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Embedded-Systeme & Mikrocontroller Fertiges Rezept statt Eigenkreation

Bild: Margot Kessler, iStock
30.03.2016

Die Einführung neuer Prozessoren bereitet Industriekunden oft große Probleme. Ein Hauptgrund dafür ist die gestiegene Komplexität heutiger Prozessoren. Für viele Firmen stellt sich deshalb die Frage, ob sie nicht lieber ein fertiges Modul einkaufen sollen.

Fertige Module besitzen sehr viele Vorteile. Der Mainzer Modulhersteller Phytec bindet zum Beispiel die EMV-kritischen Komponenten bereits in seine Module ein. Die Module sind auf den Carrier Boards als weitere Bausteine vorgesehen. Durch die Trennung des Prozessorumfelds und der Applikation vereinfacht sich die Entwicklung der Carrier Boards deutlich.

Ein weiterer Vorteil ist das hardwarespezifische Board Support Package (BSP), also eine Softwareunterstützung für das Modul. Phytec liefert alle Module mit einem passenden BSP aus. Das Package wird dazu speziell auf die entsprechende Hardware zugeschnitten. Das spart bei der späteren Entwicklung erhebliche Kosten und viel Zeit. In der Regel ist die Entwicklungsdauer der Software für neue Prozessoren genauso zeitintensiv, wie die Entwicklung der Hardware. Auch Treiberanpassungen für Produkte, die zusammen mit den Modulen genutzt werden sollen, werden von Phytec übernommen.

Fertige Module haben außerdem den Vorteil, dass sie in der Regel bereits kurz nach der Einführung von neuen Prozessoren verfügbar sind. Modulhersteller arbeiten häufig schon lange vorher mit Prozessorherstellern zusammen. Ihnen stehen die Prozessoren deshalb oft bereits in einem frühen Entwicklungsstadium zur Verfügung. Dadurch verkürzt sich die Zeit bis zur Marktreife der Module deutlich.

Für sein Phycore-AM57xx-Modul kooperierte Phytec zum Beispiel eng mit dem Prozessorhersteller Texas Instruments. Das Modul beruht auf dem AM57xx-Prozessor von Texas Instruments. Bei diesem handelt es sich um einen ARM-Single- oder Dual-Cortex-A15-Prozessor. Gedacht ist das Modul vor allem für die Bereiche Human Machine Interface (HMI), Aviation Control, industrielle Automation, Machine Vision, Medical Imaging und Networking.

Das gute Zusammenspiel des Prozessors mit dem Modul sieht man zum Beispiel in der Automation. Hier bietet der Prozessor durch die zwei integrierten Programmable-Realtime-Unit-Industrial-Communication-Subsysteme große Vorteile. Sie unterstützen fast alle industriellen Feldbusprotokolle. Texas Instruments stellt beispielweise in Zusammenarbeit mit Drittanbietern Stack und Firmware für Profibus, EtherCAT, Profinet und Ethernet IP als Slave bereit. Der Stack und die Firmware sind in das System Development Kit (SDK) des Real-Time-Operating-System (RTOS) integriert. Der verwendete RTOS Kernel ist ein einfaches Echtzeitbetriebssystem, welches eigens für Produkte von Texas Instruments entwickelt wurde. Einen weiteren Vorteil im industriellen Automationsbereich bieten die integrierten C66xx digitalen Signalprozessoren (DSP). Mit Ihnen lässt sich unter anderem eine Überwachung und Fehlererkennung von Motoren durchführen.

Um den Anforderungen in der Automation gerecht zu werden, verwendet Phytec für das Phycore-AM57x Steckverbinder, die sich durch große mechanische Robustheit auszeichnen. Alternativ kann das Modul auch ohne Steckverbinder auf das Carrier Board aufgelötet werden. Die Bauteileauswahl wurde hinsichtlich Langzeitverfügbarkeit, Industrietauglichkeit und eines erweiterten Temperaturbereichs getroffen.

Das Beispiel des Phycore-AM57x zeigt, wie sich durch die Zusammenarbeit von Modul- und Halbleiterherstellern Module entwickeln lassen, die der hohen Komplexität moderner Prozessoren gerecht werden. Besonders sinnvoll ist diese Zusammenarbeit, da sich so alle Projektpartner auf ihre jeweiligen Kernkompetenzen konzentrieren können. Das trifft auch für die Käufer der Module zu. Durch diese sparen sie Zeit und Entwicklungsarbeit und können sich so stärker auf ihre Applikationen konzentrieren.

Bildergalerie

  • Blockdiagramm eines ARM Cortex A15 von Texas Instruments

    Blockdiagramm eines ARM Cortex A15 von Texas Instruments

    Bild: Texas Instruments

  • Vergleich der ARM AM57xx Prozessorvarianten

    Vergleich der ARM AM57xx Prozessorvarianten

    Bild: Texas Instruments

  • Das Phycore-AM57xx Embedded Modul von Phytec

    Das Phycore-AM57xx Embedded Modul von Phytec

    Bild: Texas Instruments

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