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Entwicklungs-Kits und Designbeispiele sind mittlerweile mächtige Werkzeuge im Prozess der Elektronikentwicklung und -fertigung. Nun hat Renesas eine Synergy-Plattform entwickelt.

Bild: iStock, Deucee

Integrierte Hardware- und Software-Lösungen Realitätsnah üben, schneller entwickeln

10.10.2017

Wie schnell ein Produkt auf den Markt kommt, entscheidet gerade bei Industrieelektronik über dessen Erfolg oder Misserfolg. Einen Vorsprung bringt eine vollständig integrierte Plattform aus Hard- und Software für produktionsreife Designs.

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Wer als Entwickler Zeit verschenkt, tut sich schwer, Marktanteile zu erringen. Entwicklungs-Kits und Designbeispiele sind deshalb mittlerweile mächtige Werkzeuge im Prozess der Elektronikentwicklung und -fertigung. In einer vom Distributor Element14 weltweit durchgeführten Befragung unter Elektronikingenieuren gaben vier von fünf Ingenieuren an, dass Entwicklungs-Kits für sie vom Design bis hin zum Endprodukt entscheidend sind. Drei von vier Befragten schreiben Kits zudem eine wichtige Rolle als Innovationstreiber zu. Für ihr endgültiges Produktdesign nutzen die Ingenieure entweder das gesamte Kit oder Teile davon.

Diese Ergebnisse waren für Renesas grundlegend für die Entwicklung einer Synergy-Plattform. Die Kits und Design­Beispiele der Plattform wurden für den dynamischen IoT- und Industrieelektronikmarkt entwickelt. Gerade dort ist oft das Produkt am erfolgreichsten, das zuerst auf den Markt kommt. Die vorintegrierten Hard- und Software-Projekte der Plattform bieten Entwicklern deshalb die Möglichkeit, die Funktionalität ihrer Designs in allen Phasen des Entwicklungsprozesses schnell zu konzipieren und zu testen. Außerdem kann der Designer bereits früh einen eigenen Anwendungscode erstellen.

Für die allgemeine Entwicklung mit jedem der MCU-Bausteine aus der Renesas-Synergy-Serie stehen dem Anwender drei Kits zur Verfügung: Development Kits (DK), Starter Kits (SK) und Promotional Kits (PK). Hinzu kommen zwei verschiedene Designbeispiele: Die Produktbeispiele (PE) und Anwendungsbeispiele (AE) bieten Entwicklern Hilfestellung, um spezielle Endprodukte zu implementieren oder bestimmte Technologien mit der Renesas-Synergy-Plattform zu nutzen.

Kits als Einstieg in Entwicklungsprojekte

DKs bieten eine vollständig integrierte Entwicklungsplattform für Soft- und Hardware mit vollem Zugriff auf praktisch alle Funktionen der MCU. Um eine Kern-Software-Anwendung aufzubauen, erhalten Entwickler Zugang zu allen MCU-Funktionen und Pins. Damit sind sie in der Lage, die Baustein-Leistung und den Energieverbrauch zu evaluieren, bis ihre eigene spezifische Hardware-Entwicklungsplattform verfügbar ist. Durch das Einsetzen von spezialisierten Schaltungsmodulen in die DK-Erweiterungsstecker oder in standardisierte PMOD-Steckverbinder lässt sich die Funktionalität erweitern. Alle DKs verfügen über einen J-Link-On-Board-Debugging-Zugang.

Für die MCU-Serien S1, S3, S5 und S7 ist jeweils mindestens ein DK verfügbar. Diese dienen als Basis für die Hardware-Plattformen, auf denen die SSP-Software qualifiziert wird. DKs für Bausteine mit hoher Pinzahl wie die S7- und S3-MCU-Serie bestehen aus zwei Boards, während das DK für die kleineren Bausteine der Serie S1 nur ein Board umfasst. Beim Ansatz mit zwei Boards kommen eine Hauptplatine und ein Breakout-Board zum Einsatz. Das Hauptboard enthält die MCU samt zugehörigem Speicher sowie mindestens jeweils einen seriellen Kommunikationskanal jeden Typs.

Das Erweiterungs-Board bietet dagegen einen einfachen Zugriff auf alle Pins über Steckverbinder und enthält zusätzliche serielle Kommunikationsschnittstellen, wenn die Bausteine dies erfordern. Bei einem Baustein mit zwei USB-Schnittstellen etwa wird eine Schnittstelle auf der Hauptplatine und die zweite auf dem Erweiterungs-Board untergebracht. Für drahtlose Konnektivität bieten alle DKs Bluetooth Low Energy zur Anbindung von Mobilgeräten, während sich WiFi oder andere Konnektivitäts-Optionen über PMOD-Erweiterungen ergänzen lassen.

Ein DK für die MCU der Serie S7 von Renesas umfasst ein abnehmbares WQVGA-Touch-Display und bietet dem Entwickler eine komfortable Evaluierung der S7-Serie mittels internem MCU-SRAM oder externem SDRAM-Speicher für den Grafik-Framebuffer. In Abstufung zu den Synergy-DKs bietet das Unternehmen eine Ebene darunter die einfacheren Synergy-Starter-Kits. Diese dienen als Einführung in die Synergy-Plattform von Renesas und geben einen Überblick über die ersten Arbeitsschritte, um in ein Entwicklungsprojekt einzusteigen.

Die kostengünstigste Option, um Zugriff auf Software im Wert von mehreren tausend Euro zu einem Bruchteil des eigentlichen Preises zu erhalten, sind SKs. Sie erlauben die vollständige Nutzung und Evaluierung der gesamten Renesas-Synergy-Plattform. Jedes SK ermöglicht den Zugriff auf fast alle MCU-Pins und kann über einen Satz von Steckverbindern auf Basis der PMOD-Norm und des Standard-Arduino-Formats für Arduino-Shield-Plugin-Boards erweitert werden.

SKs dienen als Basis für die SSP-Software-Qualifizierung und bieten einen J-Link OB Debugging-Zugang für einfache Softwareentwicklung. Die dritte Variante, die Renesas-Synergy-PKs, ermöglichen einen Einstieg in die Evaluierung der Synergy-Plattform und demonstrieren einige der wichtigen MCU-Funktionen. Darüber hinaus können Entwickler verschiedene Renesas-Synergy-Tools und Software frei nutzen.

Designbeispiele sparen Zeit

Für Entwickler, die Hilfestellung bei der spezifischen Implementierung eines Endprodukts oder für den Einsatz mehrerer Technologien suchen, bietet Renesas zahlreiche Designbeispiele in Form von Produkt- (Product Examples, PE) und Anwendungsbeispielen (Application Examples, AE). PEs stehen dabei für das Designbeispiel eines bestimmten Endproduktes. Um Entwicklungszeit zu sparen, kann der Kunde Teile des PE direkt in seinen eigenen Endprodukten wiederverwenden.

Ebenso wichtig ist, dass Entwickler von dem Entwicklungsvorgang lernen, der in einem PE dokumentiert ist oder nachvollziehen können, wie Renesas-Ingenieure bei der Auswahl wichtiger Komponenten vorgehen. Mit diesem Wissen sind Entwickler dann in der Lage, ihr eigenes Produkt auf der Basis von PEs zu entwerfen, selbst wenn sich ihr Endprodukt in manchen Aspekten vom Beispiel unterscheidet.

Alle PEs, die Renesas bietet, enthalten eine Synergy-MCU und das Synergy-Software-Package SSP. Zur Verkürzung der Entwicklungszeit vereinen diese PEs ein vollständig integriertes und optimiertes Hardware-Design mit umfassender Dokumentation, einer Stückliste und Gerber-Dateien für das Board-Layout. Wie bei den Synergy-Kits ermöglichen auch auf den PEs standardisierte PMOD-Steckverbinder eine einfache Erweiterung für HF-Konnektivität, Analog-Schnittstellen, Sensoren sowie weitere Funktionen. Solche vorintegrierten und optimierten PEs ermöglichen es den Entwicklern, früher im Entwicklungszyklus mit der Implementierung des Anwendungs-Codes beginnen zu können.

Eines dieser Produktbeispiele ist eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI1). Das PE-HMI1 ist für den Einsatz in verschiedensten GUI-Panel-Anwendungen ausgelegt. Es enthält ein 7“-WVGA-TFT-Farbdisplay mit kapazitiver Touch-Funktion sowie einen CMOS-Imager, der die Grafikfähigkeiten der Synergy-S7-MCU-Serie nutzt. Um die Entwicklung zu vereinfachen, hat Renesas alle grundlegenden Softwarekomponenten für Grafik, Touch-Bedienung, Audio, Ethernet, USB, WiFi, Bluetooth und Bluetooth Low Energy sowie weitere Kommunikationsprotokolle und auch Bibliotheken für die Systemverwaltung und andere grundlegende Funktionen integriert.

Andere PEs orientieren sich an typischen IoT-Anwendungen. So fungiert eines als Überwachungsmonitor und Datalogger für Umweltdaten und nutzt dazu eine MCU der Serie S3. Diese führt eine Sensor-Fusion zahlreicher Sensor-Eingänge für Feuchtigkeit, Druck, Temperatur und andere Parameter durch. Dieser Umweltmonitor überträgt Sensordaten drahtlos über ein 6LoWPAN-Mesh-Netzwerk auf der Basis von 2,4 GHz IEEE 802.15.4. Ein Segment-LCD mit kapazitiven Touch-Tastenfeldern dient als native Benutzeroberfläche. Ein weiteres PE mit einer MCU der Serie S1 umfasst das Design eines batteriebetriebenen Näherungssensors mit leitungsgebundener und drahtloser 2,4-GHz-Konnektivität. Weitere PEs sind in Entwicklung.

Anwendungsbeispiele demonstrieren Technik

Renesas hat zudem eine Reihe von AEs für seine Synergy-Plattform entwickelt. Im Gegensatz zu den Produktbeispielen, die als Designbeispiel dienen und einem Endprodukt sehr nahekommen, besteht ein AE aus Hard- und Softwarekomponenten, die bestimmte Technologien demonstrieren sollen. AEs können aus DKs, SKs, PEs, Hardware von Drittanbietern sowie Plugin-Modulen für PMOD- und Aduino-Shield-Steckverbinder bestehen. Die AE-Software umfasst eine Integration aus einem SSP sowie allen erforderlichen QSA- oder VSA-Komponenten zusammen mit Software für die Demo-Anwendung. AEs sind in unterschiedlichen Varianten erhältlich und in Form einer Application Note dokumentiert.

Zu der ersten Gruppe der AEs von Renesas gehört eine Variante, die auf den MCU-Serien S1 und S3 für kapazitive Touch-Technik basiert und eine für industrielle Netzwerk-Protokolle auf der Basis von MCUs der S7-Serie mit zwei Ethernet-Schnittstellen und IEEE 1588 Zeit-Synchronisierung. Eine dritte Variante für IoT-Netzwerke demonstriert eine Vernetzung zwischen Sensoren und einer HMI-Plattform, die über WiFi mit der Cloud und über Bluetooth Low Energy mit einem Mobilgerät verbunden ist. Weitere Varianten sind bereits in Arbeit, um Entwicklern auch weiterhin einen Zeitvorsprung bei ihren Projekten bieten zu können.

Bildergalerie

  • Das Synergy Development Kit für die MCUs der Serie S7 von Renesas bietet Zugriff auf alle Pins und sämtliche Debugging-Funktionen.

    Bild: Renesas Electronics

  • Renesas Synergy Starter Kits ermöglichen dem Entwickler zum Preis eines einfachen Kits den Zugang zu kommerzieller Software im Wert von mehreren tausend Euro.

    Bild: Renesas Electronics

  • Das Renesas Synergy Promotion Kit zeigt ein Beispieldesign in Form von Produktbeispielen (PE) und Anwendungsbeispielen.

    Bild: Renesas

  • Renesas Synergy Produktbeispiel PE-HMI1 für HMI-Schnittstellendesigns

    Bild: Renesas

  • Renesas Synergy Anwendungsbeispiel für IoT-Konnektivität

    Bild: Renesas

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