Microcontroller- und Prozessor-Module Welches Modul ist nun das Richtige?

Der Einsatz kommerzieller Microcontroller- oder Prozessor-Module ist ein probates Mittel, um komplexe Projekte einerseits erfolgreich und schnell zur Marktreife zu entwicklen. Andererseits wird der Aufwand für die Produktpflege reduziert und es wird ganz nebenbei und mehr oder weniger bewusst gar eine Möglichkeit für spätere Produkt-Updates vorgesehen.

Durch die vorgefertigten und serienreifen Module und das notwendigerweise zum Lieferumfang gehörige, angepaßte Betriebssystem, verkürzt sich das Time-to-Market der Projekte drastisch - insbesondere durch gegebene Vorleistung im Bereich von Design & Verifizierung sowohl von Hard- als auch von Software. Diese Entwicklungsphasen mit nicht unerheblichen Zeit- und Ressourcen-Aufwand können für das serienreife Modul als erledigt angesehen werden, es bleibt lediglich die Integration und Validierung im Rahmen des Projekts abzuleisten.

In späteren Lebensphasen des Projekts kann der Modul-Lieferant durch ein vorausschauendes Component-Obsolescence-Management zum langfristig problembefreiten Bestehen des Projekts beitragen. Mögliche Redesigns auf Modul-Level seitens des Lieferanten bewahren das Projekt vor aufwändigen Redesigns im eigenen Hause. Durch geplante Updates bzw. Facelifts auf Modul-Level kann die Leistungsfähigkeit existierender Projekte beispielsweise durch den Einsatz neuester Controller mitunter deutlich erhöht und die Wettbewerbsfähigkeit über einen verlängerten Zeitraum auf hohem Niveau gehalten werden. Die aufgabenteilige Vorgehensweise bietet hierbei die Basis für eine effiziente und lösungsorientierte Abwicklung all dieser Aktivitäten.

Bei der Beantwortung der Frage, welches Microcontroller- oder Prozessor-Modul denn nun das richtige ist, müssen einige projektspezifische Aspekte berücksichtigt werden. Denn anders als bei x86-basierten Modulen gibt es nicht DIE Zusammenstellung von Standard-Schnittstellen, die im Ergebnis für alle oder auch schon nur eine Mehrheit von ARM-basierten Module taugt.

Es gibt eine ausgesprochen große und gar noch stetig weiter wachsende Anzahl von Lizenznehmern und Anbietern von ARM-basierten Microcontrollern. Jeder dieser Anbieter versucht, im Rahmen der gegebenen Möglichkeiten Wettbewerbsvorteile für seine Derivate zu finden und auszubauen. Die ARM-Cores wie beispielsweise Cortex-A8 oder Cortex-A9 finden typischerweise weitestgehend unverändert Einsatz bei den vielen konkurrierenden Halbleiterherstellern. So stellt die Definition von vielfältigen Derivaten mit jeweils unterschiedlichen Ausprägungen von Typ und Anzahl von Schnittstellen ein ausgesprochen wichtiges und unabdingbares Instrument für die Halbleiterhersteller dar, um die Attraktivität ihrer Produkte zu stärken und sich im Wettbewerb zu bewähren.

Im Ergebnis führt das zu einer schier gigantischen Anzahl an unterschiedlichen ARM-basierten Microcontrollern und Prozessoren, die sich nicht einem einzigen Standard unterordnen lassen. Es wird eine dauerhafte Vielzahl von Standards geben, die jeweils verschiedene Anwendungsfelder abdecken können. Es wird aber genausogut proprietäre Microcontroller- und Prozessor-Module geben, die einzig die optimale Nutzung des jeweils verwendeten, individuellen Microcontrollers bzw. Prozessors ermöglichen. Nur auf diesem Wege kann man schließlich überhaupt noch von wesentlichen Wettbewerbsvorteilen der Microcontroller und Prozessoren profitieren, die die Halbleiterindustrie ihrerseits anbietet.

Aus Projektsicht muss eine Lebenszyklus-Strategie erstellt werden. Typische Fragestellungen in diesem Zusammenhang sind:
Soll das Projekt eher von einem speziellen Microcontroller profitieren und daraus wesentliche Kostenvorteile ziehen? Der Einsatz eines anderen Microcontroller oder Prozessors ist dann mit hohen Aufwänden verbunden.
Kann man im Design auf die Nutzung proprietärer Schnittstellen verzichten, um das Maß der Abhängigkeit von einem konkreten Microcontroller oder Prozessor zu verringern?
Wo befindet sich der gewählte Microcontroller oder Prozessor in seinem eigenen Lebenszyklus?
Wie lange ist er noch lieferbar? Gibt es Garantien dafür?
Ist eine spätere Update-Möglichkeit bzw. ein Facelift wichtig für das Produkt, um in 4 bis 5 Jahren auf die bis dahin gestiegenen Anforderungen an die Rechenleistung des Produkts reagieren zu können und das Produkt länger für den Markt attraktiv zu halten?
Welche Standards bringen die zu meinen Anforderungen passenden Schnittstellen mit? Erfordert das Projekt PCIe und SATA? Oder passen schlankere Standards besser zum Projekt? Wie langfristig denkt und agiert der Modul-Hersteller?
 
Antworten auf diese Fragen liefert Stefan Brendjes, PHYTEC Messtechnik auf dem 1.Markt&Technik Symposium »Schneller Entwickeln«.