Hard- und Softwarepaket Leichter Zugang zur Entwicklung komplexer Systeme

Autor / Redakteur: Giancarlo Parodi * / Sebastian Gerstl

Die Renesas Synergy Plattform unterstützt dabei, Kundenwünsche, neue Standards und gesetzliche Bestimmungen in eingebetteter Hard- und Softwareentwicklung zusammenzuführen.

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Das Entwickeln eingebetteter Systeme stellt Softwareingenieure vor neue Herausforderungen: Die Geräte und ihre Ansprüche an Leistung, Vernetzung und Sicherheit werden komplexer – gerade im Hinblick auf das immer wichtigere Internet der Dinge. Gleichzeitig muss die Time-to-Market so kurz wie möglich bleiben. Hardwareselektion, Echtzeitbetriebssystem, Tools und Support sind allesamt notwendige Elemente, deren Auswahl und Integration wertvolle Zeit kostet. Wir zeigen an Hand eines anschaulichen Beispiels, wie eine einheitliche Lösung aus Hardware-, Software- und Toolset-Paket die Entwicklung eines Embedded Systems immens beschleunigt.
Das Entwickeln eingebetteter Systeme stellt Softwareingenieure vor neue Herausforderungen: Die Geräte und ihre Ansprüche an Leistung, Vernetzung und Sicherheit werden komplexer – gerade im Hinblick auf das immer wichtigere Internet der Dinge. Gleichzeitig muss die Time-to-Market so kurz wie möglich bleiben. Hardwareselektion, Echtzeitbetriebssystem, Tools und Support sind allesamt notwendige Elemente, deren Auswahl und Integration wertvolle Zeit kostet. Wir zeigen an Hand eines anschaulichen Beispiels, wie eine einheitliche Lösung aus Hardware-, Software- und Toolset-Paket die Entwicklung eines Embedded Systems immens beschleunigt.
(Bild: Renesas)

Schon allein die Integration und das Testen von Software auf verschiedenen Ebenen, womöglich im Kontext eines Echtzeitbetriebssystems, benötigt bei der Entwicklung moderner Embedded Systeme heute viel mehr Zeit und Aufwand als früher.

Anforderungen sind deutlich umfangreicher als noch vor ein paar Jahren. Dieser Fachbeitrag stellt eine Plattformbasierte Lösung vor, die erstmalig zahlreiche Softwaremodule in produktionsreifer Qualität zur Verfügung stellt. Die Funktionalität wird in Datenblättern veröffentlicht und gewährleistet. Die gesamte Plattform wird kontinuierlich vorintegriert, gepflegt und verbessert. Die Lizenz zur unbegrenzten Nutzung ist im Kauf der Hardwarekomponenten der Plattform enthalten.

Als Beispiel dient hier die Realisierung der Software für einen digitalen Fotorahmen, um zu zeigen, wie einfach und schnell man ein fast fertiges Produkt realisieren kann. Die verwendete Software ist dabei durchaus umfangreich: neben einem Echtzeitbetriebssystem kommen ein Filesystem, USB, Grafik, Touch-Control und eine Audioausgabesoftware zum Einsatz.

Ein digitaler Fotorahmen besteht im Wesentlichen aus einem Bildschirm für die Ausgabe der Fotos. Hinzu kommt eine externe Verbindung zu einem Speicher, häufig über die USB-Schnittstelle, der die Bilder enthält. Darüber hinaus könnten zusätzliche Funktionen bereitgestellt werden, wie etwa das Abspielen von Musik. Eine kapazitive Touch-Schnittstelle kann zur Steuerung dienen.

Auswahl der Komponenten aus einem einheitlichen Paket

Bild 1: HMI-PE-Blockdiagramm
Bild 1: HMI-PE-Blockdiagramm
(Bild: Renesas)

Als Hardware eignet sich hierfür das Renesas Synergy HMI-Kit (PE-HMI1) basierend auf dem S7G2-Mikrocontroller. Dieses Kit verfügt über zahlreiche Funktionen: 7-Zoll 800x480 WVGA Touch-Display, 10/100 Ethernet mit Power-over-Ethernet-Unterstützung, CAN, RS232/RS485, 2GB eMMC-Speicher, Echtzeituhr, USB-Host und USB-Device, Mono-Audioausgabe mit integriertem 1W Lautsprecher und Mikrophon, Bluetooth „Low-Energy-Ready“-Modul (classic + BLE), WiFi-Modul, und zu guter letzt zwei PMOD- Schnittstellen. Die Hardware ist also schon vorhanden und einsatzbereit, wie das Blockdiagramm zeigt.

Im nächsten Schritt stellt sich die Frage, welche Anforderungen die Software mit sich bringt. Um ein solches System zu realisieren sind folgende Komponenten erforderlich:

  • Ein PC-basiertes Programm, um die grafische Oberfläche zu entwerfen und sie anschließend auf dem Kit verfügbar zu machen. Dies erfordert auch eine auf dem Kit laufende Bibliothek.
  • Einen Host-USB-Stack mit Mass-Storage-Profil für den Anschluss eines USB-Sticks
  • Ein Filesystem, um Bilder als auch Musik vom USB-Stick lesen zu können.
  • Jeweils ein Software-Modul, das die Bilder dekomprimiert, die dekomprimierten Bilder auf das Display ausgibt, die Musik über die Audioschnittstelle ausgibt, die Toucheingaben des Benutzers auswertet und diese an die grafische Oberfläche weitergibt sowie eines, das die Echtzeituhr auswertet und graphisch darstellt.

Ein übergeordnetes Real-Time-Operating-System (RTOS) gewährleistet die Echtzeitfähigkeit des Systems und erlaubt die korrekte Priorisierung der Aufgaben.

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