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Entwickler-Interview

Modellbasierte Sensorentwicklung

26. Juli 2017, 16:11 Uhr | Constantin Tomaras

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Modellbasiertes Prototyping

Welche Freiheiten nehmen Sie sich denn zu Beginn der Entwicklung?

SCHWABE: In pdf" target="_blank" href="http://matlabexpo.com/de/2017/proceedings/modellbasierte-systementwicklung-fur-smarte-sensoren.pdf">meinem Vortrag auf der Matlab Expo habe ich es das „Wünsch-dir-was-Prinzip“ genannt: Es ergibt durchaus Sinn, sogar die Gesetze der Physik zunächst ein Stück weit zurück zu stellen. Folgende Kernfragen müssen unmittelbar adressiert werden:

Stellt das System die gewünschten Funktionen bereit?
Ist eine Implementierung überhaupt realisierbar?
Eignet sich das System für reproduzierbare Ergebnisse?

Danach sind Einschränkungen wie Speicher, Rechenzeiten oder Samplezeiten des A/D-Wandlers zu berücksichtigen. Mit diesen Fragen gelangt man dann schnell zum Debugging. Deshalb ist es hilfreich, relativ früh mit modellbasierten Ansätzen und dann am System direkt zu arbeiten.

Und das führt zu welchen Ergebnissen?

SCHWABE: Das lässt sich am besten anhand einer einfachen Funktion beschreiben. Ein Beispiel: Können wir mit den internen digitalen Pull-Ups/Pull-Downs eines XMC Mikrocontrollers sicher erkennen, ob ein Pin offen ist, an der Versorgungsspannung oder an der Null angeschlossen wurde?

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Prinzipiell kann mit den entsprechenden Widerstandswerten und Spannungen der nötige Strom abgeleitet und eine mehr oder minder gute Vermutung geäußert werden. Wir haben es einfach ausprobiert. Die entsprechende Firmware haben wir mit DAVE, der Programmierplattform von Infineon, und einer offenen Software namens eTrice innerhalb weniger Stunden erstellt und dabei sogar noch die Testlogik verfeinert. Die modellbasierte Entwicklung beschleunigt eine Implementierung solch kleinerer Features sehr.

Noch ein Wort zu den verwendeten Tools: Hier sind wir sehr pragmatisch. Stellen wir fest, dass der Einsatz eines Tools für uns Sinn ergibt und dass es handlich ist, dann nutzen wir es.

Mit wie vielen unterschiedlichen Sensoren befassen Sie sich?

SCHWABE: In unserer Abteilung bei PMM beschäftigen wir uns mit fünf größeren Sensor-Produktgruppen und den jeweiligen Derivaten. Um diese große Vielfalt leichter handhabbar zu machen, haben wir den Sensorhub entwickelt. Der kann über Bluetooth oder USB mit dem Host-PC verbunden werden und über I²C oder SPI eine breite Palette an Sensoren ansprechen. Vorteil von diesem Ansatz ist, dass unser Kunde seine Software auf dem Host-PC in quasi jeder Umgebung entwickeln kann, etwa mit Matlab, Python oder Visual Studio. Der Sensor wird dann über einen seriellen Port angesprochen.

Wie viele Tools nutzen Sie, um Sensorplatinen anzusprechen und zu programmieren?

SCHWABE: Embedded Firmware für den XMC Mikrocontroller von Infineon programmieren wir vorwiegend mit DAVE. Das Ansprechen von Registern auf Sensoren vom Host-PC ist dagegen auf sehr vielfaltige Weise möglich: Das reicht von generischen Terminals über die bereits genannten Programmierumgebungen bis hin zu produktspezifischen Programmen, die wir zum jeweiligen Produkt anbieten. Diese Vielzahl an Möglichkeiten spiegelt vor allem die unterschiedlichen Kundenanforderungen wider. Im internen Gebrauch ist Python oft im Einsatz, weil es schnell und leicht zu handhaben ist. Die Kundentauglichkeit bleibt dennoch fraglich: Selbst bei kleinen Anwendungen werden die Programme im Vergleich zu einer .net- oder JAVA-Anwendung schnell recht groß.