Ansatz ist sehr flexibel, da die UI an Hand einer Reihe über Hyperlink verbundener HTML- („Web“) Seiten definiert werden kann. Ebenso besteht die Möglichkeit, diese Seiten mithilfe von Scripting-Sprachen (wie JavaScript) oder Java herzustellen. Ein HTTP-Server erfordert ein Echtzeit-Betriebssystem. *Colin Walls und Geoff Kendall, Embedded Systems Division, Mentor Graphics. Kontakt: [email protected]

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FACHWISSEN

Beispiele für Layouts, die mit der Inflexion Platform UI gebaut wurden. Die verschiedenen Designs erforderten keine Modifikation auf Code-Ebene.

Menü- und informationsorientierte UIs: Auf Geräten mit grafischen Bildschirmen muss, unabhängig von der Bildschirmgröße, die Funktionalität sehr präzise definiert werden. Es gibt einige gemeinsam nutzbare Funktionsmerkmale und es treten auch gemeinsame Probleme auf, die den Entwickler vor große Herausforderungen stellen. Funktionalität: Displayelemente (Seiten) einer derartigen UI unterteilen sich in zwei Grundarten: ■ Eine Reihe hierarchischer Menüs und ■ tabellarische Daten (wie die Programmauswahl einer Settop-Box). Das Anklicken der Eingabeoptionen in einem bestimmten Display öffnet meist ein weiteres Bildschirmmenü. In einem Videorekorder gibt es zum Beispiel ein Systemmenü, das den Anwender zur Programmauswahl führt. Wählt der Anwender im Menü ein Fernsehprogramm aus, kommt er zu einem weiteren Menü mit Aufnahmeoptionen oder Informationen über die Sendung. Alle Daten in Menüs und Tabellen können statisch oder dynamisch sein. Analysiert man die Funktionsweise derartiger Displays, so ist eine Reihe einfacher Verhaltensmuster zu erkennen. Der Anwender wählt etwas aus und eine von drei Funktionen wird ausgeführt: ■ Ein weiteres Menü oder ein Tabelle werden dargestellt, ■ eine spezielle Aktion wird ausgeführt (zum Beispiel wird eine Software gestartet, etwa ein Telefongespräch per Handy) und ■ es werden einige einfache Dateneingaben durchgeführt. (Eingabe einer Telefonnummer in ein Handy).

Drei typische Problembereiche Die Implementierung von hoch entwickelten UIs bringt eine Reihe von Herausforderungen mit sich. Dies führt zu einem Spannungsfeld zwischen den Kosten/Problemen bei der Implementierung und der Qualität der Nutzererfahrung. Im Consumer-Markt kann die Nutzererfahrung einer UI nicht nur den Ausschlag für den Erfolg eines Produkts geben, sondern auch über die Gegenwart und Zukunft... (mh) Den kompletten Beitrag im Internet lesen: www.ese-report.de

■ Zur Webseite von Mentor Graphics Deutschland ■ Mentor Graphics: Alle Details zur Inflexion-UI-Plattform ■ Zum Thema: GUIs zweckmäßig und ansprechend gestalten 225432

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EmbEddEd SoftwarE EnginEEring Report

PRODUKTE

Entwicklungs-Tool

Requirements-Engineering

PSoC Express mit Echtzeit-Debugging

DOORS bietet Anbindung an RIF-Standard

Cypress hat Version 3.0 seines visuellen Embedded-System-DesignTools„PSoC Express“ für seine PSoC-Mixed-Signal-Arrays angekündigt. Sie erlaubt die Echtzeit-Überwachung und Abstimmung von Designs und bietet die Möglichkeit, deren Leistungsfähigkeit auf Basis der CapSense-Berührungssensor- und EZ-Color-Ansteuerlösungen für HighBrightness-LEDs zu evaluieren und zu verbessern. Die Überwachung der Applikationsdaten erfolgt über eine I²C/ USB-Bridge. PSoC Express übernimmt die Erfassung und Aufzeichnung der Daten und ermöglicht das Auswählen von Variablen, Einstellen von Abtastraten und Beobachten der aktualisierten Variablenwerte in Echtzeit. Interessenten können sich auf der PSoC-Express-Website eine Flash-Demo ansehen und die Software kostenlos herunterladen. Testen lassen sich die neuen Leistungsmerkmale auch mit dem CapSense-Touch-Sensing-Evaluierungskit und dem EZ-Color-HB-LED-Evaluierungskit von Cypress. PSoC Express 3.0 besitzt eine neue Benutzeroberfläche, die sich am Look-and-Feel von Microsoft Visual Studio orientiert. (hh) Cypress Semiconductor Tel. +49(0)8106 24480 www.ese-report.de 222797

Dank einer neuen Anbindung können Anwender des Tools für das Anforderungsmanagement Telelogic DOORS ab sofort das vom VDA (Verband der Automobilindustrie) standardisierte Requirements Interchange Format (RIF) für den Austausch von Anforderungen und Spezifikationen nutzen. Die Standardschnittstelle RIF (Requirement Information Interchange) wurde von der HIS-Gruppe (Hersteller-Initiative Software) geschaffen, einer Standardisierungsinitiative der deutschen Automobilbranche. Sie ermöglicht den Austausch von Lastenheftinformationen nicht nur zwischen gleichen Requirement-EngineeringWerkzeugen eines Herstellers, sondern auch zwischen den Tools der unterschiedlichen Anbieter am Markt. Mit der Plattform EXERPT hat Extessy eine offene Umgebung für den Austausch von Spezifikationen basierend auf dem RIF-Standard entwickelt. Ab sofort steht mit dem neuen Adapter EXERPT.D auch eine Anbindung für Telelogic DOORS an diese Plattform zur Verfügung. Damit können DOORS-Anwender Daten aus DOORS in das RIF-Format exportieren und in dieser werkzeugunabhängigen Form anderen Anwendern zur Verfügung stellen. Darüber hinaus ermöglicht EXERPT zusammen mit dem Werkzeug EXERPT.D auch den Import von Daten in DOORS, die als RIF-Dateien vorliegen. Das Paket EXERPT für Telelogic DOORS ist ab sofort erhältlich und wird von Telelogic und von Extessy angeboten. (mh) Telelogic Tel. +49(0)89 9998160 www.ese-report.de 227529

Systems Engineering

Werkzeug sichert Prozesskonformität Die method park Software AG aus Erlangen hat Version 4.0 des Prozesswerkzeugs project kit freigegeben. Das web-basierte Management-System für Entwicklungsprozesse erlaubt es laut Hersteller ab sofort, organisationsweit die Konformität ihrer Systems-Engineering-Prozesse zu vorgeschriebenen Standards sicherzustellen. Für Standards wie SPICE, CMMI oder gängige Sicherheitsnormen weist project kit den durchgängigen Zusammenhang von den Normen über die Prozesse bis zu den konkreten Projektdokumenten nach. (mh) method park Tel. +49(0)9131 972060 www.ese-report.de 228186

NAND-Memory

Software für leistungsfähiges Multimedia Die Entwicklung einer NAND-Flash-Software für hochleistungsfähige Multimedia-Anwendungen hat Samsung angekündigt. Sie soll die Entwicklung von Multimedia-Systemplattformen vereinfachen und ermöglicht die Einbindung von Samsungs 16-GBit-NAND-Flash-Memory in Mobilgeräte mit hohem Speicherbedarf wie POM‘s (Portable Media Player) und Video-MP3-Player. Inklusive des zugehörigen File-Systems unterstützt das Softwarepaket laut Hersteller alle Anforderungen, die beim Einsatz von 16-GBit-NAND-Flash-Memory im Hinblick auf die System-Performance erfüllt werden müssen. Samsungs 16-GBit-NANDFlash-Memory, das sich seit April in der Massenproduktion befindet, arbeitet mit Page-Größen von 4 KByte und erzielt gegenüber bisherigen Generationen die doppelte Datenrate. Die Software optimiert die hohen Datenübertragungsgeschwindigkeiten und bietet zugleich einen Schutz vor plötzlichen Spannungsausfällen. Zusammen mit dem Chipsatz ATJ213X von Actions Semiconductors wird die Software eingesetzt. Beim ATJ213X handelt es sich um ein hoch integriertes 32Bit-RISC- und 24-Bit-DSP-basiertes System-on-a-Chip (SOC). (heh) Samsung Deutschland Tel. +49(0)1805 7267864 www.ese-report.de 223616

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PRODUKTE Automotive-Safety

Debugger für XC2300-Mikrocontroller pls bietet ein Debug-Tool-Set für die / -Bit-MCUs der XC -Reihe von Infineon. Die modulare Universal Debug Engine (UDE) . . und die Gerätefamilie Universal Access Device (UAD ) wurden von Infineon schon vor der Markteinführung der XC -Bausteine benutzt. Bis zu MHz Systemtakt, eine Befehlsausführungszeit von minimal ns, bis zu KByte On-Chip-Flash-Speicher und max. KByte On-Chip-RAM machen die ersten Bausteine der neuen MCU-Reihe tauglich für Safety-Elektronikwww.ese-report.de

Anwendungen im Automobilbereich. Darunter fallen u.a. Airbag- und Power-Steering-Systeme. Neben der Echtzeitfähigkeit bieten die Bausteine auch zahlreiche Schnittstellen und Peripherieeinheiten, so z.B. gepufferte SPI-Kanäle, für Safety-Anwendungen optimierte redundante A/D-Wandler, mehrere CAN-Ports, PWM-fähige Capture-/Compare-Einheiten, Timer, Echtzeit-Uhr und ein Watchdog. (hh) pls Development Tools Tel. + ( ) 223321

Echtzeit-Betriebssystem

EUROS-RTOS für Renesas SH-2A verfügbar Renesas‘ Alliance Partner EUROS Embedded Systems aus Nürnberg hat das Echtzeit-Betriebssystem EUROS inklusive Stand-alone-Cross-Enwicklungsumgebung auf die High-Performance- -Bit-Mikrocontroller-Familie Renesas SH- A portiert. Die SH- A-Familie basiert auf einer superscalar RISCCPU mit Harvard-Architektur und IEEE-konformen Floating-Point-Erweiterung (FPU). Die Registerbänke garantieren Interrupt-Antwortzeiten in Größenordnung von ns. Die CPU-Leistung erreicht Dhrystone MIPS. EUROS ist ein multitaskingfähiges Echtzeit-Betriebssystem für die Einsatzbereiche Messen, Steuern, Regeln sowie Multimedia. Es wurde für harte EchtzeitBedingungen konzipiert. Entstehungsgedanke bei EUROS war es, eine einheitliche, hardwareunabhängige Betriebssystemplattform zu schaffen, welche die wachsende Zahl an CPU-Architekturen und Peripherie-Bausteinen kapselt, um die Softwareentwicklung so effektiv und wirtschaftlich wie möglich www.ese-report.de

zu gestalten. EUROS implementiert eine TreiberSchnittstelle, die auf dem Konzept einer HardwareAbstraktions-Ebene (HAL) basiert um die größtmögliche Portabilität aller Treiber-Pakete zu gewährleisten. Speziell für das Starterkit RSK SH in Kombination mit dem RSK ComsBoard (Ethernet and USB Application Board) bietet der Hersteller diverse Treiber-Pakete und Netzwerkprotokolle wie seriell, Ethernet, TCP/IP- und USB-Stack an. Die EUROS-Portierung für das Starterkit RSK SH befindet sich laut Anbieter in Arbeit. Die Stand-alone-Cross-Enwicklungsumgebung von EUROS bietet umfangreiche Funktionen wie Debugging, Projekt-Verwaltung, Darstellung von Kontrollflussgraphen oder Berechnung des Stackverbrauchs um Echtzeit-Anwendungen möglichst komfortabel zu entwickeln und zu testen. Die Verbindung zum Zielsystem erfolgt über den USB-JTAG-Adapter E A von Renesas. (mh) Euros Embedded Systems Tel. + ( ) 225228

Echtzeit

Laufzeitschranken zuverlässig berechnen AbsInt Angewandte Informatik bietet mit dem aiT Worst-Case Execution Time Analyzer eine Berechnungsmöglichkeit von Laufzeitschranken für Echtzeitsysteme um sicherzustellen, dass Programme unter allen Umständen schnell genug reagieren. Das Tool richtet sich an Entwickler zeitabhängiger, sicherheitskritischer Systeme. aiT berechnet – basierend auf einer statischen Analyse des Cache- und Pipeline-Verhaltens einzelner Tasks – präzise obere Schranken für die längstmögliche Ausführungszeit. aiT unterstützt die Prozessoren: ARM7, Freescale Star12/ HCS12, PowerPC 555 und 565, Texas Instruments TMS320C3x, C16x und ST10, HCS12X und TriCore 1796. aiT für Renesas M32C ist derzeit in Entwicklung. Der StackAnalyzer berechnet den max. Stackverbrauch von EmbeddedApplikationen für jeden Programmpunkt. Die Ergebnisse werden anschaulich im Aufruf- und Kontrollflussgraphen repräsentiert. Stack-Analyzer unterstützt C16x, ST10, PowerPC, ARM, TMS320C3x, Freescale M68HC12-STAR12HCS12, Intel x86, Intel x86 rm, M68k, NEC V850, H8/300 + H8S/2x00, HCS12X und Infineon TriCore. (heh) AbsInt Angewandte Informatik Tel. +49(0)681 383600 www.ese-report.de

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Inserenten AbsInt Angewandte Informatik GmbH...... Beck IPC GmbH ........................................... , BRENDES Datentechnik GmbH..................... Cosateq GmbH & Co.KG .................................. Cypress Semiconductor ................................ , Digi-Key Corp........................................... , . US Digital-Logic AG................................................. Dr. Stefan Kaneff Ingenieurbüro .................. DSM Computer AG............................................ ELMA Trenew Electronic GmbH .................... F+S Elektronik Systeme GmbH..................... FlowCAD EDA-Software Vertriebs GmbH ................................................. Fortec Elektronik AG......................................... Freescale Semiconductor Inc.............. . US, Fujitsu Microelectronics Europe GmbH ...... Glyn GmbH & Co. KG ........................................

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Hitex Development Tools GmbH ................. HY-LINE Computer Components Vertriebs GmbH .................................................

PHYTEC Technolgie........................................... pls Programmierbare Logik & Systeme GmbH...................................

IAR Systems AG .................................................. Infineon Technologies AG ............................... Ingenierbüro für Elektronik und Informationstechnik.........................................

Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH................

Keil Elektronik GmbH ....................................... Lauterbach Datentechnik GmbH................. LEAD Deutschland GmbH .............................. Memphis Electronic AG................................... MEN Mikro Elektronik GmbH ......................... Mentor Graphics GmbH.................................. Micrel Inc. .............................................................. MSC Vertriebs GmbH........................................

SBS Technologies GmbH & Co. KG............... Silicon Laboratories Inc. .................................. SPOERLE – A Division of Arrow Central Europe ...................................... SSV Software Systems GmbH........................ Tektronix Inc........................................................ TQ-Components GmbH .................................. TYCO Electronics................................................ Ultratronik GmbH...............................................

National Instruments Germany GmbH ........................................... ,

YOKOGAWA Measurement Technologies GmbH.................................... -

PEAK-System Technik GmbH.........................

ZiLOG Inc. .............................................................

ELEKTRONIKPRAXIS Embedded Systems Development II – Oktober 2007

Embedded Systems Development II

ISSN 0341/5589 Redaktion Chefredakteur: Verantwortlich für dieses Sonderheft: Redaktion München: (0 89) 7 46 42-

Freie Mitarbeiter: Redaktionsassistenz: Redaktion Würzburg: (09 31) 4 18-

Redaktionsassistenz: Schlussredaktion: Redaktionsanschrift: München: Würzburg: Layout: Produktion:

Johann Wiesböck (jw), V.i.S.d.P. für die redaktionellen Inhalte, Ressorts: Zukunftstechnologien, Kongresse, Distribution (0 89) 7 46 42-2 07 Holger Heller (hh), -2 55 Martina Hafner (mh), Embedded-Software-Engineering, Betriebssysteme, Echtzeit, Tools, Online-Redaktion, -2 28 Holger Heller (hh), ASIC, Entwicklungs-Tools, Embedded Computing, Mikrocontroller, Prozessoren, Programmierbare Logik, SOC, Datentechnik, -2 55 Gerd Kucera (ku), Automatisierung, Bildverarbeitung, EDA: Chip- & PCB-Design, Leistungselektronik, -2 56 Thomas Kuther (tk), Kfz-Elektronik, Medizintechnik, Stromversorgungen, -2 85 Kristin Rinortner (kr), Analogtechnik, Mixed-Signal-ICs, Elektromechanik, -2 26 Prof. Christian Siemers, PLD- und Prozessor-Architekturen Gudrun Peine, (0 89) 7 46 42-2 05 [email protected] Claudia Mallok (cm), stellvertretende Chefredakteurin, Senior Website Editor, Leiterplatten, Elektronikfertigung, Management, -26 51 Hendrik Härter (heh), Messtechnik, -21 17 Andreas Mühlbauer (am), Displays, Optoelektronik, Quarze & Oszillatoren, Passive Bauelemente, -21 06 Jan Vollmuth (jv), Wireless, Speicher, Identifikation, Telecom, Branchen & Märkte, Online-Redaktion, -24 57 Petra Bauer, -24 77, Daniela Krah, -21 39, Margit Wegner, Gudrun Zehrer, -24 99 [email protected] Brigitte Kunder, -24 86 Grafinger Str. 26, 81671 München (0 89) 7 46 42-2 05, Fax (0 89) 7 46 42-2 02 Max-Planck-Str. 7/9, 97064 Würzburg, (09 31) 4 18-24 86, Fax (09 31) 4 18-27 40 Marion Kohlmann, (09 31) 4 18-24 47 Christoph Franke, (09 31) 4 18-27 35 Claudia Ackermann, (09 31) 4 18-20 58

Verlag Vogel Industrie Medien GmbH & Co. KG, EIN UNTERNEHMEN DER VOGEL BUSINESS MEDIA, ELEKTRONIKPRAXIS, Max-Planck-Straße 7/9, 97064 Würzburg, (09 31) 4 18-0 (Sammelnummer), Fax: (09 31) 4 18-20 30. Inhaber- und Beteiligungsverhältnisse: Gesellschafterin der Vogel Industrie Medien: Vogel Business Media GmbH & Co. KG, Max-Planck-Str. 7/9, 97082 Würzburg, persönlich haftende Gesellschafterin der Vogel Business Media GmbH & Co. KG: Vogel Business Media Verwaltungs-GmbH, Kommanditistin: Vogel Medien GmbH & Co. KG. Geschäftsleitung: Gerrit Klein, -29 85, Fax -20 20, [email protected] Verlagsleitung: Johann Wiesböck, Redaktionsdirektor, (0 89) 7 46 42-2 07 Anzeigenverkauf: (09 31) 4 18-, Fax (09 31) 4 18-28 43 Anita Conrad, -21 32, [email protected]; Susanne Müller, -23 97, [email protected]; Axel Winheim, -25 72, [email protected]; Key-Account-Manager: (09 31) 4 18-, Fax (09 31) 4 18-28 43 Hans-Jürgen Schäffer, -24 64, [email protected], Key-Account-Manager (Raum München): Jessica Nellen, (0 89) 7 46 42-2 32, Fax -2 02, Grafinger Str. 26, 81671 München, [email protected] Marketingleitung: Elisabeth Ziener, (09 31) 4 18-26 33 Auftragsmanagement: Stephanie Röll, (09 31) 4 18-22 81, Fax -27 93 Anzeigenpreise: Zur Zeit gilt Anzeigenpreisliste Nr. 42 vom 01. 01. 2007. Vertrieb, Leser- und Abonnenten-Service: DataM-Services GmbH, Fichtestr. 9, 97074 Würzburg, Maximilian Wustmann, (09 31) 41 70-4 88, Fax -4 94, [email protected], www.datam-services.de. Bezugspreis: Einzelheft 9,20 EUR. Abonnement Inland: jährlich 191,00 EUR inkl. MwSt. Abonnement Ausland: jährlich 222,20 EUR (Luftpostzuschlag extra). Alle Abonnementpreise verstehen sich einschließlich Versandkosten (EG-Staaten ggf. +7% USt.). Bezugsmöglichkeiten: Bestellungen nehmen der Verlag und alle Buchhandlungen im Inund Ausland entgegen. Sollte die Fachzeitschrift aus Gründen, die nicht vom Verlag zu vertreten sind, nicht geliefert werden können, besteht kein Anspruch auf Nachlieferung oder Erstattung vorausbezahlter Bezugsgelder. Abbestellungen von Voll-Abonnements sind jederzeit möglich. Bankverbindungen: Dresdner Bank AG, Würzburg (BLZ 790 800 52) 314 889 000, Bayerische HypoVereinsbank AG, Würzburg (BLZ 790 200 76) 2 506 173, Postgirokonto Nürnberg (BLZ 760 100 85) 99 91-853. Ausland: Postscheckkonto Zürich 80 47-064, Postscheckkonto Niederlande, Arnheim, 26 62-395, Crédit Industriel d‘Alsace et de Lorraine, Strasbourg, Kto. Nr. 101/01 212 576. Herstellung: Dieter Eichelmann, Verlags-Herstellung, Vogel Services GmbH, 97082 Würzburg. Digitale Druckvorlagenherstellung: Verlags-Service, Vogel Services GmbH, 97082 Würzburg. Druck: Vogel Druck und Medienservice GmbH & Co. KG, 97204 Höchberg. Erfüllungsort und Gerichtsstand: Würzburg Copyright: Vogel Industrie Medien GmbH & Co. KG. Alle Rechte vorbehalten. Nachdruck, digitale Verwendung jeder Art, Vervielfältigung nur mit schriftlicher Genehmigung der Redaktion. Fotokopieren veröffentlichter Beiträge ist gestattet zu innerbetrieblichen Zwecken, wenn auf jedes Blatt eine Wertmarke der Verwertungsgesellschaft Wort, Abt. Wissenschaft, in 80336 München, Goethestraße 49, nach dem jeweils geltenden Tarif aufgeklebt wird. Nachdruck und elektronische Nutzung: Wenn Sie Beiträge dieser Zeitschrift für eigene Veröffentlichung wie Sonderdrucke, Websites, sonstige elektronische Medien oder Kundenzeitschriften nutzen möchten, erhalten Sie Information sowie die erforderlichen Rechte über http://www.mycontentfactory.de, Tel. (09 31) 4 18-27 86. Manuskripte: Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine Haftung übernommen. Sie werden nur zurückgesandt, wenn Rückporto beiliegt. Internet-Adresse: www.elektronikpraxis.de Datenbank: Die Artikel dieses Heftes sind in elektronischer Form kostenpflichtig über die Wirtschaftsdatenbank GENIOS zu beziehen: www.genios.de

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