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Rapid-Prototyping-Plattformen: Alternativen zu Maker-Boards

Immer schnellere Designzyklen und immer komplexere Produkte stellen Embedded-Entwickler vor große Herausforderungen. Als Prototypen kommen oft die populären Community-Boards zum Einsatz. Doch für echte Embedded-Lösungen eignen sich Boards aus der Maker-Szene nur unter bestimmten Bedingungen.

Arrow Electronics Bildquelle: © Arrow Electronics

von Dieter Kiermaier, Specialized FAE HighEnd/System-on-Modules bei Arrow Electronics [1].

Die am häufigsten auftretenden Fragen bei Community-Boards sind die nicht garantierte Langzeitverfügbarkeit sowohl der Prozessoren als auch der Boards selbst, ein fehlendes ECN/PCN-Verfahren (Engineering bzw. Product Change Notice), die fehlende Qualifizierung für erweiterte Temperaturbereiche sowie die nicht dokumentierte Lieferkette. Gleichzeitig steigen durch immer komplexere Produkte die Anforderungen an Entwickler, sich ständig neuen Herausforderungen zu stellen. Zu nennen sind hier vor allem Verschlüsselungstechniken, durch die enge Vernetzung der Geräte nun unverzichtbar, sowie Kenntnisse im Design von Benutzerschnittstellen (User Interfaces), die den hohen Ansprüchen der Anwender genügen.

Besonders ärgerlich und manchmal durchaus kritisch für ein Unternehmen wird es, wenn man mit viel Aufwand bereits einen laufenden Prototyp erstellt und Zeitpläne kommuniziert hat, dann schließlich die »Industrialisierung« erfolgen soll und anschließend feststellt, dass die geforderten Produkteigenschaften mit der ausgewählten Lösung nicht zu erfüllen sind. Regelmäßig zwingt das die Unternehmen entsprechend zu einer Neukalkulation.

Dieses Szenario lässt sich durch den Einsatz gut geeigneter Plattformen verhindern, die jedoch leider nicht den Bekanntheitsgrad ihrer Pendants aus der Maker-Szene erreicht haben. Zu nennen sind hier unter anderem die HummingBoard-Familie von SolidRun (basierend auf i.MX6 [2]-Prozessoren von NXP [3]) sowie die Familie der BeagleBoards (basierend auf Prozessoren von Texas Instruments [4]).

Eine besonders interessante Lösung existiert seit Kurzem in Form des Dragonboard 410c [5] (siehe Bild oben), basierend auf der Snapdragon 410-CPU von Qualcomm [6], einer der ersten 64-bit-»ARMv8«-Prozessoren, der auch für industrielle Applikationen geeignet ist. Bisher vor allem aus dem Consumer- und Mobilbereich für seine leistungsfähigen Prozessoren bekannt, hat sich Qualcomm bewusst dem Industriemarkt geöffnet und drei Derivate in eine Industrie-Roadmap überführt, für die eine längere Verfügbarkeit zugesichert wird, als dies für Mobilprozessoren üblich ist. Neben dem Snapdragon 410 sind noch die beiden Derivate Snapdragon 600 und Snapdragon 820 verfügbar. Der Snapdragon 600 basiert auf optimierten ARM Cortex-A15 [7]-Cores, die als Krait 300 bekannt sind, der Snapdragon 820 – für Ende Q2/16 erwartet – verwendet vier Kryo-Kerne mit der Besonderheit, dass diese unabhängig voneinander getaktet werden können. Darüber hinaus wird auch USB 3.1 sowie PCIe unterstützt. Die Tabelle stellt die wichtigsten Eigenschaften gegenüber.

Prozessor  4 x Kryo (2 x 2,15 GHz + 2 x 1,6 GHz)  4 x Krait 1,7 GHz  4 x Cortex-A53, 1,2 GHz 
Memory 2 x 32 bit LPDDR4 2 x 32 bit LPDDR2 / LPDDR3 32 bit LPDDR2/3
Display 4k @ 60 fps 2048 x 1536 + 1080p 1920 x 1200
Graphics Adreno 530 Adreno 320 Adreno 306
USB 1 x USB 3.1,
2 x USB 2.0
3 x USB 2.0 2 x USB 2.0
Vido Decode 1080p240 / 4K60 / 8 x 1080p30, H.264, VP8, H.265 (HEVC) 8/10-bit, VP9 30 fps 1080p (MPEG-4 / MPEG-2 / H.264 / H.263 / DivX / VC-1 / WMV-9) 30 fps @ FWVGA (H.263) 30 fps 1080p (MPEG-4 / H.264 / H263 / WMV9 / DivX / MPEG2 / VC1 / VP8), H.265 (HEVC): WVGA @ 30 fps, 720p 30 fps
Video Encode  1080p120 / 4K30 / 4 x 1080p30 H.264, VP8, H.265 (HEVC)  30 fps @ 1080p (MP4 / H.264)30 fps @ FWVGA (H.263)  30 fps 1080p (MPEG-4 / H.264 / H263 / VP8) 
Tabelle: Gegenüberstellung der drei »Snapdragon-Derivate« für industrielle Anwendungen