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Skalierbar, flexibel und langzeitverfügbar

Phytec startet dritte Modul-Familie

20. Februar 2012, 14:25 Uhr | Manne Kreuzer

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Skalierbarkeit im Vordergrund

Durch diese Konzentration auf das minimal Notwendige sind die Module klein und preiswert, trotzdem wird der Anwender von dem komplexen Mikrocontrollerdesign entlastet. Ein typisches phyCore-Modul hat rund 400 Pins, die auf zwei Steckerleisten verteilt sind. Mit den phyCore-Modulen lassen sich Controller und Anwendung kompromisslos aufeinander abstimmen - die Wahl des Controllers bestimmt die Wahl des Moduls. Das Design des Basis-Boards ist entsprechend Controller spezifisch. Die ersten Produkte der phyCore-Familie kamen 1998 auf den Markt; seit rund zehn Jahren gehören auch ARM-Architekturen dazu.

Die phyCard-Familie setzt hingegen auf Skalierbarkeit der Rechenleistung über Controller-Architektur hinweg. Während früher Mikrocontroller über Adress-/Datenbus kommunizierten, reden heute viele Anwendungen über genormte Schnittstellen wie Ethernet oder USB. Ein phyCard-Modul stellt auf den 100 Pins seiner Steckerleiste definierte Standardschnittstellen zur Verfügung. Während bei phyCore alle Pins des Controllers zugänglich gemacht werden, beschränkt sich phyCard auf ein attraktives Schnittstellen-Set. Bereits vor drei Jahren entwickelte Phytec hierzu den »X-Arc«-Embedded-Bus, der den gemeinsamen Nenner der möglichen Schnittstellen der eingesetzten Mikrocontroller definiert. Dazu gehören beispielsweise USB, UART, LVDS, Ethernet und SPI.

Ein weiterer Vorteil des X-Arc-Bus gegenüber anderen Bus-Systemen ist seine einfache Struktur: Weil der X-Arc-Bus keine komplexen Signale enthält, können Kunden ihre eigenen Basis-Platinen leichter und schneller entwickeln. Sinnvolle Treiberbausteine für die Schnittstellen sind auf dem Modul untergebracht. Die Schnittstellen stehen auf jeder phyCard garantiert zur Verfügung und befinden sich stets an der gleichen Steckerposition, dass sorgt für Design-Sicherheit. Damit sind die phyCard-Module untereinander jederzeit austauschbar. Auf die gleiche Basisplatine lassen sich je nach Aufgabenstellung verschiedenartigste Controller-Module setzen. Diese skalierbare Rechenleistung über Controller-Architekturen hinweg bedeutet Zukunftssicherheit für die Anwendung, weil sie flexibel mit den Anforderungen wachsen kann.

Gleichzeitig verlieren Controller-Abkündigungen ihren Schrecken: Leistungsfähigere Mikrocontroller halten Schritt mit den steigenden Softwareanforderungen der Zukunft. Zudem achtet Phytec bei der Auswahl der unterstützten Controller auf die Langzeitverfügbarkeit.

Der Vorteil der Abkündigungsresistenz durch Ersatz-phyCards wird jedoch erkauft durch eine eingeschränkte Nutzung sehr spezieller Mikrocontrollereigenschaften. Die neue phyFlex-Familie setzt deshalb auf den Mix aus Skalierbarkeit und individueller Controller-Funktionalität. Auf Grund moderner Controller haben sich die relevanten Schnittstellen für flexible Konnektivität weiterentwickelt - die Controller sind höher integriert und bieten mehr Schnittstellen an. Viele moderne Controller beinhalten heute PCI-Express. Deshalb wurde bei der phyFlex-Familie der definierte Stecker um PCI-Express sowie um eine zweite serielle Schnittstelle (SATA, USB 3.0) erweitert.

Damit liegen nach wie vor auf der ersten Steckerleiste definierte und garantierte Schnittstellen. Die einzige Ausnahme ist PCI-Express; abhängig davon, ob der Controller PCI-Express zur Verfügung stellt, wird diese Funktion unterstützt. Kostensensitive Applikationen können so auf Module mit sehr preiswerten Controllern zugreifen, die keine PCI-Express-Schnittstelle enthalten.

Der Unterschied zur phyCard liegt in der höheren Flexibilität, dann phyCard bedeutet 100-prozentige Pin-Kompatibilität. Bei der Steckerdefinition der phyCard wurde deshalb bewusst auf bestimmte Schnittstellen wie CAN verzichtet, auch wenn sie vom Markt gefordert wurden. phyFlex beantwortet die Nachfrage nach weiteren Schnittstellen mit zwei zusätzlichen, optionalen Steckerleisten und schafft damit bei Bedarf eine ähnlich hohe Controller-Nähe wie phyCore, allerdings auf Schnittstellenebene.

Ein weiteres, noch relativ allgemeines Schnittstellen-Subset steht auf einem zweiten Stecker an definierter Stelle zur Verfügung. Auf dem dritten Stecker sind alle restlichen Funktionen des jeweiligen Controllers untergebracht. Der Kunde entscheidet mit dem Einsatz der verschiedenen Steckerleisten über das Maß der Skalierbarkeit gegenüber der Controllerabhängigkeit. phyFlex macht so ein individuelles Abwägen von garantierter Skalierbarkeit und individueller Nutzung der spezifischen Embedded-Eigenschaften des verwendeten Controllers möglich.

Durch den Einsatz von Mikrocontroller-Modulen verlagert sich die Wahrscheinlichkeit eines Redesign auf Phytec. Die Erfahrung hat gezeigt, das Flash-Speicher und RAM deutlich häufiger abgekündigt werden als beispielsweise Treiberbausteine. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Redesign nur das nahe Umfeld des Controllers betrifft ist damit relativ hoch. Der Anwender der Module wird vom Ärger und Aufwand bei Bauteilabkündigungen wie der Suche nach Ersatzbauteilen, Bauteilfreigabe und Redesign entlastet. Dies ist ein klarer betriebswirtschaftlicher Vorteil des Moduleinsatzes.

Zudem kommen kontinuierlich neue Prozessoren und Mikrocontroller auf den Markt, während andere abgekündigt werden. Die betriebswirtschaftliche Herausforderung liegt in der Entscheidung für einen Mikrocontroller mit langjähriger Verfügbarkeit, damit sich die Entwicklungsinvestition rentiert. Phytec bietet mit dem phyCard und mit dem phyFlex-Konzept (allerdings nur bei Nutzung der ersten und zweiten Steckerleiste) skalierbare Rechenleistung über Controller-Architekturen hinweg an. Weil die Module zusammen mit ihrer Einbindung in das Betriebssystem verfügbar sind, erhält der Anwender ein hohes Maß an Investitionssicherheit.

Durch die Trennung von Controller-Umfeld und Applikation lassen sich applikationsspezifische Basisplatinen kostenoptimiert fertigen. Zudem entlasten Modul basierte Entwicklungen die eigenen Ressourcen. Das bedeutet eine schnellere Markteinführung, vermeidet Fehler und spart damit Geld. Den Anforderungen nach Controller-Nähe, Skalierbarkeit und einem individuellem Mix aus beidem will Phytec mit seinen nun drei Familien gerecht werden.

embedded world 2012, Halle 1, Stand 206