Embedded-Trends aus Sicht von Mouser

»Virtuelle Embedded-Entwicklung auf dem Vormarsch«

26. April 2022, 11:12 Uhr | Karin Zühlke
Mouser Electronics
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Mouser bietet als Online-Distributor nicht nur Bauelemente, sondern auch Wissensvermittlung u. a. zum Thema Embedded. »Dazu gehören unter anderem technische Artikel von Entwicklern für Entwickler, Blogs zu Trends sowie projektbezogene Anwendungsbeispiele«, fasst Mark Patrick von Mouser zusammen.

Markt&Technik: Was macht heutzutage ein Embedded-System aus?

Mark Patrick: Jedes Embedded Design unterscheidet sich heute erheblich von den Entwicklungen vor zwanzig Jahren. Zum einen hat die Konnektivität eine immense Bedeutung, was zusätzliche Funktionen mit sich bringt. Zum anderen erwarten wir als Benutzer von einem Embedded-System ein hohes Maß an Interaktion, und zwar sowohl mit unseren Smart Devices als auch in unserem Auto oder bei der Arbeit. Ein paar LEDs reichen nicht mehr aus. Ein elegantes Display, egal wie klein, und eine ansprechende Benutzeroberfläche sind inzwischen die Norm. Allein diese beiden Merkmale – Konnektivität und ein Display – bringen viele widersprüchliche Designvorgaben mit sich, beispielsweise eine möglichst geringe Größe und einen geringen Stromverbrauch.

Warum nimmt die Systemintegration sowohl auf Chip- als auch auf Board-Ebene immer weiter zu?

Entwicklungsteams sind bei der Marketing-Spezifikation eines neuen Produkts mit einem engen Anforderungskatalog konfrontiert. Zudem verlangt der Wettbewerb auf den Märkten heutzutage kurze Markteinführungszeiten. Doch Entwickler finden immer wieder kreative Lösungen für Herausforderungen, wie zum Beispiel Geräte und Module, die mehrere Funktionen integrieren. Ein Beispiel ist die drahtlose Konnektivität: HF-Technik ist ein Spezialgebiet, und die Entwicklung eines drahtlosen Transceivers und einer passenden Antenne ist äußerst komplex. Darüber hinaus ist eine Typenzulassung nach regionalen Standards für drahtlose Verbindungen erforderlich. Dabei entstehen durch die Entwicklung, die Tests und die Zertifizierung hohe Kosten und erhebliche Zeitverzögerungen. Ein bereits zertifiziertes drahtloses Modul ist daher eine attraktive Lösung. Durch die Integration eines drahtlosen Moduls können Zeit und Kosten gespart und der Entwicklungszeitplan erheblich verkürzt werden. Auch drahtlose SoCs bieten ein hohes Maß an Designflexibilität und Anpassungsmöglichkeiten und verkürzen die Entwicklungszeit, auch wenn dafür Tests, Zertifizierung und Zulassung erforderlich sind.

DC/DC-Wandlermodule sind ein weiteres Beispiel für die Integration auf Board-Ebene. Worin bestehen aus Ihrer Sicht die Vorteile, ein solches Modul einzusetzen?

Sie bieten eine dichte, thermisch optimierte Leistungsumwandlung auf einer kompakten Grundfläche und eignen sich ideal für die heutigen Designs, bei denen der verfügbare Bauraum begrenzt ist. Ein Entwicklerteam würde Jahre brauchen, um die Eigenschaften und die Größe eines DC/DC-Wandlermoduls nachzubilden. Daher ist die Entscheidung für ein DC/DC-Wandlermodul nicht nur vernünftig, sondern sie reduziert auch – wie bei jedem hochintegrierten Modul oder SoC – die Stückliste und die damit verbundene Logistik.

Für die Komponentenhersteller bedeutet die Integration vieler Funktionen in ein einziges SoC oder Modul, dass sie sich von ihren Konkurrenten abheben können. Sie erkennen die Herausforderungen, vor denen die Entwicklungsteams stehen, und können mit integrierten Produkten darauf reagieren – das ist eine überzeugende Lösung. Integrierte Lösungen fördern auch die Akzeptanz und das Design-in, was ebenfalls entscheidende Faktoren für die Anbieter sind. Ein aktuelles Beispiel ist das mmWave-Radarmodul von TI mit einer Antenne im Gehäuse. Für Entwickler, die mmWave-Radar-Funktionen in ein neues Produkt integrieren möchten, bietet die Lösung von TI ein schnelles Prototyping-Verfahren, ohne dass sie sich mit der komplexen Entwicklung befassen müssen.

Welche Trends beobachten Sie in Bezug auf vernetzte Geräte und worauf muss ein Entwickler von Embedded-Systemen achten?

Unsere moderne Welt ist stark vernetzt. Wir sammeln, übertragen und analysieren jede Sekunde riesige Datenmengen, von Meeresbojen über Smartwatches bis hin zu industriellen IoT-Edge-Sensoren. Für uns als Benutzer ist Konnektivität eine Selbstverständlichkeit, und wir erwarten, dass sie zuverlässig funktioniert. Für das Entwicklerteam bedeutet die Bereitstellung von drahtloser Konnektivität jedoch eine Checkliste mit Anforderungen. Zu den wichtigsten Kriterien zählen die Reichweite, die Datenmenge, die Häufigkeit der Datenübertragung, die Interoperabilität und die Art der Stromversorgung der Anwendung. Dies wiederum hilft bei der Wahl des Drahtlos-Protokolls und der Topologie.

Da es immer mehr unterschiedliche Anwendungsfälle für vernetzte Geräte gibt, steigen auch die Anforderungen an neue drahtlose Technologien, die für die jeweilige Anwendung optimal sind. WLAN eignet sich beispielsweise hervorragend für die Übertragung großer Datenmengen mit sehr hoher Geschwindigkeit, ist aber ein Stromfresser. Neuerdings bieten neue Protokolle wie Wi-SUN und Wi-Fi HaLow eine Lösung für die Implementierung von Smart Citys und intelligenten Stromzählern in großem Maßstab.

 

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