Messen & Regeln Kostenoptimierte FPGA-Plattformen für MSR-Anwendungen

Autor / Redakteur: Andreas Koschak * / Margit Kuther

Standard-DSPs sind für viele Mess- und Regelanwendungen bestens geeignet. Wann der Einsatz von FPGAs und SoPC sinnvoller ist, erläutern MSC und Parametric Engineering.

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SmartFusion2: Bei Web-basierter Kontrolle und Steuerung kann ein FPGA mit integriertem Mikrocontroller benutzt werden
SmartFusion2: Bei Web-basierter Kontrolle und Steuerung kann ein FPGA mit integriertem Mikrocontroller benutzt werden
(Bild: MSC / Parametric Engineering)

Messen, Steuern, Regeln – eine Domäne für spezialisierte Mikrocontroller und digitale Signalprozessoren (DSPs). Diese stellen für viele Anwendungen sicherlich die kostengünstigste Lösung dar. Die Technologie der Bauteile sowie der zur Implementierung und zum Test benötigten Software ist bekannt und ausgereift.

Mit dem Standard-Bauteil auf dem Board alleine ist es aber nicht getan, die Umgebung (benötigte Leiterplattentechnologie, Speisung, externer ROM-/RAM-Speicher, A/D- und D/A-Umsetzer, Anti-Aliasing-Filter, Taktgeber, Kommunikationsschnittstellen, Betriebssysteme) sowie allfälliger Einarbeitungsaufwand müssen bei einer Kostenschätzung ebenfalls berücksichtigt werden.

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Es gilt, eine der Anwendung angepasste, möglichst einfache Architektur zu finden, die sowohl die Bauteilkosten als auch die Produktionskosten und den nicht auf die Applikation verwendeten Entwicklungs-Overhead auf ein Minimum reduziert.

Für eine kostenoptimierte Lösung, muss sich der Entwickler im Vorfeld einige wichtige Fragen stellen:

  • 1. Welche Leistung muss die Hardware bereit stellen? Wie sieht der Datenfluss aus?
  • 2. Gibt es Parallelität im Ablauf? Wenn ja, in welchem Maß?
  • 3. Wie hoch sind die Realtime-Anforderungen? Wie viele Prozesse sind betroffen?

Insbesondere Punkt 3 ist Teil einer Risikobewertung, denn unvermeidbare Flaschenhälse verzögern bestenfalls. Für Anwendungen mit parallel ablaufenden Prozessen und schwierigen Realtime-Anforderungen sind FPGAs und System-On-Programmable-Chip (SoPC) ideal.

Da ein SoPC sowohl FPGA-Logik zur Implementierung von Signalverarbeitungsalgorithmen als auch einen Mikroprozessor enthält, stehen die Möglichkeiten beider Welten offen. Zu vergleichen sind aber die totalen Kosten gegenüber einer Lösung mit einem kleinen externen Controller.

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