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EBV Elektronik Referenzplattform jetzt auch für ARM7

| Autor / Redakteur: Rudy Van Parijs* / Johann Wiesböck

Evaluations- und Entwicklungsboards gibt es viele, doch nach einer echten Referenzplattform für seine Applikation sucht der Entwickler meist lange und muss teilweise tief in die Tasche greifen. Grund genug für einen Distributor die optimalen Chips verschiedener Hersteller auf einem Board zu vereinen und eine ausgefeilte und anpassungsfähige Plattform für den NXP-ARM7-Chip anzubieten.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Wenn der Entwickler keine Zeit hat – und welcher Entwickler hat die schon – greift er zu Demo- bzw. Evaluations-Boards. Diese Platinen erleichtern dem Entwickler den Einstieg und erlauben einen zeitsparenden Testaufbau, mit dem sich die prinzipielle Eignung des angepeilten Chips für die Applikation klären lässt.

Allerdings greifen die Hersteller dieser Boards nicht nur beim eigentlich zu evaluierenden Chip sondern auch allen anderen relevanten Bausteinen auf der Baugruppe meist zu 100% zu eigenen Produkten, auch wenn diese für die jeweilige Funktion nicht immer die optimalste Lösung sind.

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Wer ein echtes Referenzdesign-Board sucht, zu dessen Lieferumfang z.B. auch die nötigen Softwarebausteine und Protokoll-Stacks gehören, muss – sofern eine Lösung überhaupt verfügbar ist – oft tief in die Tasche greifen. Hier setzt der Halbleiterspezialist EBV Elektronik mit einem Konzept an, das sich nicht an den Angeboten des einzelnen Herstellers sondern rein an den Bedürfnissen der Entwickler und den Anforderungen wichtiger Applikationen orientiert.

Die Stärken verschiedener Hersteller kombinieren

Um diesen Anspruch zu erfüllen, kombinieren die EBV-Techniker die speziellen Stärken verschiedener Hersteller auf einem Board und können so das jeweils optimale Produkt für die Funktion auswählen. Neben technischen Aspekten finden hier auch Kriterien wie Preis, Liefersituation, oder die langfristige Verfügbarkeit Berücksichtigung.

Und die Kosten bleiben niedrig, denn EBV muss mit den Boards keinen Profit erzielen, sondern will mit ihrer Hilfe die Einstiegsschwelle senken sowie dazu beitragen, dass die Kunden mit ihren Designs (und damit auch die Chipherstellern mit ihren ICs) schneller auf den Markt kommen. Mit dieser Kombination aus Features und Preis eignen sich die Boards sowohl als Entwicklungsumgebung, für den „Proof of Concept“ mit Hard- und Software, als auch als Referenz-Plattform.

Für die Realisierung dieses Konzepts arbeitet EBV nicht nur mit den Halbleiterherstellern, sondern auch mit Entwicklungspartnern zusammen. Dies sind meist Systemhäuser, die neben der detaillierten Hardware-Entwicklung der Boards auch die Integration der Software-IP übernehmen. Jede Plattform verfügt über ein Standard-Interface, welches den Anschluss von anwendungsspezifischen Aufsteckplatinen erlaubt. Diese „Tochterplatinen“ sind ebenfalls standardisiert und unter sämtlichen Referenzplattformen austauschbar.

Beispiele verfügbarer Aufsteckplatinen sind Audio-Schnittstellen, High-End-Analog-Interfaces oder LON-Powerline-Interfaces. Zu den Referenzplattformen gehört ein umfangreiches Supportkonzept, speziell geschulte FAEs unterstützen die Anwender europa- bzw. weltweit bei der Inbetriebnahme und sorgen auch darüber hinaus für technischen Support.

ChameleonARM für den NXP-ARM7-Chip

Jetzt wächst diese Produktfamilie um ein weiteres Board namens „ChameleonARM“, welches den ARM7-Chip LPC2378 von NXP sowie viele wichtige und nützliche Schnittstellen wie USB oder Ethernet aufweist. Eine komplette Software-Suite inklusive TCP/IP-Stack hilft dem Anwender, diese Schnittstellen im Rahmen der jeweiligen Anwendung optimal zu nutzen.

Zielanwendungen sind z.B. ein Webserver, der über das Ethernet mit Strom versorgt wird (Power over Ethernet), über LAN verbundene Steuereinheiten, eine „USB to Ethernet“-Bridge mit TCP/IP über USB, an ein LAN anzuschließende USB-Geräte, eine „CAN to Ethernet“-Bridge oder auch ein LON-Controller. Verwendung finden die genannten Systeme zum Beispiel in industriellen Steuerungen, in der Prozessautomation, in medizintechnischen Geräten, in Büro- bzw. Netzwerkequipment oder in der Home-Automation.

Neben einem Prozessorkern vom Typ ARM7TDMI-S finden sich auf dem Baustein LPC2378 bis zu 512 KByte interner Flash- und 58 KByte interner SRAM-Speicher. Ein wesentliches Merkmal des Chips (Bild 1) sind zwei unabhängige AHB-Busse (advanced high performance) mit separaten SRAM-Bereichen, die den USB- bzw. Ethernet-Controllern zugeordnet sind.

Beide Busse sind separat an den lokalen Bus angebunden und verfügen über eine „AHB1 to AHB2“-Bridge, mit der ein direkter Datenaustausch ohne Belastung der CPU möglich ist. Dieses System erlaubt das gleichzeitige Ausführen von Ethernet-DMA-, USB-DMA- und Anwenderprogramm-Befehlen aus dem On-Chip-Flash, ohne dass sich diese Funktionen in die Quere kommen.

Stromversorgung, Schnittstellen und Software

Rund um den Chip erlauben spezielle Stromversorgungsschaltungen auf dem ChameleonARM-Board eine Versorgung der Baugruppe auch über USB (Power-over-USB) oder Ethernet (Power-over-Ethernet, PoE). Dies ist vor allem in Anwendungen von Vorteil, in denen neben dem Schnittstellen- bzw. Netzwerkkabel eine zusätzliche Leitung für die Stromversorgung störend oder technisch nicht machbar ist. Das Board ist am USB als Host, Device oder als „On the go“ (OTG) konfigurierbar.

Über USB lässt sich das System auch booten, darüber hinaus sind Bootmöglichkeiten über Ethernet bzw. CAN optional verfügbar. An weiteren Schnittstellen stehen CAN, UART, I²C, A/D- und D/A-Wandler, ein Interface für SC/MMC-Karten sowie eine JTAG-Schnittstelle bereit. Darüber hinaus besteht über die EBV-Standardstecker auf der Baugruppe die Möglichkeit, die Funktionen des Boards über die angesprochenen Aufsteckplatinen zu erweitern (Bild 2).

Mit dem im Lieferumfang enthaltenen Softwarepaket lassen sich folgende Funktionen direkt ausführen:

  • Netzwerkverbindung über Ethernet und USB,
  • automatische Netzwerk-Konfiguration,
  • automatische IP-Adresszuweisung,
  • einfacher Zugriff auf das System über den Namen,
  • Echtzeit-Visualisierung von Messwerten und Parametern (Java-basierend),
  • Video-Streaming (mittels Webserver),
  • Nutzer- bzw Gruppen-Zugriffberechtigung,
  • zeitoptimierter TCP/IP-Protokollstack,
  • alle nötigen Ethernet-Protokolle (ARP, DHCP, ICMP, DNS, NTP),
  • hohe Transfer-Raten (100 MBit/s Ethernet) sowie Routing zwischen mehreren Netzwerken (NAT, Port Forwarding, DNS-Routing).

Für die Realisierung des ChameleonARM-Boards hat EBV mit verschiedenen Partnern zusammengearbeitet. So hat NXP den Prozessor beigesteuert. Von National Semiconductor kommen Ethernet- und Stromversorgungsfunktionen. Das Design & Layout der Platine stammen vom Fraunhofer Institut IMS in Duisburg. Die Firma Sevenstax ist mit dem TCP/IP- und Thesycon mit dem USB-Stack vertreten. Echelon liefert den optionalen LON-Stack. Temento ist der Partner für JTAG bzw. Boundary Scan und Doulos steuert schließlich Training und ein umfassendes Buch zur ARM-Architektur bei.

Was ist DragonFire?

EBV Elektronik bietet Entwicklern mit der COBRA5329-Referenz-Plattform das passende Applikationspaket für die MCF532X-DragonFire-Mikroprozessor-Familie von Freescale Semiconductor. Dieses dient gleichzeitig auch als Referenz-Board und Linux-Software-Umgebung und ist als Gemeinschaftsprojekt von senTec Elektronik, emlix, Freescale Semiconductor, National Semiconductor und EBV Elektronik entstanden.

Auf dem Board befinden sich neben dem mit umfangreicher Peripherie ausgestatteten Mikroprozessor MCF5329 der Ethernet-PHY-Baustein DP83848 von National Semiconductor sowie entsprechende Flash-Speicher und SRAM-ICs. Das Applikations-Board ist für den „Power over Ethernet“-Betrieb bei 10/100 MBit/s ausgelegt.

Was ist SnakeBytes?

EBV stellt mit SnakeBytes eine vollständig modulare Referenzdesign-Plattform für besonders anspruchsvolle Industrie-Anwendungen vor. Durch die Kombination eines PowerQUICC II Pro-Prozessors mit einem High-Density-FPGA aus der Stratix II Familie können Anwender mit SnakesBytes ihre Systeme um zusätzliche I/O-Funktionen und kundenspezifische Schnittstellen erweitern und zugleich eine hohe Systemleistung erzielen. SnakeBytes wurde gemeinsam von EBV Elektronik, Altera, Avago Technologies, Freescale Semiconductor und National Semiconductor entwickelt.

Ausblick des Autors Rudy Van Parijs

„Mit unseren Referenzdesigns verlassen wir den Bereich des reinen Bauelementeverkaufs und offerieren unseren Kunden ein konkretes Anwendungsbeispiel, in dem die Komponenten unserer Franchise-Partner zu einer optimalen Lösung kombiniert werden“, erläutert Rudy Van Parijs, Vice President Technical Development für EBV Elektronik. „Nach DragonFire und SnakeBytes kommt jetzt mit ChameleonARM innerhalb von neun Monaten bereits unser drittes Referenzdesign auf den Markt und Nummer vier folgt im September!

Wir planen auch für nächstes Jahr vier weitere Boards. Damit bieten wir den EBV-Kunden Zugriff auf neueste Technologien, die sie entweder eins zu eins umsetzen oder mit geringen Modifikationen an ihre Bedürfnisse anpassen können. Dadurch reduzieren wir die Kosten und den Entwicklungsaufwand unserer Kunden deutlich und verkürzen ihre Time-to-Market“, unterstreicht Van Parijs.

Referenzdesigns vom Distributor

EBV sieht sich nicht nur als verlängerter Arm der Hersteller sondern zunehmend auch als Engineering-Dienstleister. Bernd Schlemmer, Director Communications bei EBV Elektronik, erklärt: „Wir fragen uns: Was ist notwendig in welchen Märkten? Welche Applikationen sind strategisch wichtig? Was brauchen unsere Kunden? Dann definieren wir eine Lösung und wählen für diese die aus unserer Sicht besten Produkte und Technologien aus - vollkommen unabhängig von den Herstellern. Denn es hat noch keiner geschafft, bis zu vier - teilweise konkurrierende - Hersteller an einen Tisch zu bringen, um gemeinsam ein Referenzdesign zu entwickeln.“

Schlemmer ist überzeugt: „Die Tatsache, dass wir uns dabei allein von den Bedürfnissen der Kunden und ihrer Applikationen leiten lassen, macht den Erfolg dieser Entwicklungsplattformen aus“, überzeugt. Zwar sei das Interesse der einzelnen EBV-Hersteller, bei der nächsten Plattform-Entwicklung dabei zu sein, enorm. „Aber wenn die erforderlichen Komponenten für ein Referenzdesign ausgewählt werden, entscheidet allein ihre Funktionalität im Hinblick auf die jeweilige Applikation unserer Kunden“, so Schlemmer.

„Da die meisten Schlüsseltechnologien durch unser breites Portfolio mehrfach besetzt werden können, ist die Auswahl nicht immer einfach. Aber nur wenn wir die für unsere Kunden beste Lösung auswählen, werden wir damit langfristig erfolgreich sein.“

„Unsere Kernausrichtung bleibt die Halbleiterdistribution, Referenzdesigns sind ein neuer zusätzlicher Service der EBV. Der „Return on Investment“ wird nach wie vor über den Verkauf der Halbleiter erzielt, die in den einzelnen Lösungen zum Einsatz kommen, zudem sind die Hersteller an den Entwicklungskosten beteiligt.“

Fünf nützliche Applikationsbeispiele

  • Power over Ethernet driven Web Server: Ein optimierter Embedded Webserver inkl. TCP/IP Stack und Ethernet Treiber ist auf den Mikrocontroller LPC2378 portiert worden. Parallel kann das Board über Ethernet (PoE) mit Strom versorgt werden. Es ist daher für die Datenübertragung und Stromversorgung nur ein einziges Kabel erforderlich.
  • LAN connected control units: Aktoren, Sensoren, Regelungen, Steuerungen, Gateways und Bedienelemente können auf Basis des ChameleonARM-Boards entwickelt und in einem Netzwerk zusammengeschaltet werden.
  • USB to Ehernet Bridge (TCP/IP over USB): Das ChameleonARM-Board kann gleichzeitig in zwei Netzwerk-Segmenten (a) Ethernet und b) RNDIS über USB) arbeiten und auf verschiedenen Netzwerklayern zwischen diesen beiden Segmenten Daten austauschen. Damit lässt sich beispielsweise Router, Switch oder Gateway Funktionalität erreichen.
  • CAN to Ethernet Bridge: CAN-basierte Netzwerke können über das ChameleonARM-Board an ein LAN angebunden werden. Wird beispielsweise Steuerungs-Software auf einem PC eingesetzt und CAN für die Kommunikation zu den Knoten im Feld verwendet, kann nun die Ankopplung des PCs ans CAN Netzwerk an beliebiger Stelle mit LAN-Support erfolgen. Es muss der Steuerungsrechner also nicht in direkter Nähe zum CAN-Netzwerk stehen. Längenlimitierungen von CAN werden somit umgangen.
  • LON-Controller (option) : Mit den LON-Transceiver-Add-On-Boards können LON-Steuerungen und LON-Gateways (z.B. zu Ethernet, CAN, USB, Pixos etc.) implementiert werden, ohne dass ein Neuron-Chip benötigt wird. Der dafür benötigte LON Protokollstack steht zur Verfügung.

*Rudy Van Parijs, Vice President Technical Developemnt bei EBV Elektronik

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