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Java am Edge: Interpretieren statt Debuggen

1. Juli 2019, 10:33 Uhr | Dr. Constantin Tomaras, Ressortredakteur für Systemdesign, DESIGN&ELEKTRONIK

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Fortsetzung des Artikels von Teil 4

Evaluationsbeispiel

Aus den vorhandenen Programmierbeispielen lässt sich bereits eine generische Anwendung konstruieren: eine Java-Berechnung steuert nach Threads und Timern, Ein-/Ausgabe und Verarbeitung der Signale (Analog In / PWM Out) und Kommunikationsbusse (I2C, SPI, UART). Für den vollen Funktionsumfang müssen die vorhandenen Programmierbeispiele lediglich um UART-Sendung und Threads erweitert werden, der I2C benötigt Pull-Widerstände, der UART ein geeignetes Shield.

An der Prüfstation der Wahl (Bild 7) kann dann die Systemzuverlässigkeit einer Java-Applikation gegen Störsignale und Versorgungsengpässe getestet werden: durch geeignete Kontaktierung wird das Timing an einem Oszilloskop validiert, etwaige Laufzeitfehler signalisiert das System.Terminal. Wer das Timing mit Konsolen-Botschaften verfolgen möchte, sollte die damit einhergehenden Variationen einschätzen können.

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Der Versuch schickt in regelmäßigen Abständen den String »DESIGN&ELEKTRONIK Praxistest« mit 7 MHz Taktrate über den SPI-Ausgang. Die in Java hinterlegten Intervalle zwischen zwei String-Übertragungen betragen [1 ms, 10 ms, 100 ms]. Einen Zeitwert weniger als 1 ms akzeptiert der JoC-Manager nicht mehr. Die am Oszilloskop gemessenen String-Abstände (Bild 8) betragen dann jeweils etwa [15,5 ms, 24,1 ms, 112,2 ms]. (Für den 1-ms-Abstand sind zwei Werte 15,1 ms und 16,3 ms beobachtbar.)

D.h. auf dem SPI-Weg liegen hier etwa 10 ms Latenzzeit, die wahrscheinlich der dynamischen Speicherreservierung jeder neuen String-Übertragung in der JavaVM zuzuordnen sind. Bis zur Versorgungsspannung 4,1 V sind die SPI-Signale noch valide, absteigend mit 4,0 V treten Signalfehler auf (Bild 8). Der Energie-Umsatz der SPI-Schleife beträgt 405 mV bei 5,1 V und 282 mV bei 4,1 V. Sehr komfortabel: mit dem Modul-Design liegt für jeden I/O-Port bereits ein Tastpunkt frei (vgl. Bild 3).