Rechnergestützte Messtechnik High-speed-Rechenleistung auf einem Mini-Board

Die Rechen- und Verarbeitungsleistung eines Laptop auf einer Embedded-Baugruppe: Single-Board-RIO eignet sich für vielfältige MSR-Aufgaben.
Die Rechen- und Verarbeitungsleistung eines Laptop auf einer kleinen Embedded-Baugruppe: Single-Board-RIO eignet sich für vielfältige I/O-, Mess-, Steuer- und Regelungs-Aufgaben.

Hard- und Software ware moderner rechgergestützter Messtechniksysteme bzw. Systembus-Architekturen charakterisieren sich derzeit durch beachtenswerte Geschwindigkeits-Zuwachsraten - hier neueste Trends.

Eine ganz besondere Herausforderung - auch an die Geschwindigkeit - ist heute die Verifikation von Embedded-Software, die in allen Industriebereichen vorkommt. Dabei müssen Modelle der realen Welt, also z.B. Sensoren oder Aktoren oder sonstige elektrische oder mechanische Elemente in Form von Differentialgleichungen nachgebildet werden. Damit angereicherte Simulationen stellen die reale Welt digital dar. Um gute Ergebnisse zu erzielen, muss die Software, die diese Modelle zur Verifikation nutzt, dann auch in Echtzeit laufen.

Dies ist ein Grund, warum beispielsweise die neue Version 2011 der Design-Umgebung LabVIEW von National Instruments unlängst auch deutlich beschleunigt wurde.

Eine andere Herausforderung an Verarbeitungsleistung und Speed ist „Distributed Control“. Damit sind weit in einem Industriegelände oder in größeren Anlagen angeordnete Mess- und damit verbunden Regelungs- und Automatisierungsfunktionen gemeint. Auch hier sind Echtzeitfähigkeiten in hohem Maße gefordert, denn sie sind der Schlüssel zu rascher und sicherer Funktionsfähigkeit und Betriebssicherheit.

Hardwareseitig in diesem Zusammenhang (bezüglich der Geschwindigkeitssteigerungen) interessant ist Single-Board-RIO, ein kompaktes I/O- und Mess- sowie Regelungs-Board für geschwindigkeitsoptimierte Embedded-Anwendungen mit der Verarbeitungs- und Rechenleistung eines Arbeitsplatz-Rechners. Kernelemente sind ein High-speed-Spartan-6-FPGA und ein sehr schneller Prozessor. Die Spezifikationen:

  • 400-MHz-Prozessor, 512 MB nichtflüchtiger Speicher, 256 MB DRAM für deterministische Steuerung, Regelung und Analyse
  • Rekonfigurierbarer Spartan-6 LX45 FPGA von Xilinx für benutzerdefiniertes Timing, prozessbegleitende Inline-Verarbeitung sowie Onboard-Steuerung und -Regelung
  • 96 Digital-I/O-Kanäle bis 3,3 V
  • 10/100BASE-T-Ethernet- und serieller RS232-, CAN- und USB-Anschluss.

Mit diesen Spezifikationen und dem sehr kleinen Formfaktor können auch bei sehr eingeschränkten Platzverhältnissen in bestehende Systeme die unterschiedlichsten Kommunikations- und Regelungs- sowie Erfassungs und Automatisierungsfähigkeiten eingefügt werden.