Entwicklungs- und Referenzkits als Grundlage für eigene Geräte-Entwicklungen

1. April 2009, 10:43 Uhr | Joachim Kroll und Frank Riemenschneider

Halbleiterhersteller und Distributoren bieten Entwicklungs- und Referenzkits, um das Design-in ihrer Produkte zu beschleunigen. Die Kunden bzw. die Geräteentwickler müssen nicht mit einem weißen Bogen Papier anfangen, sondern modifizieren die „Vorlagen“, die sie von den Chip-Herstellern bekommen, nach ihren Bedürfnissen. Das geht allemal schneller, als ganz von vorne anzufangen.

Mikroprozessorgesteuerte Geräte sind komplizierte Gebilde, die das reibungslose Zusammenwirken vieler Komponenten verlangen. Mit einem Mikrocontroller allein lässt sich praktisch nichts anfangen. Schon aufgrund der fortgeschrittenen Kontaktierungs- und Herstellungstechnik mit Ball Grid Arrays lassen sich moderne Bausteine nur noch in automatischen Bestückungsanlagen verarbeiten. Mit Speicher-Chips ist es nicht anders. Um einen Mikrocontroller überhaupt in Betrieb zu nehmen, muss zumindest eine kleine Platine mit Arbeits- und Flash-Speicher entworfen werden, die an eine Stromversorgung angeschlossen werden kann und – je nach Applikation – Steckverbinder für Ein-/Ausgabesignale, Busse, Peripherie, Debugging-Verbindung und Netzwerk enthält. Solche Leiterplatten bzw. Mikrocontrollermodule zu entwickeln, ist nicht ganz trivial und dauert je nach Größe und Taktsignal des Chips ein bis vier Monate.

Die meisten Chip-Hersteller nehmen ihren Kunden diese Arbeit ab oder arbeiten mit Partnern zusammen, die solche Module entwickeln. Das tun sie nicht aus reiner Selbstlosigkeit, sondern weil sie ihre Bausteine verkaufen wollen, sobald die Massenfertigung beginnt. Würden die Kunden mit der Entwicklung erst von vorne beginnen, wenn der Chip verfügbar ist, würde die Zeitspanne bis zum fertigen Produkt sechs bis zwölf Monate betragen. In dieser Zeit könnte der Chip-Lieferant noch keine Stückzahlen verkaufen. Mit Entwicklungs-Boards lässt sich die Entwicklungszeit verkürzen, weil eine lauffähige Hardware bereits vorhanden ist und Software auf dieser schon getestet werden kann. Die Chip-Hersteller arbeiten oft mit Software-Tool-Herstellern zusammen und schnüren Hard- und Software zu einem Entwicklungskit, bestehend aus dem Board und den passenden Entwicklungswerkzeugen.

Entwicklungskits nutzen meist alle Peripherieschnittstellen aus, die ein Mikrocontroller nach außen führt. Die Boards sind mit entsprechend vielen Steckverbindern und ggf. Zusatz-Chips wie Physical-Layer-Bausteinen für Netzwerkschnittstellen, Audioverstärkern, D/A-Wandlern etc. ausgestattet. Das endgültige Gerät braucht meistens nur einen Teil dieser Schnittstellen, so dass das Hardware-Design für die Serienfertigung entsprechend abgespeckt und verbilligt werden kann.

Anders verhält es sich mit Referenzkits. Referenzkits sind beispielhafte Implementierungen bestimmter Anwendungen. Man könnte auch sagen: fertig entwickelte Geräte ohne Gehäuse. Referenzkits werden entweder von Chip-Herstellern geliefert, die Bausteine für ganz bestimmte Anwendungen (z.B. Mediaplayer) liefern, oder von Distributoren, die mehrere Chips aus ihrem Lieferspektrum zu einem Geräteentwurf zusammenstellen. Auch hier ist die Zielrichtung, die Entwicklungszeit für den Kunden zu verkürzen. Allerdings sind Referenzkits für genau definierte Geräte vorgesehen, während Entwicklungskits universellen Charakter haben. In der Folge sind einige Entwicklungs- und Referenzkits beschrieben, die aktuelle Mikrocontroller enthalten.