Vielfältige Entwicklungschancen Wohin geht der Trend in der Entwicklungssystem-Branche?

Fragt man die Hersteller von Hardware-Entwicklungssystemen nach den Trends, die den Markt kurz- und mittelfristig treiben, bekommt man eine Vielfalt an Antworten, die in etwa abschätzen lassen, welches Potential in dieser Branche steckt.

»Der Markt für Entwicklungssysteme wird unserer Wahrnehmung nach immer dynamischer«, erklärt Frank Grobe, Managing Director von Hitex Development Tools. »Kontinuierliche Innovation bei den Hardware-Komponenten, aber auch gesetzliche Anforderungen an Embedded-Applikationen stellen immer neue Ansprüche an die Entwicklungssysteme. So entstehen für uns als Anbieter neue Teilmärkte mit neuen Anforderungen. Gute Beispiele dafür findet man z.B. in sicherheitskritischen Systemen oder zum Thema Energieverbrauch.«

Sicherheitskritische Systeme waren nach Grobes Einschätzung noch vor wenigen Jahren ein eher schmaler Randmarkt. Mit Einführung neuer Normen und Gesetze wie z.B. IEC 61508 oder der speziell für den Automobilbereich ausgelegten ISO 26262 habe sich das Interesse an Lösungen in diesem Bereich jedoch verstärkt. »Dabei suchen die Kunden nicht nur Werkzeuge, sondern auch Know-how«, so Grobe. »Oft lassen sich Fragen zu unterschiedlichen Hard- oder Softwarekonzepten oder nach dem besten Weg zur Zertifizierung bereits im Rahmen eines Beratungsprojektes schnell und sicher beantworten.«

Beim Thema Energieverbrauch zeigt sich nach Grobes Überzeugung die enge Beziehung zwischen Entwicklungssystemen und Hardware in Embedded-Applikationen. »Die Halbleiterhersteller haben in den letzten Jahren erhebliche Aufwendungen zur Reduzierung des Leistungsverbrauchs durchgeführt«, erklärt der Experte. »Am Beispiel der Mikrocontroller sieht man dies ganz deutlich: Früher standen dem Embedded-System-Designer nur einige Idle-Modes zum Stromsparen zur Verfügung. Heute gibt es eine unglaubliche Vielfalt raffinierter Verfahren, um den Energieverbrauch zu senken. So können z.B. mit Taktfrequenzen und unterschiedlichen Spannungsniveaus sehr individuelle Anpassungen an die Applikation vorgenommen werden. Mit der damit entstandenen komplexen Matrix an Optimierungsfunktionen entsteht aber auch die Frage: ‚Wie nutze ich das?‘ Allein die Betrachtung dynamischer Effekte ist alles andere als trivial, und der Entwickler findet kaum einen passenden Toolsupport. Für uns ergab sich aus diesen Fragestellungen sogar die Entwicklung eines komplett neuen Produktes – des ‚PowerScale’.«

Die richtige Debug-Schnittstelle

»Microcontroller werden von Haus aus immer höher integriert, schneller und komplexer«, führt Erol Simsek, Director Sales & Marketing von iSystem aus. »Die on-Chip-Debug-Schnittstelle in ihren verschiedensten Ausprägungen wie JTAG, BDM, SWD, SDI, OnCE, NEXUS, ETM, etc. als zentraler Zugangspunkt für Entwicklungswerkzeuge ist hierbei Standard. Allerdings gibt es enorme Unterschiede in der Qualität der Informationen, die über eine solche Schnittstelle zu bekommen sind.« Dies stelle eine wahre Herausforderung für Kunden und Toolhersteller dar. »Schon beim Design der Hardware ist darauf zu achten, wo man welche Debug-Schnittstelle herausführt und platziert. Weiß man schon von Beginn an, dass man gewisse Nachweise und Tests zur Zulassung eines Produktes führen muss, so sind auch die Funktionen einer Debug-Schnittstelle zu berücksichtigen – z.B. Trace, keine Trace, etc.«

 

Komplexe Trace-Aufgaben

»Eine der größten Herausforderungen für die Branche ist definitiv die Forderung nach immer komplexeren und leistungsfähigeren Mikrocontrollern - Stichwort System on Chip«, erklärt auch Heiko Riessland, Produktmanager von pls Programmierbare Logik & Systeme. »Die auf den ersten Blick einfachste Methode, die Performance durch eine Erhöhung der Taktfrequenz zu steigern, stößt schon deshalb an ihre Grenzen, weil in den meisten Applikationen heutzutage auch noch andere Parameter wie etwa Leistungsaufnahme oder die Arbeitstemperatur eine wichtige Rolle spielen.« Wie im IT-Umfeld schon lange zu beobachten sei, gehe deshalb auch im Industrie-Bereich der Trend immer mehr zu Multicore-Bausteinen. »Eines der Hauptprobleme dabei: Für den Test hochkomplexer, mit einer Unmenge zusätzlicher Peripheriefunktionen ausgestatteter Multicore-SoCs sowie für die Fehlersuche auf solchen Chips ist es nötig, die Interaktion der Cores möglichst in Echtzeit beobachten zu können«, verdeutlicht Riessland. »Dieses Thema wird Halbleiterherstellern und Anbietern von Software-Entwicklungstools in Zukunft wohl noch einiges an Kopfzerbrechen bereiten. Erst recht, wenn über den möglichen Einsatz von Multicore-SoCs in Multi-Architecture-Lösungen diskutiert wird.«

Nach Riesslands Überzeugung konkurrieren für die Aufzeichnung chipinterner Vorgänge (Trace) zwei Lösungsansätze am Markt: Infineon setzt auf die Integration des Trace direkt in das SoC, ARM mit der Embedded Trace Microcoll Architecture (ETM) und Freescale mit Nexus auf die Implementierung immer leistungsfähigerer externer Trace-Schnittstellen mit hohen Datenraten. »Beide Technologien haben ihre Vor- und Nachteile«, so Riessland. »So ist etwa das Multi-Core-Debug-System MCDS von Infineon mit seiner flexiblen Trigger-Logik auch bei noch weiter steigenden Taktfrequenzen ohne Änderung einsetzbar. Außerdem benötigt man für ihre Anwendung nur die ohnehin vorhandene Debug-Schnittstelle. Problematisch ist der durch die on-Chip-Implementierung bedingte relativ kleine Trace-Speicher, der sich allerdings durch intelligente Nutzung der Trigger-Logik durch das Debug-Tool oft kompensieren lässt.« Zu den Vorteilen externer Trace-Schnittstellen zähle, dass die Integration in Serienchips erfolge und keine speziellen Emulation-Devices wie beim MCDS erforderlich seien. Zudem sei hier die Größe des Trace-Speichers prinzipiell nahezu unbegrenzt. Aber: »Die Übertragung der bei hohen Taktfrequenzen anfallenden riesigen Datenmengen vom Chip zum externen Tool setzt schon jetzt eine überaus aufwendige Trace-Hardware voraus und wird vermutlich irgendwann an physikalische Grenzen stoßen«, gibt Riessland zu bedenken. »Deshalb ist es derzeit schwierig vorauszusagen, welcher Lösungsansatz auf lange Sicht mehr Effizienz verspricht. Vielleicht kristallisiert sich am Ende auch eine Mischform aus beiden Ansätzen heraus. Mit unserem Universal Emulation Configurator (UEC) für die Emulation Devices von Infineon und unserer gerade vorgestellten Hardware-Plattform Universal Access Device UAD3+ sehen wir uns schon heute für beide Trace-Varianten bestens gerüstet.«