Gleich in der Einleitung sei gesagt, dass es sich heute um eine wunderbare Zeit handelt, um Elektroniker zu sein – Fortschritte im Bereich der Elektronik haben dafür gesorgt, dass einst unbezahlbar teure oder gar nicht verfügbare Bausteine (Stichwort kleine Farbdisplays und 32-Bit-Mikrocontroller) preiswert wurden.
Internet für jedermann
Wer sich einmal in den USA mit einem Tracker-Projekt auseinandergesetzt hat, kennt die Kämpfe um die beste Netzabdeckung – selbst der als Platzhirsch geltende Netzbetreiber Verizon hat in der Praxis hierbei erhebliche Lücken. Geht es dann aufs Meer, so steigen alle Carrier aus. Der "Lösungsweg" für dieses Problem ist die Nutzung von Satellitenkommunikation, was allerdings Tücken hat, denn Systeme wie von der britischen Firma Inmarsat wurden in der Vergangenheit nicht von gewöhnlichen Netzbetreibern angeboten und gingen mit exorbitanten Kosten einher.
Netzbetreiber und Anbieter von Funkmodulen entdecken ihre Vorliebe für diese neuartige Art der Kommunikation. Am Stand von O2 beziehungsweise Telefónica gab es eine umfangreiche Präsentation, die die verschiedenen Spielarten des Satelliten-Internets en détail durchdeklarierte. Besonders interessant empfand der Autor die in Abbildung 1 gezeigte Passage.
Die Innovation im Hause Telefónica betrifft Vereinheitlichung der Daten-Ingestion. Spezifisch bedeutet dies, dass Nutzer aufseiten ihres Servers keine Unterschiede in Bezug auf die Herkunft der angelieferten Sensorinformationen bemerken. Am Stand sprach man von einer vereinheitlichenden gläsernen Ebene. Weniger kommunikativ zeigte man sich zum Preis. Nach mehrfacher Nachfrage verlautbarte, dass man "wesentlich billiger" als die Deutsche Telekom AG sein will, DT nimmt laut Angaben von Telefónica € 0,90 pro übertragenem Kilobyte.
Informationen darüber, "wie" Daten zum Satelliten und von ihm zurückwandern, bekam man bei GlobalStar. Es agiert als eine Art One Stop Shop im Bereich Satellitentechnologie und betreibt nicht nur eigene Satelliten, sondern bietet auch Funkmodule und fertige Modems an. Preise verweigerte man standhaft und äußerte stattdessen, dass die Payload pro Message 9 Byte beträgt.
Generell geht der Trend in Richtung der Reduktion des Stromverbrauchs: So gut wie alle Hersteller zeigten mindestens ein Modul auf Basis von 5G RedCap sowie ein Modul mit LTE CatM1 – dabei handelt es sich um eine "umfangsreduzierte" Variante des LTE-Standards, die mit einer oder zwei Antennen auskommt und preisgünstiger zu implementieren ist.
Auch sonst gilt, dass alternative Funksysteme immer wichtiger werden. Im Bereich WLAN gibt es Zuwachs bei den diversen "Off Bandwith"-Varianten. Die im Ein-GHz-Bereich arbeitende WLAN-Variante HaLow wird beispielsweise nicht nur vom indischen Modulhersteller CAVLI, sondern auch von der spanischen Firma TEKHNE bedient. Außerdem versucht auch Qualcomm, dem Problem des hohen Energieverbrauchs beizukommen. Die hauseigene Lösung ist eine als MicroPower bezeichnete Technologie, die im Chipsatz QCC730 implementiert ist. Auf der Konferenz wurde ein darauf basierendes System gezeigt, das bei der Energieversorgung per Energy Harvesting zur Kommunikation mit einem handelsüblichen WLAN-Router mit 2,4 GHz befähigt war.
Der Mesh-Networking-Spezialist WirePas erweitert die hauseigene Plattform derweil um eine als 5G Mesh bezeichnete Variante, die im Bereich von 1,9 GHz funkt. Zum Zeitpunkt der Drucklegung dieses Artikels stehen Implementierungen für Nordic Semiconductor zur Verfügung.
Apropos CAVLI: Das Nachfolgemodell des HaLow-Moduls C16 hört auf den Namen C17 und bringt ein FreeRTOS-basiertes SDK mit. Dahinter steckt der Gedanke, dass Entwickler Steuerungsaufgaben auf dem Funkmodul zur Ausführung bringen können, das auch für die Übertragung Richtung Cloud der gesammelten Informationen verantwortlich ist.
Noch weiter geht man im Hause Telit: Mit der als Short Range bezeichneten Technologie implementiert man ein im 868-MHz-Band arbeitendes, frei programmierbares Modem. Das Funkmodul (z. B. ein ME310M1) kann sich mit anderen Sensoren verbinden, um die in ihnen enthaltenen Informationen abzuernten. Im Bereich des Protokolls zeigt sich Telit dann ganz flexibel, das Stammpersonal sprach davon, dass man „beliebige“ Protokolle in Software implementieren kann.
Moderne Methoden der Softwareentwicklung im Embedded Bereich
Auch im Bereich der eingebetteten Systeme führt der Trend zu Cloud, Continuous Delivery und Continuous Integration dazu, dass Embedded Payloads an "neuartige" Toolketten angepasst werden. Wegen der Verfügbarkeit der WebSerial-Programmierschnittstelle gilt außerdem, dass "in der Cloud und im Browser lebende" Entwicklungsumgebungen auch für Mikrocontroller legitim werden. Die Firma Arm begegnet diesem Trend mit MDK6, während Renesas mit Quick Connect ein ähnliches System für die hauseigenen Controller anbietet. Interessant ist am System von Renesas, dass es einen "grafischen Hardwarekonfigurator" anbietet, der sich um das Verbinden von verschiedenen Sensoren und ähnlichen Getting-Started-Elementen kümmert.
Die Entdeckung der Backdoor in den XZ-Tools erfolgte unter anderem durch Performance Testing. Das Unternehmen Percepio – bisher vor allem für sein Core-Dump-Analysetool Tracealyzer bekannt – möchte mit Continuous Observability einen Schritt weiter gehen. Das als Percepio Detect bezeichnete Werkzeug (s. Abb. 2) überwacht den auf dem Mikrocontroller ausgeführten Code permanent und sucht nach Anomalien.
Abb. 2: Percepio Detect schließt die Observability-Lücke im eingebetteten System
Abb. 1: Telefonica verwendet mehrere Satellitensysteme zum Erreichen einer einheitlichen Data Plane
Nimmt das normalerweise nur 30 ms dauernde Parsen eines Pakets 400 ms in Anspruch, so sendet die Software auf Wunsch eine Warnung. Je nach Konfiguration ist es auch möglich, einen Speicherauszug für das hauseigene Analysesystem mitzuliefern.
Zu beachten ist, dass sich Detect derzeit in einem frühen Betazustand befindet. Wer das Produkt ausprobieren möchte, soll sich beim Hersteller melden. Man sucht derzeit händeringend nach Testern und ist gewillt, die Dienstleistungen kostenfrei zur Verfügung zu stellen.
Microsofts hat entschieden, das teuer eingekaufte Echtzeitbetriebssystem Express Logic an die Eclipse Foundation abzutreten. Interessant ist, dass die Zertifikationsdokumente noch nicht von Microsoft an die Eclipse Foundation übertragen werden konnten, weshalb das neue Release von ThreadX derzeit noch nicht zertifiziert ist.
Im Hause Zephyr setzt man derweil auf Kontinuität. Neben dem Anbieten einer LTS-Variante mit längerer Supportdauer plant man, die auf dem Embedded Linux Summit in Prag angekündigten „Erweiterungen“ im Treiber-Subsystem fortzusetzen.
Im Bereich der kostenpflichtigen Echtzeitbetriebssysteme trat das in Irland entwickelte OCEOS hervor (s. ocetechnology. com/oceos-real-time-operating-system/). Wegen des Aufbaus des Betriebssystems sind auf Einkernsystemen Deadlocks prinzipiell nicht möglich. Dies brachte eine Zertifikation der ESA ein. Neu ist die Möglichkeit, das System mit "anderen" Betriebssystemen zu teilen. OCE Technology demonstrierte dies mit einem Polarfire aus dem Hause MicroChip. Ein Teil des FPGA (Field Programmable Gate Array) lief mit einer (angepassten) Variante von Linux, während der Rest für die Ausführung des Echtzeitbetriebssystems verantwortlich war.
Im Embedded Bereich verdient schließlich auch Blues Aufmerksamkeit: Dabei handelt es sich um eine „Abstraktionsschicht“ für Funkmodule. Der dahinter stehende Gedanke ist, dass der Entwickler die blueseigene AT-Sprache in seiner Anwendung implementiert – sofern das Payload-Format zu den verschiedenen Funksystemen passt, erfolgt der "Austausch" dann unproblematisch.
Hauen und Stechen im Mikrocontrollermarkt
Die letzten Embedded Worlds waren vom Trend der Umstellung der Kerne von 8 und 16 auf 32 Bit geprägt: Dieses Jahr gingen die Halbleiterhersteller es ruhiger an. Texas Instruments vermeldete auf Anfrage, auf dieser Messe keine neuen Halbleiter ins Rennen schicken zu wollen.
Am Stand von GigaDevice gab es derweil einige Neuerungen: Erstens bekam das auf RISC/V-Technologie basierende Funkmodul GD32VW553 ein umfangreiches Firmware-Update, das die Kommunikation beziehungsweise Integration in die im Smarthome-Bereich weitverbreitete Matter-Protokollfamilie ermöglicht. Mit dem GD32F5 steht derweil ein neuer auf dem Cortex-M33-Kern basierender Mikrocontroller (MCU) zur Verfügung. Im Rahmen der Vorstellung betonte man neben der Zweibank-Flashspeicher-Architektur und der damit einhergehenden Erleichterung von Firmware-Updates, dass der integrierte 2-D-Grafikbeschleuniger "agnostisch" ist und mit so gut wie allen im Markt befindlichen GUI-Stacks funktioniert (s. Abb. 3).
Abb. 3: Die Zweibankarchitektur erleichtert das Einspielen von Updates auf die Mikrocontroller von GigaDevice
Für den Automotive-Bereich bot man mit dem GD32A503 eine Lösung an, die sich auf animierte Blinker spezialisiert hat. Eine durchaus "spezialisierte" Anwendung, die in Zeiten von Smart Car und Co. Zeit einsparen kann.
Im Bereich der "Low End"-Mikrocontroller herrschte ebenfalls Action. Mikrochip zeigte mit dem AVR DU eine MCU, die auf die Bedürfnisse von USB-Hardware optimiert ist. Als Demo führte man ein Mikrocontroller-Board vor, das von einer USB-Tastatur Eingaben entgegennahm.
Im Bereich der auf die Ersetzung eben dieser Achtbitter zielenden Chips gibt es ebenfalls Zuwachs: GigaDevice lancierte mit dem GD32E235 einen auf dem Cortex M23 basierenden Chip, der für Low-Energy- und Low-Cost-Szenarien optimiert ist. Mit dem RA0 schickt Renesas ein ähnliches Produkt ins Rennen, dessen "Unique Sales Proposition" der geringe Energieverbrauch ist. Der anwesende Entwickler Seraphin Bikek sprach davon, die "hauseigenen" Low-Power-Peripheriegeräte mit einem Compute Core aus dem Hause Arm kombiniert zu haben. Zu guter Letzt gab es auch von STMicroelectronics einen Neuling, der STM32U0 basiert auf dem M0plus-Kern, der weniger leistungsstark ist.
Überraschend war der Eintritt von Synaptics in den Mikrocontrollermarkt: Bisher war das Unternehmen für Touchpads und Ähnliches bekannt. Das Stammpersonal sprach davon, dass sich daraus – Stichwort beispielsweise Handballenerkennung – eine Schnittstelle in Richtung der KI ergab, die man mit dem Astra-Ökosystem nun zu monetisieren versucht. Man schickt drei Komponenten ins Rennen: Erstens eine als SL bezeichnete Serie von "MPUs" (s. Abb. 4), die für die Ausführung von Linux- oder Android-Payloads optimiert sind.
Abb. 4: Das Synaptics-Evaluationsboard ist mit verschiedenen MPUs kompatibel, die in Form von Karten in das Basisboard wandern
In wenigen Wochen ist die Lancierung des SR110 avisiert: ein klassischer Mikrocontroller, der anfangs mit einer Keil-basierten Toolkette ausgeliefert wird, allerdings bald auf ein komplett quelloffenes Entwicklungssystem umgestellt werden soll. Zu guter Letzt ist ein Softwareökosystem verfügbar, das die "bequeme" Bewältigung verschiedener häufig angetroffener Aufgaben im Bereich der KI erleichtert.
Der Trend der KI fordert Opfer: Arm stellt mit dem Ethos U85 eine neue Variante der KI-Beschleuniger vor, die gegenüber dem Vorgängermodell die vierfache Rechenleistung erreicht. Im Hause RISC/V ratifizierte man Befehlssatzerweiterungen. So Chiphersteller diese in ihren Cores implementieren, lassen sich zusätzliche Aufgaben mit Hardwarebeschleunigung bewältigen.
Apropos Hardwarebeschleunigung: Alle FPGAs-Hersteller gehen dazu über, als "Hardened" bezeichnete Fixfunktionsblöcke auf ihre FPGAs zu packen. Diese Vorgehensweise ist kontraintuitiv, sind FPGAs doch für ihre „freie Programmierbarkeit“ bekannt. Andererseits gilt, dass derartige Fixfunktionsblöcke erstens wesentlich weniger Platz auf dem "die", dem Plättchen, verbrauchen und zweitens energieeffizienter sind. Das Anbieten häufiger Funktionen führt zu höherer Effizienz. Vertreter dieser Vorgehensweise sind der Altera Agilex 5 und der AMD Versal 2. Beide bringen auch Erweiterungen für die Arbeit mit KI mit.
Der FPGA-Spezialist GoWin finalisierte die Arbeiten an der schon letztes Jahr gezeigten Serie Arora V. Neben den bekannten Chips, die eine fix verdrahtete RISC/V-CPU mitbringen, steht eine neue Variante mit einem Arm-Core am Start. Sinn dieses architektonischen Sonderwegs ist das Anbieten einer optimierten Variante für die Motorsteuerung. Sonst sucht man den "Erfolg" im Bereich des Anbieters von hochqualitativen IPs – wer USB-Geräte zu realisieren sucht, bekommt von Gowin in vielen Fällen schlüsselfertige Lösungen angeboten. Auch der Neuling GW1NZ-2 verdient Erwähnung, ein mit 2000 LUTs (LookUp Tables) ausgestattete FPGA, der auf Situationen mit geringem Stromverbrauch optimiert ist.
Infineons PSoC-Chips waren immer ein "Hybrid" zwischen Mikrocontroller und FPGA. Auf der Embedded World führte man nun eine neue Serie ein, die Arms neues Hochleistungs-IP (intellectual property) M55 implementieren. Interessant ist, dass der Rechenkern in der Low-End-Variante Edge E81 „ohne“ den normalerweise zur Seite gestellten KI-Beschleuniger angeboten wird. Mit dem E83 gibt es außerdem eine "Zwischenvariante", die ohne reiche Grafikinterfaces auskommt.
Im Bereich der Chips verdient der npZero eine Sondererwähnung. Er ist eine "zustandsautomatenbasierte Einheit", die Sensoren überwacht. Die Host-MCU schreibt über das I2C-Interface die gewünschten Werte in die MCU, diese kümmert sich danach selbstständig um die Überwachung. Da der Host-Controller abgeschaltet werden kann, reduziert sich der Gesamtverbrauch des Systems in den Bereich von 75 Nanowatt.
Messtechnik im Zeichen der Programmierbarkeit
Die permanente Erhöhung der im eingebetteten Bereich zur Verfügung stehenden Rechenleistung findet naturgemäß auch in der Messtechnik Niederschlag – die Anbieter verschiedener Geräte nutzen das Mehr an CPU-Performance, um höherwertige Algorithmen und Unterstützungsverfahren in ihren Produkten zu implementieren.
Ein hervorragendes Beispiel für diesen Trend ist PicoTech. Die PC-Oszilloskope der PicoScope-Serie bekamen durch ein Firmware- beziehungsweise Software-Update neue Messmethoden eingeschrieben, die sich auf die Leistungserfassung von angeschlossenen Peripheriegeräten spezialisiert haben.
Einen ähnlichen Trend ging man im Hause GW Instek mit dem MPO: Das Oszilloskop ist mit einer Python-Runtime ausgestattet. Herausragend ist daran, dass diese mit den vom Oszilloskop erbeuteten Informationen interagieren und sogar andere Messgeräte aus dem Hause GW Instek ansprechen kann. ATE-Systeme (Automated Test Equipment) lassen sich so ohne die sonst üblichen Probleme mit dem Standard für den General Purpose Interface Bus (GPIB) realisieren.
Das Unternehmen Uni-T sticht mit dem MSO7000 hervor. Dabei handelt es sich um ein bis zu 2,5 GHz schnelles 12-Bit-Oszilloskop, das sich durch sein gigantisches und von der Größe her an Workstations erinnerndes Display von der Konkurrenz abhebt (s. Abb. 5).
Abb. 5: Der MSO7000 nimmt es von der Größe her mit einer Workstation auf
Im Hintergrund zeigte man außerdem den UTS1000B: Ein neuer Spektralanalysator, der eine Grenzbandbreite von 3,2 GHz aufweist. Mit dem UDP6900 stand ein "programmierbares" Labornetzteil zur Verfügung, das die Ausgabe von komplizierten Erregungs-Wellenformen erleichtert.
Zu guter Letzt verdient auch Batronix Erwähnung: Der in Kiel ansässige Distributor von Messgeräten bietet mit dem MAGNOVA eine hauseigene Oszilloskop-Entwicklung an. Hervorzuheben ist hier vor allem die sehr innovative Touchscreen-Bedienung.
Fazit
Auf der Embedded World schenkte der Bauteil-Preisreduktionsspezialist OEMSecrets 60 Bierfässer an die in Scharen angetretene Entwicklerschaft aus. Viele Unternehmen zeigten neuartige Technologien, die – meist "nur" eine Verbesserung des bestehenden – zu einer Lebensqualität-Erhöhung einer im Embedded-Bereich arbeitenden Person beitragen. Der Besuch lohnte sich schon aus diesem Grund.
