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Der Elektronik-Absolvent in KMU- Entwicklungsabteilungen Ing. Thomas Pischinger 9. März 2010.

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1 Der Elektronik-Absolvent in KMU- Entwicklungsabteilungen Ing. Thomas Pischinger 9. März 2010

2 Agenda Persönliches Persönliches Erfahrungen / Aufgabengebiete Erfahrungen / Aufgabengebiete Allgemeine Anforderungen Allgemeine Anforderungen Hardware-Entwicklung Hardware-Entwicklung Firmware-Entwicklung Firmware-Entwicklung

3 Werdegang Absolvent TGM Nachrichtentechnik (N81b) Absolvent TGM Nachrichtentechnik (N81b) Datentechnik AG (Keymile AG) Datentechnik AG (Keymile AG) Entwicklungsingenieur Entwicklungsingenieur Gruppen- bzw. Abteilungsleiter Bereich Entwicklung Gruppen- bzw. Abteilungsleiter Bereich Entwicklung Bildschirmtext Bildschirmtext Datex-P (X.25) Lotto/Toto Datex-P (X.25) Lotto/Toto ISDN ISDN Datennetzabschlussgeräte mit Backup und Management Datennetzabschlussgeräte mit Backup und Management

4 Werdegang maxxio technologies AG maxxio technologies AG Vorstand Technik Vorstand Technik Datennetzabschlussgeräte mit Management, IP und Frame-Relay Routing auf Linux Basis Datennetzabschlussgeräte mit Management, IP und Frame-Relay Routing auf Linux Basis Frequentis AG Frequentis AG Technischer Projektleiter Technischer Projektleiter GSM-R Projekte in GB, FIN, N, CH GSM-R Projekte in GB, FIN, N, CH

5 Werdegang 2007-heuteWinpresa Building Automation Technologies GmbH 2007-heuteWinpresa Building Automation Technologies GmbH Geschäftsführer / Bereich Technik Geschäftsführer / Bereich Technik IP-basierende Kommunikationslösungen für alle möglichen Bereiche der Gebäudeautomation IP-basierende Kommunikationslösungen für alle möglichen Bereiche der Gebäudeautomation

6 Hardware - Entwicklungsschwerpunkte Analogtechnik: Analogtechnik: Netzteile (DC/DC-Wandler) Netzteile (DC/DC-Wandler) Nf-Verstärker Nf-Verstärker Filter Filter Digitaltechnik Digitaltechnik FPGA (XILINX, Altera) FPGA (XILINX, Altera) Microprozessor/-controller Microprozessor/-controller µP (6502, Z80, 80188) µP (6502, Z80, 80188) µC (8048, 8051, 68302, MPC860, MIPS, ARM) µC (8048, 8051, 68302, MPC860, MIPS, ARM) Peripherie Peripherie SRAM, SDRAM SRAM, SDRAM Serielle Controller (UART, HDLC) Serielle Controller (UART, HDLC) ISDN (Basic -, Primary Rate Controller) ISDN (Basic -, Primary Rate Controller) Modem (V.xx, SHDSL, ADSL) Modem (V.xx, SHDSL, ADSL) EMV EMV

7 Firmware - Entwicklungsschwerpunkte Sprachen Sprachen Assembler Assembler C (C++) C (C++) Betriebssysteme Betriebssysteme Proprietäre Multitasking-System Proprietäre Multitasking-System LINUX LINUX Anwendungen Anwendungen Steuerungsaufgaben Steuerungsaufgaben Kommunikationsprotokolle Kommunikationsprotokolle User Interfaces User Interfaces

8 Agenda Persönliches Persönliches Erfahrungen / Aufgabengebiete Erfahrungen / Aufgabengebiete Allgemeine Anforderungen Allgemeine Anforderungen Hardware-Entwicklung Hardware-Entwicklung Firmware-Entwicklung Firmware-Entwicklung

9 Ausbildungsstand der Mitarbeiter Tendenz: HTL fallend TUfallend FHsteigend

10 Entscheidungsgrundlagen für / gegen HTL-Absolventen In Zeiten von Arbeitskräfte-Mangel: In Zeiten von Arbeitskräfte-Mangel: keine (man nimmt was man bekommt) keine (man nimmt was man bekommt) In Zeiten von Arbeitsplatz-Mangel: In Zeiten von Arbeitsplatz-Mangel: keine Präferenz, sondern meist persönlicher Eindruck keine Präferenz, sondern meist persönlicher Eindruck aber: FH-Absolventen oft gleich teuer wie HTL- Absolventen! aber: FH-Absolventen oft gleich teuer wie HTL- Absolventen!

11 Einsatzgebiete

12 Einsatzgebiete Hardware Schaltungsentwicklung Schaltungsentwicklung analog analog digital digital µC µC Stromversorgung Stromversorgung … Bauteil-Evaluation (Studium, Test, Angebote einholen) Bauteil-Evaluation (Studium, Test, Angebote einholen) Prototypenaufbau Prototypenaufbau Simulation Simulation Test Test Hardware / Firmware - Integration Hardware / Firmware - Integration FPGA-Entwicklung (mit/ohne VHDL) FPGA-Entwicklung (mit/ohne VHDL) EMV – Messungen EMV – Messungen Klimatests Klimatests

13 Einsatzgebiete Firmware Klein-Controller Anwendungen Klein-Controller Anwendungen ohne Betriebssystem ohne Betriebssystem mit simplen Multi-Tasking-System mit simplen Multi-Tasking-System 90% Assembler / 10% C 90% Assembler / 10% C proprietäre Betriebssysteme proprietäre Betriebssysteme Message Oriented Multitasking Message Oriented Multitasking Datenkommunikation Datenkommunikation PPP,IP,UDP,TCP,FTP,Telnet, SNMP, … PPP,IP,UDP,TCP,FTP,Telnet, SNMP, … Sprachkommunikation Sprachkommunikation ISDN Basic / Primary Rate ISDN Basic / Primary Rate Steuerungsaufgaben Steuerungsaufgaben User Interfaces (seriell, menü-geführt) User Interfaces (seriell, menü-geführt) 1% Assembler / 99% C 1% Assembler / 99% C

14 Einsatzgebiete Firmware embedded Linux embedded Linux Driver Entwicklung (ADC, Tasten, LEDs, LCD, ISDN BRI/PRI) Driver Entwicklung (ADC, Tasten, LEDs, LCD, ISDN BRI/PRI) Sprach- / Datenkommunikation Sprach- / Datenkommunikation Steuerungsaufgaben Steuerungsaufgaben User Interfaces (LCD, Command Line, Web) User Interfaces (LCD, Command Line, Web) 100% C 100% C

15 Einsatzgebiete Software Linux Linux C, C++, Perl C, C++, Perl Netzmanagement Systeme Netzmanagement Systeme

16 Agenda Persönliches Persönliches Erfahrungen / Aufgabengebiete Erfahrungen / Aufgabengebiete Allgemeine Anforderungen Allgemeine Anforderungen Hardware-Entwicklung Hardware-Entwicklung Firmware-Entwicklung Firmware-Entwicklung

17 Allgemeine Anforderungen Soziale Kompetenzen Soziale Kompetenzen Kommunikationsfähigkeiten Kommunikationsfähigkeiten Lernbereitschaft Lernbereitschaft Informationsbeschaffung Informationsbeschaffung wo bekomme ich Informationen her? wo bekomme ich Informationen her? was muss ich neu machen / was gibt es schon? was muss ich neu machen / was gibt es schon? Qualitätsbewusstsein Qualitätsbewusstsein Übereinstimmung mit den Erwartungen des Kunden Übereinstimmung mit den Erwartungen des Kunden Überschreitung ist genauso schlecht wie Unterschreitung ! Überschreitung ist genauso schlecht wie Unterschreitung ! Englisch in Wort und Schrift Englisch in Wort und Schrift

18 Allgemeine Anforderungen Nachvollziehbarkeit Nachvollziehbarkeit als Dogma der Qualitätssicherung als Dogma der Qualitätssicherung als Kostenfaktor für Wartung/Erweiterungen als Kostenfaktor für Wartung/Erweiterungen Wiederverwendbarkeit Wiederverwendbarkeit enormes Einsparungspotential für Firmen enormes Einsparungspotential für Firmen -> Dokumentation !

19 Entwicklungsprozess System Requirements Specification System Design Hardware Requirements Specification Software Requirements Specification Hardware Design Prototyping Software Design Coding Software Integration Test System Integration System Test Serie Test Modul Test Test

20 Dokumente System Requirements (Pflichtenheft) System Requirements (Pflichtenheft) System Design Document System Design Document Hardware Design Hardware Design Software Design Software Design Test Specification Test Specification Test Results Test Results

21 Fehlerbehebungskosten Man/Hours Syst. Specs Syst. Design Coding SW Specs SW Design Syst. Integ. Syst. Tests Operation

22 Qualitätsmanagement in den meisten Firmen vorhanden in den meisten Firmen vorhanden Die acht Grundsätze des Qualitätsmanagements (ISO9000:2000) : Die acht Grundsätze des Qualitätsmanagements (ISO9000:2000) : Kundenorientierung Kundenorientierung Verantwortlichkeit der Führung Verantwortlichkeit der Führung Einbeziehung der beteiligten Personen Einbeziehung der beteiligten Personen Prozessorientierter Ansatz Prozessorientierter Ansatz Systemorientierter Managementansatz Systemorientierter Managementansatz Kontinuierliche Verbesserung Kontinuierliche Verbesserung Sachbezogener Entscheidungsfindungsansatz Sachbezogener Entscheidungsfindungsansatz Lieferantenbeziehungen zum gegenseitigen Nutzen Lieferantenbeziehungen zum gegenseitigen Nutzen

23 Qualitätsmanagement Hauptkapiteln der ISO9001: Hauptkapiteln der ISO9001: Vorwort / Allgemeines Vorwort / Allgemeines Qualitätsmanagementsystem (allgem. Anforderungen, dokumentierte Anforderungen, QM-Handbuch, Lenkung von Dokumenten, Lenkung von Aufzeichnungen) Qualitätsmanagementsystem (allgem. Anforderungen, dokumentierte Anforderungen, QM-Handbuch, Lenkung von Dokumenten, Lenkung von Aufzeichnungen) Verantwortung der Leitung Verantwortung der Leitung Management von Ressourcen Management von Ressourcen Produktrealisierung Produktrealisierung Messung, Analyse und Verbesserung Messung, Analyse und Verbesserung

24 Qualitätsmanagement-Prozess Ständige Verbesserung des Qualitätsmanagementsystems Verantwortung der Leitung Messung, Analyse und Verbesserungen Management von Ressourcen Produkt- realisierung Produkt Anforde- rungen Kunden Zufrieden- heit EingabeErgebnis

25 QM: Produktrealisierung Planung der Produktrealisierung Planung der Produktrealisierung Kundenbezogene Prozesse Kundenbezogene Prozesse Entwicklung Entwicklung Beschaffung Beschaffung Produktion und Dienstleistungserbringung Produktion und Dienstleistungserbringung Lenkung von Überwachungs- und Messmitteln Lenkung von Überwachungs- und Messmitteln

26 QM: Entwicklung Entwicklungsplanung Entwicklungsplanung Milestones mit angemessener Bewertung, Verifizierung und Validierung Milestones mit angemessener Bewertung, Verifizierung und Validierung Entwicklungseingaben Entwicklungseingaben Produktanforderungen ermittelt und aufgezeichnet Produktanforderungen ermittelt und aufgezeichnet Entwicklungsergebnisse Entwicklungsergebnisse in einer Form bereitgestellt, die deren Verifizierung ggü. Entwicklungseingaben ermöglicht in einer Form bereitgestellt, die deren Verifizierung ggü. Entwicklungseingaben ermöglicht Entwicklungsbewertung Entwicklungsbewertung systematische Entwicklungsbewertungen gemäß Entwicklungsplanung systematische Entwicklungsbewertungen gemäß Entwicklungsplanung

27 QM: Entwickung Entwicklungsverifizierung Entwicklungsverifizierung Entwicklungsergebnisse = Entwicklungsvorgaben? Entwicklungsergebnisse = Entwicklungsvorgaben? Entwicklungsvalidierung Entwicklungsvalidierung ist das resultierende Produkt in der Lage, die Anforderungen für die festgelegte Anwendung zu erfüllen ist das resultierende Produkt in der Lage, die Anforderungen für die festgelegte Anwendung zu erfüllen Lenkung von Entwicklungsänderungen Lenkung von Entwicklungsänderungen Änderungen müssen gekennzeichnet und aufgezeichnet werden Änderungen müssen gekennzeichnet und aufgezeichnet werden

28 Projektanforderungen an Entwicklung Anfrage Anfrage Machbarkeitsanalyse realisierbar? Machbarkeitsanalyse realisierbar? Grobkostenanschätzung was kostet es? Grobkostenanschätzung was kostet es? Grobplanung wann fertig? Grobplanung wann fertig? Durchführung Durchführung Terminplan Terminplan Kosten Kosten Reporting Reporting Ende Ende Produktionsüberleitung Produktionsüberleitung Wiederverwendbarkeit !!! Wiederverwendbarkeit !!! Nachvollziehbarkeit !!! Nachvollziehbarkeit !!!

29 Projektmanagement Know-How Projekt Struktur Plan (PSP) Projekt Struktur Plan (PSP) Kritischer Pfad Kritischer Pfad Gantt-Diagramm (Balkendiagramm) Gantt-Diagramm (Balkendiagramm) MS-Project MS-Project Kostenerfassung Kostenerfassung

30 Agenda Persönliches Persönliches Erfahrungen / Aufgabengebiete Erfahrungen / Aufgabengebiete Allgemeine Anforderungen Allgemeine Anforderungen Hardware-Entwicklung Hardware-Entwicklung Firmware-Entwicklung Firmware-Entwicklung

31 Hardware-Entwicklung aktuelle Technologien aktuelle Technologien Schaltungseingabe / Simulation Schaltungseingabe / Simulation EMV EMV Sicherheit Sicherheit Layout Layout Testbarkeit Testbarkeit

32 aktuelle Technologien Fertigungstechnologie: Fertigungstechnologie: in Europa wenn möglich 100% SMT in Europa wenn möglich 100% SMT in Asien oft herkömmlich / bedrahtet billiger in Asien oft herkömmlich / bedrahtet billiger 32 Bit Microcontroller 32 Bit Microcontroller ASICs werden durch FPGAs verdrängt ASICs werden durch FPGAs verdrängt Ethernet auch in Branchen-Fremden Bereichen Ethernet auch in Branchen-Fremden Bereichen

33 Mikrocontroller Jährliches Wachstum (2008): Jährliches Wachstum (2008): 8 Bit- 5% 8 Bit- 5% 16 Bit0 16 Bit0 32 Bit+ 10 % 32 Bit+ 10 % Key Driving Factors: Key Driving Factors: Automotive Industry Automotive Industry Identification and Security Market Identification and Security Market DSP-fähige Controller für Consumer Market DSP-fähige Controller für Consumer Market möglichst geringer Stromverbrauch möglichst geringer Stromverbrauch

34 Marktanteile Mikrocontroller

35 Mikrocontroller ARM ARM immer mehr in Verwendung immer mehr in Verwendung riesige Anzahl von verschiedenen Produkten und Tools riesige Anzahl von verschiedenen Produkten und Tools verwendet in Mobiltelefonen, PDAs, Routern – z.B. iPod, iPhone, iPad verwendet in Mobiltelefonen, PDAs, Routern – z.B. iPod, iPhone, iPad von unzähligen Herstellern lizenziert: von unzähligen Herstellern lizenziert:

36 Mikrocontroller MIPS MIPS verwendet in Cisco Routern, Sony und Nintendo Spielkonsolen, Fritz!Box, Satelitenreceivern verwendet in Cisco Routern, Sony und Nintendo Spielkonsolen, Fritz!Box, Satelitenreceivern z.B. Infineon INCA-IP2 für VoIP Endgeräte z.B. Infineon INCA-IP2 für VoIP Endgeräte ColdFire ColdFire abgeleitet von abgeleitet von verwendet in d-box, Siemens Nebenstellenanlagen (HiPath) und Novomatic Spielautomaten verwendet in d-box, Siemens Nebenstellenanlagen (HiPath) und Novomatic Spielautomaten

37 Microcontroller Blackfin Blackfin 32 Bit RISC + 16 Bit DSP 32 Bit RISC + 16 Bit DSP verwendet u.a. in digitalen Foto- und Filmkameras verwendet u.a. in digitalen Foto- und Filmkameras PowerPC PowerPC PowerQUICC: für Kommunikationsanwendungen das Beste am Markt PowerQUICC: für Kommunikationsanwendungen das Beste am Markt noch immer sehr weit verbreitet noch immer sehr weit verbreitet vor allem bei Weiterentwicklungen von bestehenden Produkten vor allem bei Weiterentwicklungen von bestehenden Produkten für Neuentwicklungen immer seltener für Neuentwicklungen immer seltener

38 Soft-Cores für FPGAs XILINX XILINX 8051, 68HC05, 68HC08, 68HC11, PIC, 68000, 80186, PowerPC, TMS , 68HC05, 68HC08, 68HC11, PIC, 68000, 80186, PowerPC, TMS32025 Picoblaze / Microblaze Picoblaze / Microblaze 8 Bit / 32 Bit Controller 8 Bit / 32 Bit Controller flexibel konfigurierbar flexibel konfigurierbar Altera Altera ARM Cortex M1, 8051, PIC, 68HC11, Z80, 68000, 80186, ColdFire ARM Cortex M1, 8051, PIC, 68HC11, Z80, 68000, 80186, ColdFire Nios II Nios II 32 Bit RISC 32 Bit RISC flexibel konfigurierbar flexibel konfigurierbar

39 Field Programmable Gate Array FPGA 2010 starten ~ neue Designs weltweit 2010 starten ~ neue Designs weltweit Hersteller: Hersteller: XILINX XILINX ALTERA ALTERA VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language ) VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language ) wird bei vielen Firmen ausschließlich verwendet wird bei vielen Firmen ausschließlich verwendet Schaltungseingabe immer seltener Schaltungseingabe immer seltener Design Rules Design Rules Synchrone Designs !!! Synchrone Designs !!! asynchrone Designs sind nicht reproduzierbar und abhängig von FPGA Geschwindigkeit asynchrone Designs sind nicht reproduzierbar und abhängig von FPGA Geschwindigkeit Intellectual Properties Intellectual Properties sehr viele Funktionsblöcke / ICs als fertiges Design verfügbar sehr viele Funktionsblöcke / ICs als fertiges Design verfügbar

40 VHDL Beispiel: D-Flipflop (behavioural) synthetisierbar ENTITY DFlipflop IS PORT( D,Clk, nResetAsync: IN Bit; Q: OUT Bit ); END DFlipflop; ARCHITECTURE Behav OF DFlipflop IS BEGIN PROCESS(Clk,nResetAsync) BEGIN IF nResetAsync = '0' THEN Q <= '0'; ELSIF Clk'EVENT AND Clk = '1' THEN Q <= D; END IF; END PROCESS; END Behav;

41 Complex Programmable Logic Device CPLD Hersteller: Hersteller: XILINX XILINX ALTERA ALTERA im Vergleich zu FPGA im Vergleich zu FPGA exakt bestimmbare Durchlaufzeit exakt bestimmbare Durchlaufzeit muss nicht bei jedem Start neu geladen werden muss nicht bei jedem Start neu geladen werden kein externer Speicher kein externer Speicher vor allem für die Lösung komplexer, paralleler kombinatorischer AND/OR-Logik vor allem für die Lösung komplexer, paralleler kombinatorischer AND/OR-Logik pro Ein- bzw. Ausgabepins meist nur ein einziges Flipflop als Register zur Verfügung pro Ein- bzw. Ausgabepins meist nur ein einziges Flipflop als Register zur Verfügung

42 Schaltungseingabe Marktanteile Layout-Systeme: Marktanteile Layout-Systeme: Mentor Graphics: PADS / Expedition (35-40%) Mentor Graphics: PADS / Expedition (35-40%) Cadence: Allegro/OrCAD (35-40%) Cadence: Allegro/OrCAD (35-40%) Zuken: CADSTART (10%) Zuken: CADSTART (10%) Altium: Designer (5%) Altium: Designer (5%) Bevorzugtes Tool für Schaltungseingabe: Bevorzugtes Tool für Schaltungseingabe: Mentor Graphics – DxDesigner Mentor Graphics – DxDesigner für alle Layoutsysteme geeignet für alle Layoutsysteme geeignet Ergänzende Informationen für Layout: Ergänzende Informationen für Layout: geometrisches Aussehen (z.B. Breite der Leiterbahn, Abstand zu anderen Leiterbahnen) geometrisches Aussehen (z.B. Breite der Leiterbahn, Abstand zu anderen Leiterbahnen) elektrische Verhalten (z.B. Verzögerung, Wellenwiderstand, Übersprechgrenzen, differentielle Leitungen). elektrische Verhalten (z.B. Verzögerung, Wellenwiderstand, Übersprechgrenzen, differentielle Leitungen).

43 Simulation analoge Simulation analoge Simulation SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) PSpice (Cadence) PSpice (Cadence) Simulation von Schaltungsteilen Simulation von Schaltungsteilen HyperLynx (Mentor Graphics) HyperLynx (Mentor Graphics) Simulation des gesamten Layouts Simulation des gesamten Layouts digitale Simulation digitale Simulation für VHDL basierende Designs für VHDL basierende Designs ModelSim ModelSim

44 Elektromagnetische Verträglichkeit Störaussendung Störaussendung Störfestigkeit Störfestigkeit wesentlicher Kostenfaktor, wenn nicht bereits beim Design berücksichtigt wesentlicher Kostenfaktor, wenn nicht bereits beim Design berücksichtigt Bandbreitenbegrenzung Bandbreitenbegrenzung lokale Entstörung (meist mit RC Gliedern möglich) lokale Entstörung (meist mit RC Gliedern möglich) EMV-gerechtes Platinenlayout (Wellenwiderstand, Masseflächen) EMV-gerechtes Platinenlayout (Wellenwiderstand, Masseflächen) fehlertolerante Software fehlertolerante Software für CE notwendig für CE notwendig

45 Störfestigkeit EN /2 Gehäuse Gehäuse Magnetfeld mit energietechnischer Frequenz Magnetfeld mit energietechnischer Frequenz 50/60Hz, 30A/m 50/60Hz, 30A/m Elektromagnetisches HF-Feld Elektromagnetisches HF-Feld MHz, 10V/m, 80% AM 1kHz MHz, 10V/m, 80% AM 1kHz Entladung statischer Elektrizität Entladung statischer Elektrizität Kontaktentladung (±4kV) Kontaktentladung (±4kV) Luftentladung (±8kV) Luftentladung (±8kV)

46 Störfestigkeit EN /2 Signal- und Steuerleitungen Signal- und Steuerleitungen Hochfrequenz, asymmetrisch Hochfrequenz, asymmetrisch 0,15-80MHz, 10V, 80% AM 1kHz 0,15-80MHz, 10V, 80% AM 1kHz Schnelle Transienten Schnelle Transienten ±1kV, 5/50ns, 5kHz Wiederholfrequenz ±1kV, 5/50ns, 5kHz Wiederholfrequenz Stoßspannungen unsymmetrisch Stoßspannungen unsymmetrisch 1,2/50µs, ±1kV 1,2/50µs, ±1kV Gleichstrom-Netzein- und ausgänge Gleichstrom-Netzein- und ausgänge Hochfrequenz, asymmetrisch Hochfrequenz, asymmetrisch 0,15-80MHz, 10V, 80% AM 1kHz 0,15-80MHz, 10V, 80% AM 1kHz Schnelle Transienten Schnelle Transienten ±2kV, 5/50ns, 5kHz Wiederholfrequenz ±2kV, 5/50ns, 5kHz Wiederholfrequenz Stoßspannungen unsymmetrisch/symmetrisch Stoßspannungen unsymmetrisch/symmetrisch 1,2/50µs, ±0,5kV 1,2/50µs, ±0,5kV

47 Störfestigkeit EN /2 Wechselstromstrom-Netzein- und ausgänge Wechselstromstrom-Netzein- und ausgänge Hochfrequenz, asymmetrisch Hochfrequenz, asymmetrisch 0,15-80MHz, 10V, 80% AM 1kHz 0,15-80MHz, 10V, 80% AM 1kHz Schnelle Transienten Schnelle Transienten ±2kV, 5/50ns, 5kHz Wiederholfrequenz ±2kV, 5/50ns, 5kHz Wiederholfrequenz Stoßspannungen Stoßspannungen 1,2/50µs, ±2kV unsymmetrisch, ±1kV symmetrisch 1,2/50µs, ±2kV unsymmetrisch, ±1kV symmetrisch Spannungseinbrüche Spannungseinbrüche 30%, 0,5 Perioden / 60% 5 Perioden 30%, 0,5 Perioden / 60% 5 Perioden Spannungsunterbrechungen Spannungsunterbrechungen >95%, 250 Perioden >95%, 250 Perioden Funktionserdeanschlüsse Funktionserdeanschlüsse Hochfrequenz, asymmetrisch Hochfrequenz, asymmetrisch 0,15-80MHz, 10V, 80% AM 1kHz 0,15-80MHz, 10V, 80% AM 1kHz Schnelle Transienten Schnelle Transienten ±1kV, 5/50ns, 5kHz Wiederholfrequenz ±1kV, 5/50ns, 5kHz Wiederholfrequenz

48 Störaussendung EN /4 Gehäuse Gehäuse Freifeldmessung oder Absorberkammer Freifeldmessung oder Absorberkammer 30 – 1000MHz 30 – 1000MHz Leitungsgebunde Störaussendung Leitungsgebunde Störaussendung Niederspannungs-Wechselspannungs- Stromversorgungsanschluss Niederspannungs-Wechselspannungs- Stromversorgungsanschluss Telekommunikationsanschluss Telekommunikationsanschluss Netzanschluss Netzanschluss 0,15 – 30MHz 0,15 – 30MHz

49 Sicherheit EN Low Voltage Directive EN Low Voltage Directive Sicherheit von Einrichtungen der Informationstechnik Sicherheit von Einrichtungen der Informationstechnik Verringerung von Gefahren durch: Verringerung von Gefahren durch: elektrischem Schlag (Spannungen > 60V DC) elektrischem Schlag (Spannungen > 60V DC) Energie (Verbrennungen, Lichtbögen, Versprühen von Metallpartikel) Energie (Verbrennungen, Lichtbögen, Versprühen von Metallpartikel) Brand Brand Hitze (Verbrennungen, Schwächung der Isolierung) Hitze (Verbrennungen, Schwächung der Isolierung) mechanischer Art (scharfe Kanten, bewegliche Teile) mechanischer Art (scharfe Kanten, bewegliche Teile) Strahlung Strahlung chemischer Art (Kontakt oder Einatmung) chemischer Art (Kontakt oder Einatmung) EN EN Medizinische elektrische Geräte Medizinische elektrische Geräte für CE notwendig für CE notwendig

50 Layout meist nicht vom Entwickler gemacht meist nicht vom Entwickler gemacht aber: Entwickler muss Richtlinien erstellen und kontrollieren aber: Entwickler muss Richtlinien erstellen und kontrollieren Platzierung Platzierung EMV EMV Sicherheit Sicherheit Mechanik Mechanik Verbindungen Verbindungen

51 Testbarkeit Hardware muss so gebaut sein, dass sie in Produktion kostengünstig getestet werden kann Hardware muss so gebaut sein, dass sie in Produktion kostengünstig getestet werden kann 0,80 / Minute Nicht-Techniker 0,80 / Minute Nicht-Techniker 1,00 / MinuteTechniker 1,00 / MinuteTechniker In-Circuit-Test In-Circuit-Test benötigt Nadeladapter benötigt Nadeladapter sehr teuer in der Herstellung (-> bei großen Stückzahlen) sehr teuer in der Herstellung (-> bei großen Stückzahlen) Testpunkte im Layout (oft Platzmangel) Testpunkte im Layout (oft Platzmangel) Boundary Scan Tests Boundary Scan Tests BSDL (Boundary Scan Description Language) BSDL (Boundary Scan Description Language) definiert Test Access Port (TAP) JTAG-Standard IEEE definiert Test Access Port (TAP) JTAG als Test-Interface JTAG als Test-Interface zum Debuggen von Microcontrollern zum Debuggen von Microcontrollern JTAG als Programmier-Interface JTAG als Programmier-Interface zum Programmieren von Flash, CPLD, FPGA zum Programmieren von Flash, CPLD, FPGA

52 Agenda Persönliches Persönliches Erfahrungen / Aufgabengebiete Erfahrungen / Aufgabengebiete Allgemeine Anforderungen Allgemeine Anforderungen Hardware-Entwicklung Hardware-Entwicklung Firmware-Entwicklung Firmware-Entwicklung

53 Programmiersprachen Assembler Assembler vor allem bei kleinen Mikrocontrollern (z.B. 8051) für zeitkritische Dinge notwendig vor allem bei kleinen Mikrocontrollern (z.B. 8051) für zeitkritische Dinge notwendig C 99% der Anwendungen 99% der Anwendungen C++ C++ meist nur für Geräte mit graphischem Display meist nur für Geräte mit graphischem Display erheblich größerer Speicherbedarf! erheblich größerer Speicherbedarf! Know-How in objekt-orientierter Programmierung wenig verbreitet Know-How in objekt-orientierter Programmierung wenig verbreitet JAVA JAVA in Zukunft auch für embedded Anwendungen in Zukunft auch für embedded Anwendungen

54 weitere Anforderungen XML (Extensible Markup Language) XML (Extensible Markup Language) Standard zur Darstellung / zum Austausch von Daten Standard zur Darstellung / zum Austausch von Daten HTML HTML viele Geräte besitzen ein Web-Server für die Konfiguration und zur Status-Anzeige viele Geräte besitzen ein Web-Server für die Konfiguration und zur Status-Anzeige JAVA-Scripts JAVA-Scripts Common Gateway Interface (CGI) Common Gateway Interface (CGI)

55 weitere Anforderungen Strukturierte Programmierung Strukturierte Programmierung minimale strukturelle Komplexität minimale strukturelle Komplexität angemessene kleine Module angemessene kleine Module Zusammenwirken zwischen den Modulen eindeutig Zusammenwirken zwischen den Modulen eindeutig Defensive Programmierung Defensive Programmierung Anormale Abläufe bzw. Datenwerte aufdecken und darauf reagieren Anormale Abläufe bzw. Datenwerte aufdecken und darauf reagieren Wiederverwendbarkeit Wiederverwendbarkeit Dokumentation Dokumentation Libraries erstellen und verwenden Libraries erstellen und verwenden

56 Entwicklungsumgebungen KEIL KEIL sehr häufig in Verwendung sehr häufig in Verwendung der Standard für 8051 der Standard für 8051 für ARM, C166 für ARM, C166 CodeWarrior CodeWarrior alle möglichen Freescale Produkte alle möglichen Freescale Produkte Hitex (HiTop) Hitex (HiTop) 8051, C166, ARM 8051, C166, ARM Wind River Wind River

57 Entwicklungsumgebungen Eclipse Eclipse in vielen Firmen verwendet in vielen Firmen verwendet gratis gratis für Windows und Linux für Windows und Linux vor allem für JAVA, aber auch C/C++ vor allem für JAVA, aber auch C/C++ unzählige Plug-Ins (Grafik, Subversion, …) unzählige Plug-Ins (Grafik, Subversion, …)

58 Versionskontrollsysteme unerlässlich bei Projekten mit mehreren Entwicklern unerlässlich bei Projekten mit mehreren Entwicklern hauptsächlich open source Systeme hauptsächlich open source Systeme CVS CVS (Concurrent Versions System) Subversion (SVN) – derzeit Standard Proprietäre Systeme Visual Source Safe (VSS) - Microsoft Clear Case - Rational

59 Build-Systeme make make absolut notwendiges Know-How ! absolut notwendiges Know-How ! Script Sprachen Script Sprachen ANT (Eclipse) ANT (Eclipse) Perl Perl Python Python

60 embedded Betriebssysteme Marktanteile (Stand 2007) Marktanteile (Stand 2007) 2009: Wind River (VxWorks), der größte Hersteller von kommerziellen Betriebssystemen ist Marktführer im Bereich embedded LINUX !

61 kommerzielle Betriebssysteme bei Real-Time Anwendungen bei Real-Time Anwendungen Safety-Standard zertifiziert Safety-Standard zertifiziert Kommunikations- und Graphik-Pakete Kommunikations- und Graphik-Pakete Produkte: Produkte: VxWorks / Wind River VxWorks / Wind River Green Hills Green Hills QNX QNX

62 embedded LINUX Anforderungen Ausgangsbasis Board Support Package des Microcontroller-Herstellers Ausgangsbasis Board Support Package des Microcontroller-Herstellers Device-Driver (Tasten, LEDs, LCD-Displays, Ein-Ausgänge, ….) Device-Driver (Tasten, LEDs, LCD-Displays, Ein-Ausgänge, ….) für Applikations-Entwicklung: für Applikations-Entwicklung: Threads Threads Inter Process Communication (IPC) Inter Process Communication (IPC) Messaging, Shared Memory, Semaphores, Pipes Messaging, Shared Memory, Semaphores, Pipes

63 Threads Beispiel: Beispiel: Modul wartet auf mehrere Ereignisse gleichzeitig Modul wartet auf mehrere Ereignisse gleichzeitig einer Eingabe über die Tastatur einer Eingabe über die Tastatur dem Empfang einer Message von einem anderen Modul dem Empfang einer Message von einem anderen Modul dem Empfang eines Paketes über das Netzwerk dem Empfang eines Paketes über das Netzwerk auf ein periodisches Timeout auf ein periodisches Timeout

64 Applikations-Know-How Kommunikationsprotokolle Kommunikationsprotokolle IP, UDP, TCP, Telnet, FTP, TFTP, …… IP, UDP, TCP, Telnet, FTP, TFTP, …… Schnittstellen Schnittstellen Ethernet, USB, Seriell Ethernet, USB, Seriell

65 Fragen, Kommentare?


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