Embedded Computing SoC-FPGA-Modul für größtmögliche Embedded-Flexibilität

Autor / Redakteur: Andreas Widder, Detlev Zundel * / Margit Kuther

Erfahren Sie, wie eine Kombination aus SoM (System-on-Module) und SoC-FPGA (System-on-Chip) die Grundlage für vielfältige Einsatzbereiche und Langlebigkeit schafft.

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Evaluation-Kit MCVECK fÜr MCV+
Evaluation-Kit MCVECK fÜr MCV+
(Bild: Denx-Computer)

Embedded-Entwickler müssen heute auf die zunehmend wachsende Komplexität von Anwendungen reagieren. Embedded-Systeme fordern nicht nur hohe Rechenleistung, sondern auch eine Vielfalt an Schnittstellen.

Ist größtmögliche Flexibilität gefordert, lassen sich die Anforderungen nicht mehr von der Stange bedienen. Die in vielen Projekten geforderten Schnittstellen für Kommunikation, Feldbus oder Videoverarbeitung entscheiden oft darüber, ob sich die Aufgabe mit Hilfe eines geläufigen Embedded-Controllers bedienen lässt.

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Sind exotischere Kombinationen für Anschlüsse gefragt, kann ein Entwickler nur selten auf einen Standardrechnerkern oder gar auf ein vorgefertigtes Modul zurückgreifen. Gehen solche Projekte zusätzlich mit kleinen Stückzahlen einher, ist ein Abwägen zwischen Komplexität und damit einhergehendem Entwicklungsaufwand und Kosten nötig.

SoC-FPGA-Modul

Mit dem SoC-FPGA-Modul MCV hat der Linux-Spezialist Denx eine Plattform entwickelt, die größtmögliche Flexibilität und Funktionalität kombiniert. Durch die Synthese mit dem FPGA in Verbindung mit zwei Cortex-A9-Kernen erhält der Entwickler eine Vielzahl an Schnittstellenoptionen, die sich aufbauend auf einer einzigen leistungsfähigen Plattform kosteneffizient für unterschiedliche Anwendungen auch mit kleiner Stückzahl realisieren lassen.

Um den Entwicklungsaufwand im Rahmen zu halten, kommt das MCV-SoM mit einem Funktionsumfang, der mit dem HPS (Hard-Processor-System) eine Grundausstattung gebräuchlicher Schnittstellen zur Verfügung stellt, die optimal vorintegriert und aufeinander abgestimmt sind.

Linux-Entwicklungsunterstützung über ELDK

Der SoC-FPGA ist vor allem für Entwickler interessant, die eine sehr spezifische und variable Anwendungsvariante realisieren wollen. Danks des Plattformansatzes kann sich der Entwickler mit der Architektur vertraut machen und darauf aufbauend unterschiedlichste Applikationen realisieren. Standardfunktionalitäten sind im HPS-Teil des SoC-FPGA hinterlegt, damit sich die Entwicklungszeit möglichst gering halten lässt.

Um Berührungsängste der Linux-basierte Entwicklung für den FPGA-Teil abzubauen, wird das SoM durch das Embedded Linux Development Kit (ELDK) in der aktuellen Version 5.6 effektiv unterstützt. Der Anwender kann damit auf ein erprobtes System für die Komponentenintegration zurückgreifen, das den Community Support der Linux-Foundation besitzt. Das ELDK setzt auf dem Yocto-Projekt auf und somit sind die von der Open-Embedded-Community erarbeiteten Werkzeuge und Prozeduren verfügbar.

Zur Realisierung der spezifischen Schnittstellen und Komponenten lässt sich der Linux-Kernel des MCVs komplett über einen Device-Tree konfigurieren. Obwohl die Device-Trees schon seit Jahren immer weiteren Einzug in den Linux-Kernel halten, ist an dieser Stelle spezifisches Knowhow erforderlich, um die Anforderungen der Hardware mit dem Linux-Kernel zur Deckung zu bringen.

Die ELDK-Konfiguration unterstützt dazu die Hard-Processor-System-Komponenten, um etwa Ethernet oder UART zu realisieren. Mit Hilfe des Development Kits hat der Designer den kompletten Entwicklungsprozess schnell im Griff, denn Production-Images lassen sich einfach generieren und die Anforderungen zur Erfüllung von GPL einhalten.

Pluspunkt lange Verfügbarkeit

Da im industriellen Umfeld aufgrund des Entwicklungsaufwands Langlebigkeit gefragt ist, ist das Linux-basierte MCV-Modul eine gute Wahl. Die Linux-Community im Hintergrund steht für beständige Weiterentwicklung und Investitionssicherheit. Hat sich der Entwickler einmal in die Plattform eingearbeitet, kann er den Markt über lange Jahre hinweg auch für Anwendungen mit kleiner Stückzahlen sicher bedienen.

* Andreas Widder ist Mitarbeiter bei Denx Computer Systems, Detlev Zundel bei Denx Software Engineering.

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