1/2 - 2008 Elektronik Industrie

EI_Titel 29.01.2008 14:27 Uhr Seite 1

Februar 2008 branchenorientierte applikationen für elektronik-entwickler

39. JAHRGANG 14,00 € unverbindliche Preisempfehlung

Nr.1/2 D 19067 9 JAHRGANG 39. Was Entwickler wissen müssen!

www.elektronik-industrie.de 1/2 - 2008 elektronik industrie

BESUCHEN EMV 2008 SIE UNS: Stand-Nr.: Embedded World CCD-320 Halle 10.0 Stand: 10-406 EMBEDDED SYSTEME Embedded-Systeme, Programmierbare Logik, Labormesstechnik, Kfz-Elektronik Neues vom PowerPC ÿ 24 UNIT Testing neu formuliert ÿ 40 Flexible BIOS- Konfiguration ÿ 44 PROGRAMMIERBARE LOGIK Abgleich der Pin-Belegung ÿ 83 Mikrocontroller-Design inin FPGAsFPGAs ÿ 86

LABOR- MESSTECHNIK Oszilloskope: Warum analog? ÿ 56 Signalintegrietätsanalyse

und Compliance Testing ÿ 60 www.elektronik-industrie.de www.automobil-elektronik.de 2008 MESSE AUTOMOBIL ELEKTRONIK SPEZIAL KFZ-ELEKTRONIK EMV 2008 DÜSSELDORF Eine Sonderausgabe der Fachmagazine elektronik industrie und AUTOMOBIL ELEKTRONIK Mikrocontroller steuern AutoSar Demonstrator ÿ 90 ININ DIESERDIESER AUSGABE ˘ TITELSTORY: ÿ erfolgsmedien für experten Ethernet für „Grenzenlose Verbindung“ 22 Entdecken Sie weitere interessante Artikel und News zum Thema auf all-electronics.de!

Hier klicken & informieren! Wir messen die Performance von Mobilgeräten in ␮A und MHz. Bei Handheld-Entwicklungen gilt, analog is everywhere.

ADI Produkte, optimiert für Handheld-Entwicklungen Anwendungsoptimierte ICs vereinfachen und

Klasse-D-Verstärker SSM2301 Geringe EMI, niedrige THD beschleunigen Ihre Entwicklung

Audio Mikrofon-Vorverstärker AD8692 0,003% THD + N Handheld-Entwicklungen sind anspruchsvoll und müssen bei ständig steigenden Anforderungen an die Leistungskriterien wie Verstärker für Erstklassige THD in Low-Voltage- SSM2211 Lautsprecher u. Kopfhörer Anwendungen geringer Stromverbrauch, kleine Gehäuseabmessungen und Treiber für Motorspulen im attraktiver Preis erfüllen. Außerdem müssen die Geräte sehr schnell Kamera-Linsentreiber AD5821, AD5398 WLCSP- und LFCSP-Gehäuse auf den Markt kommen und verlangen ICs eines Herstellers, dem Imaging 65MSample/s LVDS, AFE, 25mm2 Digitalkamera AD9970 Sie vertrauen können. Kurzum – Sie brauchen Analog Devices. Gehäuse Bewegungs- iMEMS®-Bewegungs Low-g Beschleunigungssensoren ADXL32x, ADXL330 • ICs von Analog Devices liefern industrieweit führende erkennung sensoren für 2- und 3-Achsen Performance und einen hohen Nutzen bezüglich Stromverbrauch, Flash-Treiber f. Weiße 500mA programmierbare ADP1653 LEDs Stromspitze Verarbeitungsgeschwindigkeit und Platzbedarf. Diese Leistung 600mA, 3MHz, synchron 95% Eigenschaften sind die Grundlage für eine hohe Video- und Schaltregler ADP2102 Wirkungsgrad Audio-Qualität sowie für einen optimalen Empfang – Kapazitäts/Digital- AD7142, AD7143, Adaptive Anpassung an Touch-Control Leistungsmerkmale, die für mehr Freude am Produkt sorgen. Wandler AD7147 Umweltbedingungen 1080i an 1,8V einfacher HDMI-Schnittstelle AD9387NK • Unser breit gefächertes Portfolio an anwendungsoptimierten Versorgungs spannung Blackfin®-Prozessoren und Analog-ICs weisen geschickt TV-Tuner f. Mobilgeräte ITD2010 Low-Power, Einchip-Lösung integrierte Funktionen auf und enthalten zahlreiche

Low-Power, Oversampling für alle Systemfunktionen auf ihrem Chip – Leistungsmerkmale, die den Video Video-Encoder ADV7390 Standards Platzbedarf, die Kosten und den Stromverbrauch minimieren und Integrierte Ladungspumpe und Video-Filter/Buffer ADA4431-1 zugleich die Entwicklung vereinfachen. Last-Erkennung Video- ADA4853-1 Ultra-Low-Power-Mode Für mehr Informationen über unsere ICs, die auf Digitalkameras, Operationsverstärker tragbare Media-Player, Mobiltelefone und andere Mobilgeräte optimiert SoftFone® 3G Für W-CDMA und TD-SCDMA- AD6902, AD6903 Basisband-Prozessoren Standards sind, besuchen Sie bitte www.analog.com/HandheldDesignICs-EU. SoftFone GPRS/EDGE DSP, Analog, Audio, Power- AD6900, AD6722 Drahtlose Basisband-Prozessoren Management Kommunikation Othello® 3G Radio- CMOS-Direct-Conversion- AD6551 Transceiver Architektur Othello® GPRS/EDGE Direct-Conversion-Architektur f. AD6548, AD6546 Radio-Transceiver Low-Cost

www.analog.com/HandheldDesignICs-EU Tel: +49 (89) 76903-0 E-mail: [email protected] © 2007 Analog Devices,Inc. Hier erwähnte Produkt- und Unternehmensnamen sind Warenzeichen oder Markennamen ihrer jeweiligen Eigentümer.

0031_EI_36_49463.indd31_EI_36_49463.indd 1 229.08.20079.08.2007 118:08:218:08:21 UhrUhr Editorial 29.01.2008 16:17 Uhr Seite 3

Warum FEBRUAR 2008 < EDITORIAL kapazitive

Embedded Systems und EMV Tasten von

Dipl.-Ing. Alfred Vollmer YouTube und die Redakteur Embedded-Welt

Deutschlands Elektronik-Industrielandschaft hat sich in den letzten 30 Jahren stark verändert: Während damals die Consumer- Märkte dominierten,gibt es heute nur noch zwei wesentliche Säu- len: Die Automobil-Elektronik und das, was wir mit dem nicht besonders eleganten,aber dafür bestens bekannten und gut ein- geführten Begriff „Embedded-Elektronik“ einfach am besten be- schreiben können. Wir alle wissen,dass die Embedded-Elektronik mittlerweile praktisch überall zu finden ist: von der Waschmaschine bis zur Büro- beleuchtung, von der Maschinensteuerung bis zum Computer- tomographen etc. Eigentlich hat sich an der klassischen Aufgabenstellung von Embedded-Systemen über all die Jahre hinweg praktisch nichts geändert,denn stets heißt es,Eingangs- größen zu verarbeiten und am Ausgang entsprechende (An- steuerungs-)Signale zur Verfügung zu stellen, wobei zugegebe- nermaßen die Komplexität derartiger Systeme gewaltig zugenommen hat. Video Dennoch hat die Internet-Revolution auch im Embedded- Bereich tiefe Spuren hinterlassen.Ich meine dabei nicht die Steue- rung über IP-Netzwerke und auch nicht den allgegenwärtigen Ether- net-Anschluss,sondern das Medium Video.Die Selbstverständlichkeit, mit der wir einen der momentan knapp 60 Millionen You-Tube- Clips (oder den Link darauf) per E-Mail erhalten, prägt auch unseren Alltag inklusive Arbeitswelt. Die intellektuelle Qualität dieser Clips, die bereits im Jahr 2006 für 10 % des Datenverkehrs im Internet sorgten,wollen wir hier allerdings nicht erörtern. Dennoch sind Video-Clips jetzt all- gegenwärtig und ganz normal geworden, und in so mancher Maschinensteuerung erläutert bereits ein Video-Clip oder eine Com- putervideo-Animation weitere Bedienschritte,denn schließlich ist Ī 10 Jahre Erfahrungsvorsprung auch der Flash-Speicherplatz relativ erschwinglich geworden. Ī Grenzenlos neue Designs Konfigurierbare Eines ist jedoch klar:Der Rechenaufwand nimmt durch die Vi- Cores deos zu und ein wesentlicher Aspekt ist die Formatwandlung Ī Perfektes Preis-/ bzw.Anpassung zwischen Videoquelle und Display (siehe auch S. 26). Leistungsverhältnis Da das Zusatz-Feature „Video“ auf Dauer (fast) nichts zusätzlich kosten darf, verändert sich auch die IP-Welt, so dass neben den Ī Anwendungsnahe Produkte für die Steuerungsaufgaben genutzten altbekannten ARM- und Ī Robust und verschleißfrei MIPS-Cores bald auch konfigurierbare Cores aus dem Hause ARC in Embedded-Systemen Einzug finden dürften,die ein besonders Ī Einfaches und schnelles flexibles Handling großer Datenmengen (hier:Video) ermöglichen. Design-In Und wenn dann erst einmal ein konfigurierbarer Core im System ist, dann eröffnen sich noch ganz neue Einsatzmöglichkeiten.

Dipl.-Ing. Alfred Vollmer Redaktion elektronik industrie

PS:Besuchen Sie uns auf der Embedded World in Nürnberg am Stand 10/406 bzw. auf der EMV in Düsseldorf am Stand CCD-320! Channel Microelectronic GmbH

˘ Schreiben Sie uns Ihre Meinung: [email protected] Alleenstr. 29 / 3 73730 Esslingen Tel.: 0711/ 93 07 21 30 Fax: 0711/ 93 07 21 40 http://www.channel-microelectronic.de elektronik industrie 1/2 - 2008 [email protected]

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elektronik industrie

INHALT1-2/08

branchenorientierte applikationen für elektronik-entwickler 20 Gastkommentar: Herausforderungen und Trends beim 39. JAHRGANG 14,00 € unverbindliche Preisempfehlung D 19067 Power Management portabler Geräte Was Entwickler wissen müssen! 96 High Tech Toys: Sehen, was los ist auf Kurzwelle – www.elektronik-industrie.de 1/2 - 2008 anklicken und hören BESUCHEN EMV 2008 SIE UNS: Stand-Nr.: Embedded World CCD-320 Halle 10.0 Stand: 10-406 EMBEDDEDEMBEDDED SYSTEME Neues vomvom PowerPCPowerPC ÿ 24 UNITUNIT TestingTesting neu formuliertformuliert ÿ 40 FlexibleFlexible BIOS-BIOS- KonfigurationKonfiguration ÿ 44 PROGRAMMIERBAREPROGRAMMIERBARE LOGIKLOGIK Abgleich der Pin-BelegungPin-Belegung ÿ 83 Mikrocontroller-DesignMikrocontroller-Design EMBEDDED SYSTEME inin FPGAsFPGAs ÿ 86

22 TITELSTORY: Grenzenlose Verbindung

LABOR-LABOR- MESSTECHNIKMESSTECHNIK Oszilloskope:Oszilloskope: WarumWarum analog? ÿ 56 24 Junger Wein in alten Schläuchen: Neues vom PowerPC SignalintegrietätsanalyseSignalintegrietätsanalyse und ComplianceCompliance TestingTesting ÿ 60 www.elektronik-industrie.de www.automobil-elektronik.de 2008 MESSE AUTOMOBIL ELEKTRONIK SPEZIAL KFZ-ELEKTRONIKKFZ-ELEKTRONIK EMV 2008 DÜSSELDORF Eine Sonderausgabe der Fachmagazine elektronik industrie und AUTOMOBIL ELEKTRONIK MikrocontrollerMikrocontroller steuern ÿ 90 26 Intelligente Mittler zwischen Videoquellen und Displays AutoSarAutoSar DemonstratorDemonstrator ININ DIESERDIESER AUSGABE

˘ TITELSTORY: ÿ 22 erfolgsmedien für experten Ethernet für „Grenzenlose Verbindung“ 28 Peripheriefunktionen in den STM32-Mikrocontrollern 32 Verbesserte Videocodierung mithilfe von DSPs 36 XE166-Mikrocontroller bieten 80 MIPS und 768 KByte Flashspeicher AKTUELL / MÄRKTE - TECHNOLOGIEN 40 UNIT Testing neu formuliert 3 Editorial: Embedded Systems und EMV – 44 Flexible BIOS Konfigurationen YouTube und die Embedded-Welt 46 SoCs erfordern optimierte Debug-Tools 6 GEWINNSPIEL: RedHand Scope

6 GEWINNSPIEL: 50 LTW LAN Kabeltester MESSTECHNIK 10 GEWINNSPIEL: Das neue DASYLab Release 10.0 50 Moderne Oszilloskoplösungen 15 GEWINNSPIEL: Gewinnen Sie Hameg-Produkte im Wert von über 10 000 €! 52 Detailanalyse des Hirndrucks mit HAAR-Wavelets 18 Applikationen im Internet 56 Oszilloskope – Warum Analog?

26 ˘ Intelligente Mittler 56 ˘ Oszilloskope – 24 ˘ Neues vom PowerPC zwischen Videoquellen Warum Analog? AMCC hat rechtzeitig zu den wichtigen Mes- und Displays Das Oszilloskop ist zweifelsfrei das wichtigste sen für das embedded Umfeld wieder interes- Die Konvertierung und Aufbereitung der Instrument in der Messtechnik, um Signale sante Neuerungen auf den Markt gebracht Quellgrafiksignale zum gewünschten Em- hinsichtlich ihres Spannungsverlaufes im hat: Die embedded PowerPC-Controller bedded Display wird zunehmend komplexer. Zeitbereich zu charakterisieren. Dabei ist das PPC460EX und PPC460GT. Der alte 440er Passende Videosignalwandler mit Zusatz- analoge Oszilloskop im heutigen digitalen Core hat vom Lizenzgeber IBM eine Überar- funktionen erleichtern die Entwicklung indi- Zeitalter häufig noch immer die erste Wahl. beitung erfahren, die nicht nur darin bestand, vidueller Flachbildschirmlösungen. Sie inte- Was diese Geräten zu leisten vermögen, zeigt das Design auf einen 90 nm Prozess zu portie- grieren zunehmend mehr Funktionen und unser Beitrag. ren. erhöhen so den Komfort für den Anwender.

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infoDIRECT

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58 Entwicklungsherausforderungen der neuen digitalen Welt 60 Signalintegritätsanalyse und Compliance Testing 62 CD-Bolzenschweißen mit Spitzenzündung

KOMPONENTEN 66 Steckverbinder nach IP67 und Mehrfunktionsnavigation

PROGRAMMIERBARE LOGIK 83 Abgleich der Pin-Belegung zwischen FPGA und Leiterplatte 86 Mikrocontroller-Design in FPGAs

KFZ-ELEKTRONIK 90 Mikrocontroller steuern Autosar Demonstrator 94 EV-DO: Evolution Data Only/ Evolution Data Optimized

SERVICE 98 Firmenverzeichnis 98 Impressum

MESSE-SPEZIAL: EMV 2008

www.elektronik-industrie.de www.automobil-elektronik.de 2008 MESSE AUTOMOBIL ELEKTRONIK SPEZIAL EMV 2008 DÜSSELDORF

Eine Sonderausgabe der Fachmagazine elektronik industrie und AUTOMOBIL ELEKTRONIK

90 ˘ Mikrocontroller steuern AutoSar Demonstrator Nur wenige Themen beschäftigten die Mit dieser Messeausgabe der elektronik europäische Automobilindustrie so sehr wie industrie können Sie sich schon einmal auf die Frage, ob und ab wann die eigenen elek- die EMV 2008 einstimmen mit Beiträgen tronischen Steuerungssysteme auf Autosar, zur EMV-Messtechnik, zu den Komponen- dem neuen Stern am automobilen Betriebs- ten zur Erhöhung der EMV und zu Dienst- systeme-Himmel, umgestellt werden. Der leistungen. Autosar Demonstrator von Fujitsu kann die Einführung beschleunigen. Besuchen Sie uns außerdem auf der EMV 2008, CCD Stadthalle Stand 320.

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PowerPC® MPC8548 auf VME 2eSST AKTUELL > MÄRKTE - TECHNOLOGIEN und ESM™ Embedded System Module elektronik industrie-LESER GEWINNEN IMMER Gewinnen Sie ein RedHand Scope gespendet von Meilhaus Electronic im Wert von 940 Euro!

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MEN Mikro Elektronik GmbH, Neuwieder Str. 5-7, D-90411 Nürnberg, Tel. 0911-99335-0, www.men.de/PowerPC 6 elektronik industrie 1/2 - 2008

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Schlaue Füchse gesucht!

Sie scheuen vor keiner Herausforderung zurück und lösen anspruchsvolle Aufgaben schnell, konzentriert und mit viel Scharfsinn? Als führender Hersteller von Systemen für Türen und Sitze in Automobilen hat unsere Unternehmensgruppe in der Elektronikentwicklung attraktive Positionen zu besetzen. Wir treiben die Weiterentwicklung mechatronischer Funktionen für unsere Produkte voran und tragen so zu mehr Komfort und Sicherheit im Automobil bei. Mehr als 9.800 Mitarbeitern verdanken wir, dass in jedem vierten weltweit produzierten Auto mindestens ein Brose-Erzeugnis zu finden ist. Weitere Informationen zu unseren Stellenangeboten finden Sie auf unserer Homepage unter Karriere.

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embedded world Messebegleiter KFZ- MSC/GE GuideBag für erfolgreichen Messebesuch Komponenten Für die Leser der elektronik industrie und alle Besucher der embedded world, die vom 26.-28.2.2008 in Nürnberg stattfindet, steht am Stand von MSC/GE in Halle 9 Stand 235 das GuideBag bereit, eine praktische Um- hängetasche mit allem, was man für einen erfolgreichen ToolGuide ver- Messebesuch benötigt. schiedene Tools Mehr verraten wir an dieser Stel- zu Messepreisen an, die nur dort le nicht, lassen Sie sich überra- gültig sind! schen. So kostet z. B. das Tool ATAVRD- MSC/GE bietet außerdem auf RAGON für die AVR-μCs statt 49 € der Messe mit dem MSC/GE nur 39 €.

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netSTICK Netzwerk Controller netX 50 evaluieren

Der Netzwerk Controller netX 50 DeviceNet mit seiner 32 Bit/200 MHz ARM oder CC-Link und CPU bietet eine hohe Rechenleis- einen 8 MByte-Spei- tung und Controller-Funktionen cher. Aufgebaut in Form eines für die führenden Feldbusse und Memory-Sticks wird er an der alle Real-Time-Ethernet-Systeme. USB-Schnittstelle eines PCs be- Er verfügt über ein internes Dual- trieben. Er enthält ein integrier- Port-Memory und lässt sich ohne tes Debug-Interface und wird mit zusätzliche Komponenten als Kom- der HiTOP-Entwicklungsumge- Für Sicherheit munikations-Interface an einem bung der Firma Hitex angeboten. Host-System betreiben. Eine ein- Der mitgelieferte Insiders Guide und Komfort! fache und preiswerte Möglichkeit enthält neben umfangreichen Er- dieses gesamte System zu evalu- läuterungen und Hintergrundin- ieren und eigene Funktionen zu formationen eine Step by Step- implementieren, bietet Hilscher Anleitung, wie man mit dem jetzt mit dem netSTICK. Er umfasst lizenzfreien Real-Time-Kernel rcX ein komplettes Kommunikations- eine Applikation programmiert Interface für Real-Time-Ethernet oder einen Protokollstacks auf den bzw. für die Feldbusse PROFIBUS, netSTICK lädt und ausführt. Panasonic Electric Works ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 546ei0208 Deutschland GmbH ˘ Direktlink zu Hilscher Rudolf-Diesel-Ring 2 • 83607 Holzkirchen Tel.: 08024 648-0 • Fax: 08024 648-555 [email protected] www.panasonic-electric-works.de 8 elektronik industrie 1/2 - 2008

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0008_EI_07_51134.indd08_EI_07_51134.indd 1 115.01.20085.01.2008 16:26:4616:26:46 UhrUhr aktuell 30.01.2008 14:32 Uhr Seite 10

AKTUELL > MÄRKTE - TECHNOLOGIEN

elektronik industrie-LESER GEWINNEN IMMER Gewinnen Sie das neue DASYLab Release 10.0 Einsendeschluss spendiert von measx im Wert von 1 790 Euro! 31.03.2008

DASYLab 10 erscheint mit einer Vielzahl ˘ Das neue Diagramm-Modul erlaubt ˘ In der von Neuerungen, die das Arbeiten mit die Darstellung von bis zu 16 Mess- Version der Messwerterfassungsoftware noch kanälen in einem oder mehreren 10.0 besitzt einfacher und effizienter machen. So ist Achsensystemen. Jede Messspur kann DASYlab nun die die neue Voll-Version, die die Leser der interaktiv gegenüber den anderen ver- Möglichkeit, die Da- elektronik industrie gewinnen können, schoben werden, um einfach und tenflussdiagramme zu analysieren. Ne- schon mit einer breiten Treiberpalette schnell Signalvergleiche durchführen zu ben der Analyse der Datenströme kann für das Arbeiten unter Windows Vista können. nun auch die Verweilzeit in den ein- ausgestattet. Die Kompatibilität mit dem zelnen Modulen angezeigt und aus- neuen Betriebssystem erforderte zudem gewertet werden. weitere Veränderungen in der Verwal- ˘ Alle Algorithmen der Frequenzanalyse tung der Zugriffsrechte und der von arbeiten nun auch mit Blocklängen, DASYLab benutzten Verzeichnisse. die keine Zweierpotenzen sind. Weitere neue Funktionen umfassen un- Darüber hinaus ist eine Vielzahl von Detail- ter anderem: Funktionen in den verschiedenen DASY- ˘ Ein neues OPC Client Modul, das nun Lab Modulen hinzugefügt worden. OPC-Server der Versionen 1.0,2.0 und 3.0 unterstützt. Die integrierten Browser- Um das neue DASYLab Release 10.0 zu Funktionen erlauben eine einfache und gewinnen, besuchen Sie die unten ge- schnelle Verbindung auch mit im Netz- nannte Website bis zum 31.3.2008. werk verteilten OPC-Servern. Viel Glück wünscht die Redaktion! ˘ Measx Teilnahme am Gewinnspiel unter www.elektronik-industrie.de infoDIRECT404ei0108

Für geringeren Energieverbrauch PFC-Controller für hohe Lasten

Texas Instruments hat unter der wendungen auf den Markt ge- Bezeichnung UCC28070 einen bracht, der einen Leistungsfaktor zweiphasigen Interleaving-PFC- von besser als 0,9 ermöglicht. Da- Controller für Multikilowatt-An- bei trägt der Baustein in netzbe- triebenen Systemen von 75 W bis 1 kW und darüber zu einer Sen- kung des Klirrfaktors bei. Auch wenn ein System nicht unter Volllast arbeitet, ermöglicht der UCC28070 nach Angaben von Francois Malléus, EMEA Business Mode-Interleaving die Stromwel- zen, um die elektromagnetischen Development Manager HPA bei ligkeit im System um 50 bis 100 % Interferenzen (EMI) gering zu hal- TI, erhebliche Energieeinsparun- reduzieren.“ ten, während sich gleichzeitig die gen: „Bei einer 240-W-Stromver- Mit dem optional programmier- Kondensatorgröße um 27 % versorgung ergibt sich beispielswei- baren Dither-Modus’können Ent- ringert und ein kleineres, preis- se eine Energieeinsparung von wickler die Schaltfrequenz über günstigeres EMI-Filter nutzbar 27 % bei 20 % Ausgangslast.“ Mal- einen bestimmten Bereich sprei- wird. (av) léus weiter: „Im Vergleich zu den heute üblichen einphasigen Non- ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 395ei0108 Interleaved-PFC-Architekturen ˘ Direktlink zu Texas Instruments lässt sich mittels Average-Current-

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Schneller DVGA maximiert den Dynamikbereich

national.com/signalpath

Der LMH6515, ein Digital-Controlled Variable Gain Ampliﬁ er (DVGA) aus der PowerWise®-Familie, verbindet geringes Rauschen und hohe Linearität mit niedrigem Stromverbrauch

LMH6515 als Treaiber für den ADC14V155 in einem Kommunikationsempfänger

Anti-Alias-Filter ADC14V155 7 LVDS-Ausgänge 50 Ω

ADC

LVDS-DDR-Takt DVGA LMH6515

Diff. Takt Ref.- LMK03001C Osz. Taktaufbereiter

Eigenschaften des LMH6515 Schnelle differenzielle Treiber der LMH®-Serie U Rauschmaß: 8,3 dB U OIP3: 40 dBm 90 U Leistungsaufnahme: 500 mW 80 70 IMR U Maximale Verstärkung (bei RL = 200 1 : 26 dB) V = 2 V U 31 dB Verstärkungsbereich, einstellbar in 60 O PP RL = 200 Ω präzisen Schritten à 1 dB 50 IMR U Verstärkungsschrittfehler <0,05 dB bei F = 100 MHz 12 Rauschmaß U Differential-to-Differential- und Single-to-Differential-DVGA IMR (dBc) 11 f1 f2 U Kompaktes LLP-16-Gehäuse (4 x 4 mm) 10 Rauschmaß (dB) U Ideale Ergänzung zu 12/14-Bit ADCs bis 300 MHz 9 (z. B. ADC14V155 oder ADC14DS105) 8 U Referenz-Board verfügbar mit Taktaufbereiter LMK03001C 50 100 150 200 250 300 350 400 450 und ADC14V155 Frequenz (MHz)

Ideal geeignet für den Einsatz in Kommunikations-Infrastrukturen, Basisstationen, Prüf- und Messtechnik sowie für Instrumenten-Applikationen.

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AKTUELL > MÄRKTE - TECHNOLOGIEN

˙ GPS-Fixzeiten unter 10 s ABGEKÜNDIGT A-GPS Embedded Modul Kondensatoren von Teapo Ersatz von Nova Mit Hilfe von A-GPS können GPS- die Startzeiten von den NOVA Elektronik in Pulheim www.elektronik-industrie.de Empfänger direkt zum Warmstart üblichen 35 bis 60 s auf deutlich bei Köln, bekannt durch das infoDIRECT 420ei0108 übergehen und benötigen in die- unter 10 s reduzieren lassen. Das COMP-CARD System, dem ser Phase zudem keine höheren Sa- AGPS Embedded Modul arbeitet

Bauteile-Sortiment im Ring- Desweiteren wurden von Tea- tellitensignalpegel. Die Startzei- mit 5 VDC Versorgungsspannung ordner, bietet Ersatz für ab- po Alu-Elkos mit Low ESR Type: ten verkürzen sich dadurch und bietet eine Vielzahl von Kom- gekündigte Kondensatoren SX abgekündigt – Ersatz sind dramatisch. Mit der Kombination munikationsschnittstellen wie von Teapo. Die Ersatztypen die Typen SY unter der Q2686 GSM/GPRS- und mini- UART, USB, SPI, I2C Bus, zwei ex- können unter dem jeweiligen www.elektronik-industrie.de Ride-Module (GPS) von Wavecom terne Interrupts, AD-Wandler, infoDIRECT von der Website infoDIRECT 421ei0108 auf einem Board präsentiert Uni- GPIOs, Audio Interface, Keypad für der elektronik industrie einge- tronic nun eine Lösung, die die- 25 Taster, Buzzer/PWM Output, sehen werden: Die bereits in 2004 abgekün- sen Anforderungen uneinge- PPS Signal, Flash Anzeige, Boot digten MKP Kondensatoren schränkt gerecht wird. Erste Pin, Reset Pin, Versorgungsspan- So wurden die Funkentstör- von Teapo werden immer noch Praxistest zeigten, dass sich mit der nung für aktive GPS- Antenne und Kondensatoren XG-H und –V nachgefragt. Ersatz bietet SEI- Hardwareplattform Uni QuadNav Accu Charger Funktion (optional). zum 31.12.2007 abgekündigt. KA Electric, siehe Ersatztypen kommen von Pres- www.elektronik-industrie.de ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 545ei0208 tige, siehe: infoDIRECT 427ei0108 ˘ Direktlink zu Unitronic

netX

netX – networX on Chip

n Netzwerk-Controller mit 16 oder 32 Bit und zwei Kommunikationskanälen für Feldbus oder Real-Time-Ethernet mit integrierten PHY / Switch / Hub

n EtherCAT mit 8 FMMUs / Sync-Manager und 6 KB IO-Daten

n Controller für IO-Link Master und CCD Sensor

n Hardwareplattform für IOs und IO-Link Gateways

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MÄRKTE - TECHNOLOGIEN < AKTUELL

Die Familie wird größer Gewinner aus Ausgabe 11/2007 Robuster Box-PC In der ‚elektronik industrie’ Die Gewinnerin ist: 11/2007 verloste Ing.-Büro Frau Christine Helwig, Jever Bei der Box-PC Spectra PowerBox Michels ein LINGUA-Kit im Der Gewinnerin einen 1240 wurde besonderer Wert auf Wert von 175,- €. herzlichen Glückwunsch. die geringe Wärmebelastung aller internen Komponenten gelegt. Ein speziell entwickeltes Kühl- DDR RAM sowie einer 80 GByte Gewinner aus Ausgabe 11/2007 system, bestehend aus einer He- SATA-Festplatte ausgestattet. An In der ‚elektronik industrie’ GmbH, Villingen-Schwen- atpipe in Verbindung mit einem Schnittstellen verfügen die Sys- 11/2007 verloste Toshiba ningen ˘ langsamdrehenden, großvolumi- teme über alle E/As, die man von Electronics Europe zehn Frank Sprick, Paulmann gen Lüfter, garantiert, dass die einem modernen PC erwartet. SMD-LED Demo-Kits im Licht GmbH, Springe Wert von 250,- €. ˘ Carsten Tein, Yazaki Systemtemperatur an jedem Ort Hierzu gehören u. a. 6 x USB 2.0, Europe Limited Cologne, im Inneren des PCs stets weit un- VGA, DVI, 2 x 10/100/1 000 Mbit/s Die Gewinner sind: Köln ter den Limits für die lebens- LAN, Audio, SPDIF, 1 x RS-232, ˘ Ralf Hahnloser, ALLDOS ˘ Konrad Wallmeier, die- wichtigen Komponenten bleibt. 1 x RS-232/485 und IEEE-1394 (Fi- Eichler GmbH, Pfinztal leuchten.com , Freiburg Die PCs ist mit Celeron M oder rewire). Zwei PCI- sowie ein Mini- ˘ Valentin Kuhfuß, ˘ Rainer Weckenmann, mit Core 2 Duo Prozessoren bis PCI Steckplatz ermöglichen den SEW-EURODRIVE GmbH neunzig° design., Wend- 2,4 GHz Taktrate lieferbar. Sie sind Ausbau der PowerBox mit zahl- & Co, Bruchsal lingen ˘ Michael Raufeisen, En- ˘ Reinhard Zwirner, Senn- standardmäßig mit 512 MByte reichen weiteren E/A Modulen. dress+Hauser, Gerlingen heiser electronic GmbH & ˘ Guido Rothfuss, Festo AG Co. KG, Wedemark ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 547ei0208 & Co. KG, Esslingen Den Gewinnern einen ˘ Wolfgang Schneider, Kaba herzlichen Glückwunsch. ˘ Direktlink zu Spectra Computersysteme

The future of communication

netX on Chip netX 5 netX 50 netX 100 netX 500 Produktankündigung 1. Quartal 2008 ARM 966E-S / 200 MHz ARM 926EJ-S / 200 MHz ARM 926EJ-S/200 MHz CPU mit – 8 / 16K Data-/Inst.-Cache 8 / 16K Data-/Inst.-Cache 8 / 8K Data/Inst.TCM 8K Data TCM 8K Data TCM

Speicher intern 64K SRAM 96K SRAM / 64K ROM 144K SRAM / 32K ROM 144K SRAM / 32K ROM

Memorybus ext. Speicher – SDRAM / SRAM / Flash SDRAM / SRAM / Flash SDRAM / SRAM / Flash

2 2 3 4 Kommunikationskanäle Switch / Hub PHY / Switch / Hub PHY / Switch / Hub PHY / Switch / Hub mit integrierten... IEEE 1588 IEEE 1588 IEEE 1588 IEEE 1588

8 / 16 / 32 Bit DPM 8 / 16 / 32 Bit DPM oder 8 / 16 Bit DPM oder 8 / 16 Bit DPM oder Host Interface SPI 16 Bit Extension Bus 16 Bit Extension Bus 16 Bit Extension Bus

SPI USB / UART / I2C / SPI USB / UART / I2C / SPI USB / UART / I2C / SPI Peripherie IO-Link-Controller PWM / Encoder / ADC PWM / Encoder / ADC CCD-Controller Graﬁk-Controller

LBGA 17x17 mm PBGA 19x19 mm PBGA 22x22 mm PBGA 22x22 mm Gehäuse 228 Pins / 1 mm Raster 324 Pins / 1 mm Raster 345 Pins / 1 mm Raster 345 Pins / 1 mm Raster

Versorgungsspannung 1.8 V / 3.3 V 1.5 V / 3.3 V 1.5 V / 3.3 V 1.5 V / 3.3 V Leistungsaufnahme tbd. 1.2 W 1.5 W 1.5 W Betriebstemperatur - 40… +85 °C - 40… +85 °C - 40… +85 °C - 40…+85 °C

Network-Access-Controller für COM-Interface / EA COM-Interface / EA COM-Interface Typische Applikationen diverse Host CPUs IO-Link Master / Ident Gateway / Motion / Ident HMI

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AKTUELL > MÄRKTE - TECHNOLOGIEN

Zwei Jahre Abacus Deltron Gut aufgestellt für zukünftiges Wachstum

Vor zwei Jahren hat die britische sodass also mit Zukäufen in Historisch bedingt war Deltron in Abacus Group den deutschen Deutschland zu rechnen ist. Eu- Deutschland auf elektromecha- Distributor Deltron Electronics, ropaweit sieht Martin Kent die nische Komponenten fokussiert. einen Spezialdistributor für elek- Abacus-Gruppe im Distributo- Im vergangenen Jahr wurde das tromechanische Komponenten ren-Ranking auf dem 5. Platz. Produktangebot erweitert und übernommen. Für Martin Kent, In den vergangenen zwei Jahren beinhaltet jetzt auch passive Bau- CEO der Abacus Group, ist gab es eine Reihe von wichtigen elemente, Displays, Wireless, Em- Deutschland ein wichtiger Markt: Veränderungen bei Abacus Del- bedded Computing, Batterien und „Wir haben damals gesagt, dass tron, um das Unternehmen für ein kleines Angebot an Halblei- wir einen Marktanteil von 4 bis zukünftiges Wachstum fit zu ma- tern. Franchise-Abkommen wur- MartinKent, CEO der Abacus Group 5 % in jedem Land, in dem wir chen und strategisch neu aufzu- den mit einigen bekannten Fir- aktiv sind, erreichen wollen. Die- stellen. Zusätzlich zu den bereits men wie Kemet, CMO, Powertip, keiten in München-Neuried zu ses Ziel gilt auch für Deutsch- bestehenden Niederlassungen Microsoft, Siemens und Everlight klein geworden und das Unter- land, und wir wollen es durch or- in München und Waiblingen wur- unterzeichnet. Nicht zuletzt durch nehmen hat neue, moderne ganisches Wachstum und weitere den vier weitere Büros in dieses starke Wachstum sind Aba- Räumlichkeiten in Unterhaching Akquisitionen erreichen.“ Aktu- Deutschland, in Holzmaden, cus Deltron die alten Räumlich- bei München bezogen. (jj) ell beträgt der Marktanteil in Dortmund, Kaltenkirchen und Deutschland, dem wichtigsten Berlin, eröffnet. In Österreich ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 550ei0208 europäischen Distributionsland, werden die Kunden vom Wiener ˘ Direktlink zu Abacus Deltron irgendwo zwischen 1 und 2 %, Büro zentral betreut.

Produktlinien verstärkt Eurokurs drückt Halbleitermarkt ins Minus Avnet übernimmt Halbleitermarkt in Deutschland Azzurri Technology Ltd. Die Umsätze waren bei leicht besseren Die Avnet, Inc. hat ein definiti- sitzt Niederlassungen in Groß- Auftragseingängen ven Abkommens zur Übernah- britannien, Deutschland, Frank- entgegen dem sai- me des britischen Distributors reich und Italien. Das Unter- sonalen üblichen Azzurri Technology Ltd. ge- nehmen erwirtschaftet einen Trend im vierten schlossen. Mit der Übernahme Jahresumsatz von ca. 100 Mio. Quartal 2007 sehr wird Azzurri in Avnet Electro- US-Dollar und beschäftigt rund schwach und lagen nics Marketing EMEA, und hier 80 Mitarbeiter. Durch die Über- auch unter denen in erster Linie in den speziali- nahme von Azzurri erhält Avnet des dritten Quartals sierten Unternehmensbereich Memec nicht nur weitere quali- Der Umsatz mit Halbleitern in 2007. Damit endete das Ge- Avnet Memec integriert. Azzur- fizierte Mitarbeiter, sondern Deutschland lag im Dezember samtjahr 2007 mit einem ri ist bereits seit über zehn Jah- kann seinen Umsatz außerdem 2007 bei stagnierenden Auf- Markt-„Wachstum“ von – 4 % ren in der Branche aktiv und be- um mehr als 40% steigern. tragseingängen deutlich unter und bestätigte somit die pessi- dem Vormonatsniveau, dabei mistischen Erwartungen. Ne- 6 % unter demselben Monat des ben der überproportionalen ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 549ei0208 Jahres 2006. Insgesamt lag nach Schwäche bei Diskreten und ˘ Direktlink zu Avnet Memec den vorläufigen Daten das Opto seit Mitte des Jahres sind Wachstum in Deutschland im aber auch ICs leicht unter dem Der Anzeigenschluss für die Ausgabe 3/2008 der elektronik industrie ist der 20.02.08. Jahr 2007 gegenüber dem Jahr Vorjahresniveau. Die wesentli- Ihre Ansprechpartnerin: Britta Dolch, 2006 bei – 4 %. Das Book-to-Bill- che Ursache für das Minus war Telefon 06 221/489-363, E-Mail: [email protected] Ratio lag im Dezember 2007 mit dabei der immer neue Höchst- 1,04 erstmals wieder über 1,00. stände erklimmende Euro.

www.i2c-monitor.de ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 553ei0208 Metec electronic ˘ Direktlink zu ZVEI e.V. Datenmonitor für den I²C-Bus (0 50 53)9 82 70

_EI_36_48797.indd 1 09.07.2007 11:45:40 U 14 elektronik industrie 1/2 - 2008 aktuell 29.01.2008 16:20 Uhr Seite 15

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elektronik industrie-LESER GEWINNEN IMMER Feiern Sie mit – 50 Jahre Hameg Einsendeschluss Gewinnen Sie Hameg-Produkte im Wert von über 10 000 €! 31.05.2008

Das ist das Motto des Gewinnspiels an- (31.05.2008) ein Kombiscope HM2008 (Bild) 4. – 10. lässlich des 50jährigen Jubiläums von Ha- und viele weitere tolle Preise. Die Gewinner Preis: iPod meg zu dem wir die Leser der elektronik werden per E-Mail benachrichtigt. Classic 80 GB industrie einladen. Mitmachen lohnt sich. Und das können Sie gewinnen: 11. – 20 Preis: Denn unter allen richtigen Einsendungen 1. Preis: Das im Bild gezeigte 200 MHz iPod nano 4 GB verlost Hameg am Ende des Gewinnspiels Mixed Signal CombiScope HM2008 mit 21. – 50 Preis: Ethernetinterface und Lo- USB-Stick 1 GB giktastkopf HO2010 2. Preis: HM8150 12,5 Über unseren infoDIRECT-Service gelangen MHz Arbitrary Funkti- Sie zum Gewinnspiel. Klicken Sie dort den onsgenerator mit USB- Gewinnspiel-Button, beantworten Sie drei Schnittstelle Fragen zu Hameg und seinen Produkten 3. Preis: HM7042-5 Drei- und sichern Sie sich so die Chance auf einen fach Netzgerät 2 x 0- von 50 attraktiven Sachpreisen im Wert von 32/0-2 A und 1 x 0- über 10 000 €. 5,5 V/0-5 A Viel Erfolg wünscht die Redaktion! ˘ Hameg Teilnahme am Gewinnspiel unter www.elektronik-industrie.de infoDIRECT443ei0108

netX low-cost development and test-system Der netSTICK ist deﬁnitiv die einfachste und preiswerteste Möglichkeit, netX Software zu entwickeln und zu testen. Wählen Sie ein Real-Time-Ethernet-System aus der Bibliothek, schreiben Sie mit Hilfe des netX Insider’s Guide eine kleine Applikation zur Ansteuerung von vier LEDs als digitale Ausgänge und testen diese als Slave-Teilnehmer im Netzwerk.

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Europäische Halbleiter- und Anwendungs-Initiativen: Nach JESSI und MEDEA(+) folgen jetzt CATRENE und ENIAC

Zweifellos haben die eu- nen. Bei CATRENE liegt der ropäischen Inititiativen JES- Fokus offensichtlich klar SI, MEDEA und zuletzt ME- auf den Anwendungen, DEA+ dafür gesorgt, dass wobei die zu realisieren- Europas Halbleiter- bzw. den nano- und mikroelek- Equipmenthersteller wie- tronischen Lösungen als der den Anschluss an den sogenannte „Lighthouse Rest der Welt gefunden Projects“ wie ein Leucht- haben und mittlerweile turm eine gewisse Signal- teilweise auch einsame wirkung haben sollen. Weltspitze sind. Bestes Pa- Diese Lighthouse Projects radebeispiel hierfür ist der im Rahmen von CATRENE Stepper-Hersteller ASML. beschäftigen sich mit glo- Zum Ende diesen Jahres balen bzw. sozioökono- Jozef Cornu, Chairman von MEDEA+: läuft MEDEA+ nach acht CATRENE als Nachfolge-Initiative für misch relevanten Themen Jahren aus und auch der MEDA+ wie Transport, Gesund- Name für die am 1. Janu- heitsfürsorge, Sicherheit, ar 2008 begonnene, auf vier Jahre ausge- Energie, Umgebung, Unterhaltung und Kom- legte Nachfolge-Initiative ist bereits gefun- munikation. Laut Jozef Cornu besteht der den: CATRENE steht für Cluster for Application besondere Vorteil dieser Lighthouse Projects and Technology Research in Europe on Na- in der „Fähigkeit, eine kritische Masse in Be- noElectronics. zug auf den Umfang der F&E-Aktivitäten, In seiner Bestandsaufnahme berichtete der den Aufwand, die Teilnahme und die Un- Chairman von MEDEA+, Jozef Cornu, von 77 terstützung der öffentlichen Hand rund um erfolgreichen Projekten, in die 465 Partner- wohlbekannte Herausforderungen im Be- Organisationen aus 22 Ländern gut 20 000 reich der Gesellschaft und der Technik zu Mannjahre investierten. Diese Partner-Or- schaffen“. Cornu wörtlich: „So wird bei- ganisationen sind zu spielsweise die direk- 38 % Großunterneh- te Kommunikation men, zu 37 % kleine zwischen Objekten, und mittlere Unter- also das Internet der nehmen und zu 25 % Dinge, Realität wer- Hochschulen bzw. For- den, weil immer mehr schungsinstitute. 57 der 77 „gelabelten“ Objekte in unserer Umgebung intelligent (etwa: angenommenen) Projekte sind be- werden und immer mehr Daten erzeugen.“ reits komplett abgeschlossen, während die Recht eng mit CATRENE verwoben ist eine restlichen 20 Projekte noch andauern – viel- weitere Initiative namens ENIAC, die ge- leicht sogar über das Jahr 2008 hinaus. „ME- meinsame Technologie-Initiativen fördern DEA+ liegt perfekt in der Planung“, konsta- soll. Alain Dutheil, COO von STMicroelect- tierte Jozef Cornu denn auch Ende letzten ronics und als Nachfolger von Infineon-CEO Jahres. Wolfgang Ziebart neuer ENIAC-Chairman, Während JESSI noch praktisch ausschließ- geht davon aus, dass ENIAC-Aktivitäten in- lich auf die Halbleiter-Technologie und das nerhalb der nächsten Jahre ein Volumen von entsprechende Equipment fixiert war, ver- etwa 3 Milliarden Euro haben werden – und schob sich der Tätigkeitsschwerpunkt bis ME- zwar inklusive Fördergelder. Weitere Infos DEA+ zunehmend in Richtung Applikatio- erhalten Sie per infoDIRECT. (av)

˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 399ei0108 ˘ Direktlink zu MEDEA+, CATRENE, ENIAC

_EI_36_45946.indd 1 08.08.2007 17:33:53 U 16 elektronik industrie 1/2 - 2008 aktuell 29.01.2008 16:20 Uhr Seite 17

MÄRKTE - TECHNOLOGIEN < AKTUELL

5-jähriges Jubiläum Automatisierungstreff wieder in Böblingen

Vom 12. bis 14. März 2008 findet rungs- und Antriebstechnik bis das Thema Messwertverarbei- Für die Besucher hat der Veran- zum fünften Mal der Automati- zur Visualisierung, aber auch Sen- tungssysteme für den Serien- stalter noch zwei ganz besonde- sierungstreff statt, eine neuar- sor-Innovationen werden gezeigt. maschineneinsatz bei Continen- re ‚Schmankerl’ im Programm: tige Kommunikations-Plattform Neben der Ausstellung bietet die tal Automotive Systems. So wird an allen drei Veranstal- für die Präsentation und Dis- tungstagen die Mög- kussion neuer Technolo- lichkeit geboten, eine gien und Trends der Au- Werksführung bei Daim- tomatisierung. Anbieter ler zu erleben, die sicher und Anwender von Au- zu weiteren Automatisie- tomatisierungstechnik rungsideen animiert. Dazu müs- haben hier die Möglich- sen sich die Besucher nur vorher keit, intensiv über Lösungen auf unserer Internet-Seite regis- für den Maschinen- und Anla- trieren. Darüber hinaus haben genbau zu diskutieren. Die Anzahl Plattform ein um- Außerdem können Besucher ihr Besucher noch die Chance, ein der teilnehmenden Unterneh- fangreiches Forenprogramm. Ei- Wissen in insgesamt 29 Work- unvergessliches DTM-Wochen- men ist inzwischen auf 62 ge- nen Schwerpunkt des Forenpro- shops auf 3 Tage verteilt praxis- ende für zwei Personen zu ge- wachsen. Thematisch wird das gramms bildet in diesem Jahr nah vertiefen. winnen. gesamte Feld der industriellen das Thema Industrial Ethernet. Automatisierungstechnik abge- Ein weiteres Highlight der Ver- ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 470ei0108 deckt – von der industriellen anstaltung ist der geplante ˘ Direktlink zum Automatisierungstreff samt Gewinnspiel Kommunikation über die Steue- Benchmark: Dieses Jahr heißt

Technische Daten Baseboard

Prozessor netX 500

Speicher 8 MB Flash, 16 MB SDRAM

Interface 2 x Ethernet, USB, MMC

Anschlüsse Display 1/4 VGA / 3.5" Touch Folientastatur / LEDs Feldbus- und RS232-Schnittstelle

Betriebsspannung 24 V / 0.2 A

Maße 100 mm x 65 mm

Betriebssystem Windows CE, Linux, rcX

Kürzeres Time-to-market und niedrigere Total-Cost-of-Ownership Diese Argumente stehen für die aufeinander abgestimmten netX HMI-Bausteine: Baseboard, SoftPLC und Visualisierung. Der netX mit integriertem LCD-, Real-Time-Ethernet- und Feldbus-Controller als ideale Basis für low-cost Terminals.

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APPLIKATIONEN IM INTERNET

Beachten Sie auch unseren Application-Guide: www.elektronik-industrie.de/ag/

Dieser Online-Service der elektronik in- Halbleiterherstellern angeboten werden. Sie direkt über die jeweilige infoDIRECT- dustrie zeigt den Weg zu interessanten Wir drucken hier eine Zusammenfassung, Adresse abrufen von www.elektronik- Applikationsschriften, die vor allem von die komplette Applikationsschrift können industrie.de

˙ ˙ TECHNIKSZENE TECHNIKSZENE Applikation: Netzwerkcontroller Applikation: Telefonausrüstung In HMI- und PLC-Anwendungen Überspannungs- und Überstromschutz Der netX, Netzwerkcontroller der Hilscher GmbH, steht für eine Fa- milie von Mikrocontrollern, die das gesamte Spektrum an indus- trieller Kommunikation, von den aktuellen Feldbustechniken bis zu den Real-Time-Ethernet-Varianten, abdecken. Er dient nicht nur als universelle Kommunikations-Plattform zur Realisierung von intelligenten E/As, Low-Cost-Antrieben, Barcode- und Identifikati- onssystemen, Kleinsteuerungen oder Maschinenterminals, sondern es ist der Controller für die gesamte Applikati- on wie es ein Beitrag von Dipl.-Ing. Konrad Hei- drich von Hilscher Swiss Tyco zeigt auf zwei Seiten in Englisch die Merkmale und die Vorteile, auf vier Seiten in Deutsch die sich bei der Applikation ihrer Protection’s 2Pro Schutzbauelemente zeigt. ergeben. Die Schrift zeigt Applikationen in erdfreien und Masse bezogenen Systemen.

˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 410ei0108 ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 411ei0108 ˘ Hilscher GmbH ˘ Tyco electronics

˙ ˙ TECHNIKSZENE TECHNIKSZENE Applikation: Intelligentes User-Interface Applikation: 2,8 Zoll LTPS-LCD Display Einfache Umstellung von monochrom auf Farbe Neue Technologie in VGA-Auflösung und mit Touchscreen Beim Übergang auf Farb-Display bei Bedienpanels ergeben sich Dieses transflek- häufig Integrationsprobleme. Diese lassen sich mit dem Einsatz tive TFT-Modul des intelligenten User-Interface UMR-X10 von Anders Electronic mit einer Auflö- lösen. Wie zeigt die Firma auf drei Seiten in Deutsch. sung von 480 x 640 Pixeln von TPO/Anders Elect- ronics hat eine Diagonale von 2,8 Zoll und ist mit LTPS-Techno- logie für optimale Bildhelligkeit und Lesbarkeit ausgestattet. Ein integrierter re- sistiver 4-Draht-Touchscreen erhöht außerdem die Flexibilität für die HMI. Auf vier Seiten in Deutsch wird die LTPS-Technologie (Low Temperature Poly-Si) erklärt und begründet, warum man sie einsetzen soll.

˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 412ei0108 ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 413ei0108 ˘ Anders Electronics ˘ Anders Electronics

18 elektronik industrie 1/2 - 2008 aktuell 29.01.2008 16:20 Uhr Seite 19

keine externen Komponenten 30 % geringer Verlustleistungsaufnahme erforderlich Der erste CTSD-ADC ist da weiter Eingangs-

Die CTSD-Technologie ist bereits spannungsbereich seit über 15 Jahren Gegenstand (4.5 V - 36 V) der Forschung an Hochschulen und in der Industrie. Die in Un- terhaching bei München ansäs- sige Firma Xignal, die im Jahr 2007 von National übernommen wurde, versetzte die Amerikaner Wirkungsgrad In dem CTSD-Wandler sind die Anti- Aliasing-Filter bereits auf dem Chip dann in die Lage, die For- bis zu 98 % integriert. schungsergebnisse in die Pro- duktion zu überführen, wobei Den „industrieweit ersten Hoch- die Fertigung in einem digitalen geschwindigkeits-A/D-Wandler CMOS-Prozess bei TSMC erfolgt. Überspan- (ADC), der in Continuous-Time- National plant die Erweiterung Sigma-Delta-Technologie (CTSD) des CTSD-ADC-Produktangebotes nungsschutz realisiert wurde“, hat National für Anwendungen im Imaging- Semiconductor nach Angaben und Kommunikations-Bereich von Salvatore Napolitano, Mar- sowie für Prüf- und Mess-Appli- keting Manager in der Signal- kationen, die einen großen Dy- Path Group Europe bei National namikbereich in Kombination Semiconductor, unter der Be- mit besonders niedriger Leis- Analog zeichnung ADC12EU050 vorge- tungsaufnahme benötigen. Dimmern stellt. Mit der Continuous-Time-Archi- Der neue achtkanalige A/D- tektur lässt sich das Systemde- Wandler gehört zur PowerWise- sign erheblich vereinfachen, da Familie von National und arbeitet sie die Integration weiterer Sig- Remote on/off mit einer Auflösung von 12 bit nalpfad-Funktionen wie etwa der bei einer maximalen Abtastrate Signalaufbereitung ermöglicht von 50 MSample/s, was eine und darüber hinaus die Anti-Alia- aliasfreie Abtastbandbreite von sing-Filterung in den ADC ein- 25 MHz ergibt. „Mit 350 mW bindet. Außerdem benötigt die ist die Verlustleistung des rein resistive Eingangsstufe kei- PWM ADC12EU050 um 30 % niedriger nen Sample-and-Hold-Verstär- Halle 9 – Stand 435 als die konkurrierender Baustei- ker, während die integrierte PLL- Dimmern ne in Pipeline-Architektur, denn Stufe in Kombination mit einem das IC benötigt nur 44 mW pro ebenfalls integrierten VCO die consult componentslogistics support Kanal“, betont Salvatore Napoli- Taktaufbereitung ermöglicht – tano. „So können Hersteller von und zwar bei Nutzung kosten- tragbaren Ultraschallgeräten für günstiger Taktquellen. die Medizin oder von industriel- Darüber hinaus benötigt die in lem Imaging-Equipment wie z. B. den Chip integrierte IOR-Schal- Material-Scannern die Batterie- tung (Instant-Overload Recovery) Rutronik & Recom lebensdauer signifikant erhöhen nur einen einzigen Taktzyklus Starke Partner für Stromversorgung! und die Wärmeentwicklung zur Überwindung von Sätti- verringern.“ Den SINAD-Wert (Sig- gungszuständen, wenn das Ein- nal-to-Noise and Distortion) be- gangssignal die vordefinierten Hochleistungsmodul von Recom, 350 mA Gleichkonstantstrom LED-Driver ziffert er mit 68 dB, den Signal- Maximalwerte überschritten hat. Rauschabstand (SNR) mit 70 dBFS. (av)

˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 398ei0108 ˘ Direktlink zu National Semiconductor

www.rutronik.com

_EI_07_51990.indd 1 25.01.2008 15:28:16 U aktuell 29.01.2008 16:20 Uhr Seite 20

AKTUELL > MÄRKTE - TECHNOLOGIEN

˙ Herausforderungen und Trends beim ˘ VON DONALD E. PAULUS Vice President und General Mana- Power Management portabler Geräte ger, Power Management Products bei Linear Technology Corporation Die Entwickler heutiger portabler Elek- zeitig wächst die Menge der Stromver- tronikprodukte sind mit völlig neuen sorgungsschienen weiter. Dieser Trend unhandliche Kombinationen von Schalt- Herausforderungen konfrontiert, insbe- diktiert immer stärker den Einsatz von DC/DC-Controllern, monolithische Schalt- sondere den Forderungen nach hoch leis- Schaltreglerlösungen mit mehreren Aus- regler und zahlreiche LDOs, die mit an- tungsfähigen Lösungen für das Power gängen, um die Größen- und Effizienzziele deren gemischten Signalfunktionen wie Management, um der zunehmenden zu erreichen und die Wärmeentwicklung Touchscreen-Controllern, Audio-CODECs Komplexität der Systeme und größerem in Grenzen zu halten. Darüber hinaus und dergleichen mehr integriert sind. Im Strombedarf gerecht zu werden. Diese sind DC/DC-Wandler mit hoher Effizienz Ergebnis können sie unhandlich sein, und Geräte ringen um ein optimales Verhält- über einen großen Bereich von Lade- die meisten erfordern erhebliche Inves- nis zwischen langer Batterielaufzeit, Kom- spannungen und mit geringem Stand- titionen in die Firmware, um überhaupt patibilität mit mehreren Stromquellen, by-Strom (Ruhestrom) nötig, um die Bat- funktionieren zu können. hoher Stromdichte, geringer Größe und terielaufzeiten zu managen. Linear Technology hat vor kurzem eine effizientem Wärmemanagement. Bis vor kurzem haben Entwickler von trag- Familie von PMICs eingeführt, die eine Ebenso wie Liniearregler allmählich Schalt- baren Stromgeräten zwei grundlegende neue Möglichkeit bietet – und zwar ohne netzteilen weichen, so werden auch li- Ansätze verwendet, um diesen Heraus- Performance-Kompromisse und nicht zu neare Akkulader von Ladegeräten mit forderungen zu begegnen. Eine Mög- bewältigende Komplexität. Diese Pro- Schaltstrompfadsteuerung verdrängt. lichkeit besteht darin, das System unter dukte bieten die für portable Geräte we- Diese verbesserten Ladegeräte oder Verwendung einzelner Komponenten auf- sentliche Funktionalität, darunter auch „Power Manager“ erzielen höhere Wir- zubauen, von denen jede für eine einzi- schwer umzusetzende leistungsbezoge- kungsgrade, reduzieren die thermale ge Funktion optimiert ist. Dieser Ansatz ne Funktionen wie USB- und Auto-kom- Belastung des Geräts und schalten selbst- bringt maximale Flexibilität bei Design, patible Strompfadsteuerung, selbst- ständig zwischen verschiedenen Strom- Layout und Wärmemanagement und er- ständiges Akkuladen und hocheffiziente quellen um, darunter USB, AC- und Au- reicht dabei das geforderte Leistungsni- monolithische DC/DC-Wandlung. toadapter sowie Lithiumakkus. Darüber veau für jede Funktion. Doch dieser An- Diese neue Produktfamilie ist eine Lö- hinaus maximiert die Schaltstrompfad- satz ist relativ teuer und erfordert viel sung für jeden der oben besprochenen steuerung den verfügbaren Strom von Platz auf der Platine, um die wachsende Trends und bietet Entwicklern neue Mög- Quellen, die nur begrenzt Strom abge- Liste der funktionalen Anforderungen zu lichkeiten in Bezug auf Topologien und ben, wie etwa USB, während sie zugleich erfüllen. Stromstärken, die ihrer jeweiligen An- einen „Instant-on“-Betrieb sogar bei voll- Als anderes Extrem können Entwickler wendung am besten entsprechen. Diese ständig leeren Akkus ermöglichen. aus einer Reihe von hoch integrierten Produkte liefern saubere und kompakte Die Nachfrage nach Lösungen mit höhe- Power-Management-ICs (PMICs) wählen. Lösungen selbst für die schwierigsten rer Stromleistung wird vor allem durch die Diese Geräte unterstützen gewöhnlich Herausforderungen an das Power Ma- höhere Rechenkraft bedingt, die moder- viel mehr Funktionen, als für die meisten nagement, mit denen Entwickler heute ne Handheld-Produkte erfordern. Gleich- Anwendungen benötigt werden, wie etwa konfrontiert sind.

Helmut Kindermann hat bei der von ihm gegründeten Kindermann jetzt Aufsichtsratvorsitzender iSystem AG den Vorstand verlassen und ist als iSystem AG mit neuem Vorstand Vorsitzender in den Aufsichtsrat gewechselt.

Die iSystem AG, Schwabhausen, ters gewechselt. „Nach über 22 Vorstandssprecher ist jetzt Erol startete mit einem neuen Vor- Jahren ist es an der Zeit frischen Simsek. Er ist seit 2002 beim Un- stand in das Geschäftsjahr 2008. Wind in das Unternehmen zu brin- ternehmen und seit 2004 Ver- Der bisherige Vorstandsvorsit- gen und die Verantwortung für triebsleiter. Zum Vorstand „Pro- zende und Firmengründer Hel- das operative Geschäft an ein duktmanagement & Support“ Vorstand „Finanzen & Logistik“ mut Kindermann ist zum 1.1.2008 fähiges und junges Team weiter- wurde Werner Fischer berufen. wurde Martin Gröstenberger. (jj) aus dem operativen Geschäft aus- zugeben,“ so ein Statement von geschieden und als Vorsitzender in Helmut Kindermann zum Vor- ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 551ei0208 den Aufsichtsrat des Mikropro- standswechsel. Vorstand „Ver- ˘ Direktlink zu iSystem zessor-Entwicklungstool-Anbie- trieb und Marketing“ sowie

20 elektronik industrie 1/2 - 2008 aktuell 29.01.2008 16:21 Uhr Seite 21

MÄRKTE - TECHNOLOGIEN < AKTUELL StromversorgungenStromversorgungen Um 30 % geringerer Stromverbrauch kundenspezifisch oder standard 8-kanalige 10- und 12-bit-AD-Wandler

nur 77 mW pro Kanal. Mit dynamischer Ska- lierung und einer Abtastrate von 30 MS/s lässt sich der Verbrauch sogar auf 48 mW pro Kanal senken. Die Wandler sind gut zum Einsatz mit dem neuen programmierbaren + VCA8500-Acht-Kanal-Verstärker von TI geeignet. Dieser benötigt lediglich 63 mW pro Kanal und weist ein Eingangsrauschen von 0,8 nV/√Hz auf. Die Kombination von Die AD-Wandler der Baureihe ADS5281 sind in einem platzsparenden 9 x 9 mm großem 64- Acht-Kanal-Verstärker und ADC bietet eine poligen QFN-Gehäuse untergebracht. vollständige Signalkettenlösung für den medizinischen Bereich mit optimiertem Rausch- Texas Instruments hat die 10 und 12 Bit auf- verhalten und dem weltweit niedrigsten lösende 8-Kanal-AD-Wandlerbaureihe kombinierten Verbrauch (weniger als + ADS5281 mit besonders geringem Strom- 130 mW pro Kanal bei 50 MSPS). Ein nieder- verbrauch bei relativ kleinen Abmessungen frequenter Rauschunterdrückungsmodus vorgestellt. Als sparsame Datenwandler ver- verhindert 1/f -Rauschen und erhöht gleich- brauchen die AD-Wandler ADS5281, -82 und zeitig das Signal/Rausch-Verhältnis (SNR) -87 30 % weniger Strom als vergleichbare um bis zu 4,2 dB über ein 1-MHz-Band bei Lösungen. Bei der höchsten Abtastrate von Anwendungen im Basisband und im Zeit- 65 MSPS beträgt der Verbrauch der Familie bereich.

˘ + infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 548ei0208 ˘ Direktlink zu Texas Instruments

Gewinner aus Ausgabe 10/2007 In der ‚elektronik industrie’ 10/2007 verloste MSC Vertriebs GmbH ein NEC Starter Kit V850/Fx3 – CAN it! spendiert von Gleichmann electronics im Wert von 116,- €. + Die Gewinnerin ist: Angela Stern aus Stadtbergen Der Gewinnerin einen herzlichen Glückwunsch.

Zogen aus über 200 Einsendungen die glückliche Ge- winnerin (v. l.): Heidrun Hellner und Andrea Zeiheno- va von Gleichmann & Co. Electronics

Gewinner aus Ausgabe 8-9/2007 In der ‚elektronik industrie’ 8-9/2007 Elodie Saint- = verloste NEC Europe sechs Starter-Kits Affre und Jason 78Ko/Lx3 SEE-It im Wert von 210,- €. Martin, Marke- ting-Ingenieure Die Gewinner sind: in der Industrial ˘ Christoph Bothe, Firma Sensus Business Group ˘ Guido Rothfuss, Firma Festo der NEC Electro- Fachdistributor von: ˘ Alfred Lang, Firma Zeiss Optronics nics Europe bei ˘ der Ziehung der Markus Messmer, Firma ifm-electronic glücklichen Ge- ˘ Thomas Marktscheffel, Firma Siemens winner des Ge- ˘ Daniel Fuchs, Ingenieurbüro Fuchs winnspiels in Den Gewinnern einen Ausgabe 8- herzlichen Glückwunsch. 9/2007. Trenew Electronic AG CH-8630 Rüti Tel: +41 (0)55 250 66 00 elektronik industrie 1/2 - 2008 21 Internet: www.trenew.eu

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EMBEDDED SYSTEME > TITELSTORY

Im gesamten Haushalt Grenzenlose Verbindung

In der heutigen, hochgradig vernetzten Welt erwartet man inzwischen sowohl im beruflichen als auch im privaten Um- feld von elektronischen Geräten zunehmend, dass sie immer und überall miteinander verbunden werden können. Des- halb stellt Ethernet-Konnektivität für eine breite Palette von Anwendungen, u.a. bei Fernbedienungen, mobilen Kas- senterminals, Verkaufsautomaten, Sicherheitssystemen und Medizingeräten sowie vernetzten industriellen und Automobilanwendungen nicht nur zunehmend einen Wettbewerbsvorteil dar, sondern ist bereits ein Muss geworden.

Hersteller von Elektronikgeräten für pro- mierbare PLL und ein On-Chip-Quarzoszillator Hausautomatisierung mit Ethernet Con- fessionelle oder Verbraucheranwendungen gehören. Darüber hinaus sollte eine breite nectivity Microcontroller brauchen kostengünstige, einfach umzu- Auswahl an Schnittstellen wie JTAG, UART, Grundlegend kann man sagen, dass ein setzende Entwicklungsvorgaben, um ihren GPIO und SPI sowie eine externe Bus-Schnitt- Ethernet-Konnektivitäts-Mikrocontroller wie Kunden Ethernet-Konnektivität bieten zu stelle zur Verfügung stehen, um für Flexi- der eZ80AcclaimPlus! von Zilog an einem können, ohne dass sich dies erheblich auf bilität beim Anschluss möglichst vieler Ge- Ende eine Internetverbindung, am anderen Markteinführungstermin und Gerätekos- räte zu sorgen. Ende eine Mehrzwecksteuerung bereitstellt. ten niederschlägt. In den Controller eingebettet ist ein Mini- Betrieb einer Modelleisenbahn über Webserver, der als Schnittstelle für beliebi- Die Anforderungen das Heim-Netzwerk ge Webbrowser und für den Dialog mit dem Entscheidend bei der Bereitstellung einer Das ideales Ethernet-Konnektivitäts-ASSP Heimautomatisierungssystem dient. Im We- einfach zu implementierenden Konnektivi- sollte über eine Reihe unterschiedlicher sentlichen verbindet das Gerät so das In- tätslösung ist es, den richtigen applikati- Funktionen verfügen, um den Energiever- ternet mit den zu steuernden Geräten. onsspezifisches Standardprodukt-(ASSP)- brauch möglichst niedrig zu halten, wie bei- Bisher lag eines der größten Probleme bei der Ethernet-Mikrocontroller auszuwählen, der spielsweise: Implementierung Ethernet-basierter Heim- dann von einer Reihe integrierter Soft- automatisierung in der Zeit, die ein PC wareanwendungen und interner Schnitt- ˘ Die Möglichkeit, im Normalbetrieb On- braucht, um hochzufahren und den Web- stellen sowie einer robusten Hardware- und Chip-Peripherie unabhängig per Software browser zu starten. Aufgrund der damit ver- Software-Entwicklungsumgebung unter- und Clock-Gating an- bzw. ausschalten bundenen Prozesse kann es Minuten dau- stützt wird. Im Idealfall sollte der ASSP-Con- zu können, ern, bis ein PC den entsprechenden Browser troller über eine 50-MHz-Kern-CPU verfü- ˘ einen Stoppbefehl-Modus, aufgerufen hat und man die Heimautoma- gen, um eine hohe Verarbeitungsleistung zu ˘ einen Schlaf-Modus. tisierung bedienen kann. Durch die Einfüh- garantieren. Außerdem sollte er mit einer ein- rung neuer drahtloser Geräte, wie z. B. des gebetteten Internet-Softwarereihe mit in- Zur Kostenreduzierung und zur Verkürzung iPhone von Apple Computer, kann inner- tegriertem präemptivem Multitasking-Echt- der Entwicklungszeit sollte das ASSP von ei- halb von Sekunden auf das Heimautomati- zeitbetriebssystem (RTOS) und einem für ner Reihe robuster Hardware- und Software- sierungssystem zugegriffen werden, falls eingebettete Systeme optimiertem TCP/IP- Tools unterstützt werden. es über eine drahtlose Verbindung verfügt. Protokoll-Stack ausgestattet sein. So wird beispielsweise der Ethernet- Die Konvergenz des iPhone und des einge- Zur weiteren Grundausstattung sollte auch Konnektivitäts-Flash-Mikrocontroller betteten Webservers ermöglicht so eine ein- ein ausreichender, programmierbarer eZ80AcclaimPlus! von Zilog von den Zdot- fache, praktische und relativ preiswerte In- On-Chip- und Off-Chip-Flash- und SRAM- Einplatinenrechnern (SBCs) des Unterneh- stallierung. Speicher (üblicherweise 256 KB program- mens unterstützt. Derartige SBCs er- mierbarer On-Chip-Flash-Speicher, 16 KB möglichen eine schnelle, eingebettete Die Realisierung On-Chip-SRAM-Speicher und 1 MB exter- Machbarkeitsprüfung, bieten Flexibilität Voraussetzung für den Einsatz eines ner Flash-Speicher), ein 10/100 Base-T-Ether- bei der Entwicklung und können sogar auf leicht zu bedienenden Heimautomatisie- net-MAC, eine stromsparender, program- Produktionsebene als Ersatzlösung dienen, rungssystems ist die Entwicklung einer ent- um die Markteinführungszeit zu verkürzen. sprechenden Heimautomatisierungs-Inter- ˘ AUTOR Die unterstützende Entwicklungssoftware netseite. Dies kann über ein handelsübliches sollte einen vollständigen ANSI-C-Compi- Web-Autorentool, wie z. B. Front Page von Mi- Steve Pope ist Systemarchitekt ler, einen Konverter von Webseiten nach C, crosoft, erfolgen. Das Entwicklungs-Tool bei Zilog, San Jose, Kalifornien Web-Autorentools und eine integrierte Ent- muss auch in der Lage sein, Webinhalte auf Michelle Leyden-Li, Marketing- wicklungsumgebung (IDE) mit Assembler, der Ebene der integrierten Entwicklungs- leiterin, Zilog, San Jose, Kalifornien Linker, Debugger und Simulator bieten. umgebung zu implementieren. Mithilfe die-

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TITELSTORY < EMBEDDED SYSTEME

ser Tools wird die Anwendungs-Webseite Diese feste Verdrahtung ist notwendig, um zelne Lampen) oder am Wandschalter (für programmiert und in den Flash-Speicher Fehlalarme zu vermeiden. Auf die Alarm- permanent installierte Beleuchtungsanlagen) des eingebetteten Webservers übertragen anlage kann dann über das Internet zuge- angebracht. Diese typische Konfiguration (für ein Heimautomatisierungssystem be- griffen werden, z.B. um den Systemstatus ab- kann auch mithilfe des so genannten X-10 ansprucht ein Webserver normalerweise zurufen, die Anlage ein- bzw. auszuschalten, Standards erfolgen, der über das Stromnetz 1 MByte Speicher.) Eine ganze Reihe von Systemwarnungen zu empfangen, oder, im funktioniert, aber nicht ganz so zuverlässig Haushaltsgeräten, u. a. Beleuchtungs-, Falle eines Alarms, den Sicherheitsdienst zu wie der Z-Wave Standard ist. Alarm-, Unterhaltungs-, Bewässerungs-, kontaktieren. Heizungs- und Klimaanlagen können auf Heizungsanlage einfache Art und Weise konfiguriert wer- Geräte der Unterhaltungsindustrie Der Thermostat wird üblicherweise über den, sodass sie auf der Webseite laufen. Zur Steuerung der Unterhaltungsgeräte ein RS-485-Kabel gesteuert, das fest zwi- In einem nächsten Schritt wird die Websei- über das Internet ist es notwendig, einen schen der Schnittstelle des eingebetteten te in das Ethernet-Konnektivitäts-ASSP ein- IR-Controller über die serielle Schnittstelle Webservers und dem Thermostat verlegt gebettet und der Mikrocontroller in das an den Webserver anzuschließen. Der IR- wird. Heimnetzwerk integriert. Da die meisten Controller, der sämtliche zur Steuerung Durch die Automatisierung der Unterhal- Heimnetzwerke über einen drahtlosen Zu- der Unterhal- tungs-, Heizungs- und Beleuchtungsanla- gangsknoten verfügen, kann jetzt jedes be- tungsanlage gen können Hausbesitzer erreichen, dass liebige Drahtlosgerät, z. B. ein Handy oder ein die häusliche Umgebung genau ihren Vor- WLAN-fähiger Laptop-Computer, benutzt stellungen entspricht, wenn sie nach einem werden, um über den Browser im Heim-Int- langen Arbeitstag, einem romantischen ranet alle Geräte zu steuern, die so konfi- Abend oder einem Winterspaziergang wie- guriert worden sind, dass sie über die Heim- der nach Hause kommen. automatisierungs-Webseite laufen. Dabei sei Weitere Anlagen, die über den eingebette- angemerkt, dass bei einer derartigen In- ten Webserver gesteuert werden können, stallation die angeschlossenen Anlagen na- könnten z. B. über eine RS-485-Schnittstel- türlich trotzdem auf die ursprünglich vor- le angeschlossene Bewässerungsanlagen gesehene Art und Weise betrieben werden oder sogar eine Modelleisenbahnanlage können. sein. Über die eingebettete Webseite kann man dann mehrere Züge auf demselben Einige Beispiele Gleis fahren lassen, die Zuggeschwindig- Sicherheitsanlagen keit regeln und Züge über Weichen das Gleis Natürlich kommen beim Zugriff auf die wechseln lassen, ohne dass – zum Bedauern Alarmanlage über das Internet Bedenken zuschauender Kinder, aber zur Freude ernst- hinsichtlich der Sicherheit auf. Wenn der Bild 1: Beispiel eines Heimautomatisierungssys- hafter Modelleisenbahner – irgendwelche tems. Die Steuerung einer Modelleisenbahn kann Hausbesitzer über Internet auf die Alarm- mit demselben Gerät erfolgen, mit dem auch der Züge zusammenstoßen. anlage zugreifen kann, wieso dann nicht Fernseher bedient wird und vieles andere mehr. jeder andere auch? Diese Bedenken kön- Schlussbemerkung nen jedoch leicht ausgeräumt werden. notwendigen Kodierungen enthalten muss, Schon seit etlichen Jahrzehnten wird darü- Alarmanlagen sind mit den Überwa- wird so installiert, dass er sich in direkter ber nachgedacht, Haushaltsgeräte über den chungssystemen der Wach- und Schließge- Sichtweite der Anlage befindet. Die Webseite Computer zu steuern. Durch die Konver- sellschaft entweder über ein Kabelmodem sollte so konfiguriert sein, dass es genau so genz geeigneter Ethernet-Konnektivitäts- oder über DSL verbunden. In den eingebet- leicht ist, die Anlage vom Drahtlosgerät aus Mikrocontroller mit Drahtlosgeräten wie teten Webserver kann daher sehr einfach zu steuern wie über die ursprüngliche Fern- dem iPhone können Automatisierungssys- eine Firewall eingebaut werden, die nur das steuerung. teme leichter installiert und bedient werden. ganz persönliche Drahtlosgerät des Haus- Obwohl die genannten Beispiele sich auf eigentümers erkennt und nur ihm Zugang Beleuchtung die Automatisierung im Haushalt beziehen, zum Browser gewährt. Alternativ kann auch Die automatische Steuerung der Beleuch- kann derselbe Ansatz auch in Bürogebäuden, ein Passwortschutz in das System einge- tungsanlage geschieht heutzutage häufig Krankenhäusern, Schulen oder Geschäften baut werden, der größere Sicherheit und über einen drahtlosen Kommunikations- bzw. im Bereich Medizingeräte oder Indus- flexibleren Zugang ermöglicht. standard namens Z-Wave. Der Anschluss triesteuerungen Anwendung finden. (sb) Zur Steuerung der Alarmanlage per Internet der Beleuchtungsanlage an das Heimnetz- muss diese über eine RS-232- bzw. RS-485- werk erfordert daher eine Platine, die Z- ˘ infoDIRECT 405ei0208 Schnittstelle verfügen. Die Anlage wird dann Wave in das RS-232-Protokoll konvertiert. An- über die Schnittstelle mit dem eingebette- schließend werden dann Z-Wave-kompatible www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Zilog ten Webserver im Heimnetzwerk verbunden. Schalter entweder an der Steckdose (für ein-

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Neues vom PowerPC Junger Wein in alten Schläuchen

Insidern zwar schon ein paar Monaten bekannt, das breite Publikum dürfte allerdings noch nicht realisiert haben, dass AMCC rechtzeitig zu den wichtigen Messen für das embedded Umfeld wieder interessante Neuerungen auf den Markt gebracht hat.

Aufsetzend auf dem Book E compliant 440er warebeschleunigungseinheit PowerPC Core wurde die nächste Generati- mit Quality of Service (QoS) und on geschaffen, die in einem embedded Con- Jumbo Frame Support, gehören troller PPC460EX und PPC460GT münde- zum Muss. USB 2.0 On the Go ten, mit welchen Anwendungen im Bereich und zusätzliches USB 2.0 Host von High End Druckern, Netzwerksub- Interface runden das Ganze ab. systemen, Home Gateways, oder standard Bedingt durch den Vormarsch embedded Einsätze angesprochen werden von SATA-Festplatten, wurde sollen. Es sollte allerdings nicht unerwähnt dem Wunsch der Entwickler bleiben, dass der alte 440er Core vom Li- nach einem SATA-Controller zenzgeber IBM eine Überarbeitung erfahren beim 460EX entsprechend Rech- hat, die nicht nur darin bestand, das Design nung getragen. auf einen 90-nm-Prozess zu portieren. Im fol- Bild 1: Das PowerPC-Flagschiff 460EX von AMCC läuft mit genden wird auf die Version PPC460EX mit Taktfrequenzen von bis zu 1,2 GHz. In geheimer Mission FPU näher eingegangen. Wenn man sich vor noch nicht allzu langer Zeit mit System- Die Verjüngungskur designern über Datenschutz un- Ausgehend vom 90-nm-Prozess bietet der terhielt, gewann man oft den PPC460EX-Controller einen damit ein- Eindruck, dass hier nach wie vor hergehenden Leitungsboost und ermög- ein gewisser Nachholbedarf be- licht Taktfrequenzen von bis zu 1,2 GHz/ stand und an Parallelen im Ge- 2400DMIPS (Bild 1). Des weiteren stehen sundheitswesen erinnert, wo ein mehr an Memorybandbreite, stan- manchmal eine gewisse Blau- dardbasierende Interfaceanbindungen, äugigkeit, nach der Devise „mir verminderte Leistungsaufnahme, sowie wird schon nichts passieren“ verbesserte Hardwarebeschleunigungs- grassiert. Bild 2: Durch die Umstellung auf 90-nm-Prozesstechnik einheiten für Standard-Encryptionverfah- Die Sensibilisierung zu diesem konnte beim PowerPC 405EX die Taktfrequenz 667 MHz er- ren zur Verfügung. Selbstverständlich ist der höht werden. Die ebenfalls erhältliche Controller-Variante Thema ist zwischenzeitlich PPC460 vom Instruktionsset kompatibel 405EXr hat statt zwei nur eine PCIe-Schnittstelle. zwar noch nicht auf breiter zu allen PowerPC-Architekturen. Dadurch Front, aber doch immerhin in ist es ein Leichtes, ein bestehendes System Dies wird durch einen 32 KByte Instrukti- einzelnen Bereichen erfolgt. Das ist un- sowohl von einem anderen AMCC-Derivat, ons- und Datencache, sowie 256 KByte L2- schwer an der Integration entsprechender wie auch einem PowerPC eines anderen Cache und einem 64 KByte großen On Chip Funktionen in Embedded Controllern zu er- Anbieters auf den PPC460EX zu portieren. SRAM unterstützt. Externe Speicher- kennen ist, um solchen Anforderungen anbindung bis zu vier Bänke DDR2- auch in kleineren Systemen Rechnung zu Zahlenspielereien SDRAM mit einer maximalen Kapazität tragen. Auch AMCC folgt dem Trend und Mit Taktfrequenzen von 667 MHz bis von 16 GByte sind möglich. hat diesen und andere Controller zwi- 1,2 GHz und 2.0 Dhrystone MIPS/MHz ist schenzeitlich mit einer entsprechenden der Datendurchsatz erheblich höher als Verbindungen sind das halbe Leben Turbo Security Engine, die Standardpro- bei vergleichbaren Core-Architekturen. Der 460EX unterbreitet eine breite Palet- tokolle wie IPSec, SSL, and DTLS unter- te an Peripherieblöcken und Schnittstel- stützt, versehen. Um den bestmöglichsten ˘ AUTOR lenfunktionalität. Zwei unabhängige PCIe- Datendurchsatz zu erhalten, ist dieser Schnittstellen, eine 32 Bit PCI V2.3, zwei Block direkt mit dem Prozessorbus ver- Klaus Vogel ist beim AMCC-Distri- 10/100/1000 Ethernet Ports mit der vom bunden. Außer den erwähnten Protokol- butor Acal in München beschäftigt 440GX übernommenen TCP/IP-Hard- len bietet er zusätzlich eine Public Key Be-

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schleunigungseinheit mit einem Zufalls- lerdings nicht am Prozessorbus, sondern am zahlengenerator (True Random Number Peripheriebus angeschlossen ist. generation), sowie eine vollständige Head- Wie schon beim Flagschiff 460EX aufge- er/ Trailer-Verarbeitung. Das Ganze ent- zeigt, kann auch dieser kleine Bruder durch spricht den Anforderungen nach FIPS-140- exzellente Leistungs-Verbrauchswerte glän- 2 und ANSI X9.17 Anhang C. zen: 1014 Dhrystone 2.1 MIPS stehen bei Der Sicherheitsblock ist so ausgelegt, dass einer Taktfrequenz von 667 MHz an und be- Entwickler in der Lage sind Systemkon- gnügen sich dabei mit nur 1,7 W an Leis- zepte zu erstellen, die dem vorgeschlage- tungsaufnahme. In diesem Zusammen- nen IEEE P2600 Standard – Hardcopy De- hang sollte erwähnt werden, dass dabei nur vice and System Security – entsprechen. ca. 100 mW auf das Konto der CPU gehen. Das Meiste geht auf das der high speed Maß halten Schnittstellen, was naheliegend ist, aber Im Rahmen von nationalen und interna- oftmals in emotional geführten Diskus- tionalen Verordnungen, wie z. B. Energy sionen übersehen wird. Das Ganze hängt Star, sind Hersteller immer stärker gefordert, sehr stark vom I/O-Aufkommen ab. den Energieverbrauch ihrer Geräte zu reduzieren. Somit schauen auch immer mehr Hilf Dir selbst, dann hilft Dir ... Entwickler von nicht batteriebetriebenen Wer heutzutage komplexe Halbleiter einem Geräten auf die Leistungsaufnahme einer Entwickler näher bringen möchte, indem jeden einzelnen Komponente, die zum Ein- er diesem ein Datenblatt und Muster auf satz kommen soll. Mit dem 460EX wird den Tisch legt, lebt sicherlich immer noch dem Entwickler ein Controller in die Hand im letzten Jahrtausend. Die Zeiten gehö- gegeben, der sich mit typisch 5 W bei 1 GHz ren längst der Vergangenheit an, in de- Taktfrequenz für den ganzen Chip begnügt. nen man Entwickler in der Form sich selbst überlassen konnte. Ohne entsprechenden Doping für alle – PPC405EX Support und herstellerseitige Vorarbeit Im Sport verpönt, in der Halbleiterei eine geht heute nichts mehr. völlig legales und probates Mittel. Nicht nur Ein Blick auf die AMCC-Homepage fördert dem 440er Core ist durch die Portierung auf Interessantes zu Tage. Neben den hier vor- einen kleineren Prozess eine Leistungs- gestellten neuen Produkten fällt auf, dass steigerung zuteil geworden. Gleiches hat AMCC eine sehr ausgedehnte Partnerphi- auch der kleinere 405er Core erfahren, was losophie fährt. Ziel ist es hierbei, zu einem in zwei Produkten mündete. bestimmten Release-Datum nicht nur ei- Hier hat es der 90-nm-Prozess möglich ge- nen neuen Controller auf den Markt zu macht, die Taktfrequenz von ursprünglich bringen, sondern gleich ein komplettes, maximal 333 MHz auf 667 MHz hochzu- sogenanntes Enablement zu offerieren, drehen. Soweit so gut, nur macht das al- das aus Betriebssystemunterstützung, De- leine nicht viel Sinn, wenn das Umfeld buggingtools, sowie preislich erschwing- nicht entsprechend angepasst wird. Wie ein lichen Evaluierungsboards besteht. Blick auf das Blockdiagramm in Bild 2 zeigt, Unabhängig davon vertritt AMCC die An- wurde dementsprechend der Bustakt auf sicht, dass es hilfreich ist, alles was man 200 MHz angehoben und der ursprüngli- selbst schon zu einem bestimmten Produkt che SDRAM-Controller durch einen adä- geschaffen hat, dem Entwickler zugänglich quaten DDR 1/2 SDRAM-Typen ersetzt. zu machen. Das erstreckt sich vom Simu- Um das Ganze abzurunden, erfolgt die lationsmodell über Schaltpläne zu BOMs Verbindung zur Außenwelt über zwei bzw. von Referenzdesigns und Evaluierungsbo- eine (405EXr) 1-lane PCIe-Schnittstellen. ards. Sicherlich der geeignete Weg, um Ent- Der ursprüngliche Fast Ethernet Block wur- wicklern den Weg zum erfolgreichen High de durch eine Gigabit-Einheit ersetzt. Speed Design zu ebnen. (jj) Wie schon beim 460EX, gehören auch hier USB 2.0 OTG sowie Security Beschleuni- ˘ infoDIRECT 511ei0208 gungseinheit zu den Funktionsmerkma- len. Erwähnenswert ist sicherlich der on www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Acal Chip NAND Flash Controller, der hier al-

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Langzeitverfügbare und robuste Elektronikbaugruppen für Flachbildschirme Intelligente Mittler zwischen Videoquellen und Displays

Die Konvertierung und Aufbereitung der Quellgrafiksignale zum gewünschten Embedded Display wird zunehmend komplexer. Passende Videosignalwandler mit Zusatzfunktionen erleichtern die Entwicklung individueller Flach- bildschirmlösungen.

Gab es früher nur wenige Alternativen bei der Auswahl passender Displaygrößen (kon- ventionell zumeist die Monitorgrößen 15", 17", 19" usw.), so ist der Markt der Flatpa- nels heute deutlich bunter. Damit steht das passende Display deutlich mehr zur Disposition bei der Auslegung des Grafik- interfaces für Infotainment-Systeme und Geräte, Maschinen oder Anlagen jeder Art, als es noch in der Vergangenheit der Fall war. Damit einhergehend verändert sich der Bedarf der Lösungsanbieter hinsichtlich des Zukaufs der passenden Lösungen. Wur- den früher im wesentlichen Standard-Bild- schirme mit integrierter Elektronik im Hou- sing zugekauft und in der Regel nur bei mend – nur kurze Zeit in identischer Kon- Videoquellen zu managen. Ursprünglich der Auslegung des Frontpanels customi- figuration angeboten werden, oder aber stand dabei die Konvertierung von zed, ist die Panelauslegung heute deutlich Adapterbaugruppen einzusetzen, die lang- CRT/VGA-Signalen der Embedded Com- mehr eine Aufgabe der Konstruktions- und zeitverfügbar und robust ausgelegt sind. puter im Vordergrund. Danach kam DVI Entwicklungsabteilung. Große OEM gehen Genau in diesem Marktsegment hat sich mit hinzu. Heute ist das Business noch deshalb dazu über, die „nackten“ TFT-Dis- Kontron in den letzten Jahren eine feste Po- deutlich vielfältiger, denn der Markt plays direkt bei den Herstellern zu beziehen, sition erarbeitet. Applikationen mit langzeitverfügbaren was auch von Seiten des Einkaufs Vorteile und/oder robust ausgelegten Flatpanel- bringen kann, da eine Zwischenhandels- Displayansteuerelektronik Technologien wird zunehmend bunter: Im stufe hierfür eingespart wird. Die Kernkompetenz ist dabei die Kom- Bereich Medical beispielsweise können Was dann jedoch fehlt, ist die passende munikation zwischen den unzähligen Em- endoskopische Kameras direkt an diese Displayansteuerelektronik, die Video- bedded Displays und den jeweiligen Baugruppen angeschlossen werden, um quellsignale unterschiedlichster Art dis- playkonform konvertiert sowie je nach Be- ˙ darf noch anwenderspezifische Settings KOMFORTABLES KEYPAD FÜR ON SCREEN DISPLAY direkt am Monitor ermöglicht. Entwickler stehen an diesem Punkt vor der Wahl, sich Zur Justierung ist ein OSD-Keypad (OSD – abgerufen werden. Die serielle OSD- entweder eine eigene Baugruppe zu ent- = On Screen Display) erhältlich,mit dem Steuerung ist ideal für den Einsatz bei wickeln, die genau den Bedarf der spezi- Einstellungen geändert und die speziel- der Fertigung größerer Serien,da die ma- fischen Applikation treffen, oder aber Stan- len Eigenschaften des CRTtoLCD-8 ge- nuelle Einstellung jedes einzelnen Con- dardbaugruppen einzusetzen. Setzt man steuert werden können. Die OSD-Konfi- trollers entfällt. Die individuelle Anpas- auf die Baugruppenlösung, ist die Aus- guration erfolgt komfortabel über das sung der verschiedenen Flatpanels erfolgt wahl zu treffen zwischen Baugruppen, die Keypad oder über die serielle Schnitt- wie bei Kontron üblich über spezielle – oftmals aus dem asiatischen Raum kom- stelle von einem PC aus unter Windows. „Panelfiles“,die eine optimale Darstellung Ein passendes Adapterkabel ist als Zu- garantieren. Auch individuelle Firmwa- ˘ AUTOR behör erhältlich. Einmal optimierte Ein- reanpassungen sind über das neu ent- stellungen können so als Datei gespeichert wickelte Softwaretool KCWB (Kontron Daniel Piper ist Produktmarketing- und jederzeit – auch für weitere Panels Configuration Workbench) möglich. Manager bei Kontron in Hamburg.

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die zumeist noch analogen Signale auf Bild 1: Die Displaykonverter- Basis neuester Techno- hochauflösenden High-Definition Bild- baugruppe CRTtoLCD-8 logien sind genau die unterstützt z. B. schirmen anzuzeigen. Applikationen, die der- neben analog Im Bereich Infotainment sind DVD-Signa- RGB und DVI zeit bei Hotelneu- le (inklusive HDCP) möglich z. B. für Video- zusätzliche bauten sowie Um- On-Demand Hightech Terminals in No- Composite- und bauten installiert S-Video-Eingänge belhotels. Auch für Displays in Fahrzeugen werden. Passend für PAL/NTSC-Signale. aller Art sind diese Baugruppen ideal: So dazu ist dann auch die Er- z. B. für Infotainmentlösungen in Bussen, weiterungsbaugruppe für TV-Sig- Flugzeugen oder Zügen. Für Embedded PC nale. Das High-Definition TVtoLCD Mo- Technologie werden natürlich auch im- Flatpanel-Konver- dul, dass Auflösungen wie Full-HDTV mer DVI- oder auch noch VGA-Signale terboards mit Videoeingang (1 920 x 1 080 Pixel) unterstützt, und so gleich mit unterstützt. Daher auch der Das CRTtoLCD-8 Flatpanel-Controller-Board besonders brillante Bilder ermöglicht. Die Name der CRTtoLCD-Baugruppen. ist zwischen den bereits länger am Markt TV-Tuner Erweiterung verarbeitet analo- Die Konverterbaugruppen der aFlat-Se- etablierten CRTtoLCD-5 und CRTtoLCD-7 ge PAL/NTSC-Signale z. B. über den im in- ries, die auch immer mit den passenden Ka- Flatpanel-Controller-Boards anzusiedeln. dustriellen oder Hotel-Umfeld üblichen belsätzen für die Displays ausgeliefert wer- Es ist eine Einstiegslösung für den Bereich Kabelanschluss. Mit Hilfe des integrier- den können, können jedoch bei weitem der Flatpanel-Konverterboards mit Video- ten Stereo-Verstärkers (2 x 14 W) sind mehr als lediglich die CRTtoLCD-Signale eingang. Auch das Weitbereichsnetzteil auch Lautsprecher direkt ansteuerbar. Da- zu konvertieren, wie die beiden neuen erschließt neue Einsatzbereiche im in- rüber hinaus ist ein Radio-Tuner integriert Launches zur Embedded World zeigen: Die dustriellen Umfeld. Wird darüber hinaus ein und ein Infrarot-Empfänger für Standard- CRTtoLCD-8 mit Weitbereichsnetzteil TV-Tuner, eine Drehung des Bildes, PIP Fernbedienungen (RC5 Code kompatibel) (12 ... 24 V) unterstützt beispielsweise (Picture In Picture), der Einsatz eines Bild- auf dem Board vorhanden. neben analog RGB und DVI zusätzliche schirmschoners oder eine optimierte Dar- Dieser kleine Abriss von zwei Baugruppen Composite- und S-Video-Eingänge für stellung insbesondere schnell bewegter und einer Zusatzbaugruppe für TV zeigen, PAL/NTSC-Signale für umfassenden Vi- Bilder mit „Adaptive Motion Deinterla- wie komplex heute Grafiksignalkonver- deoquellensupport (Bild 1). Ausgangsei- cing“ benötigt, ist der CRTtoLCD-7 Grafik- terbaugruppen sind: Sie integrieren zu- tig verfügt das mit Genesis Chip FLI5961 konverter erste Wahl. nehmend mehr Funktionen und erhöhen bestückte Board über 2 x 24 Bit LVDS Sup- Diese Baugruppe bietet mit der zur Em- so den Komfort für den Anwender. Bei- port mit einer Auflösung bis SXGA. Eine gro- bedded World 2008 vorgestellten neues- spielsweise auch durch ein integrierte On ße Anzahl von kostenoptimierten Kabeln ten Variante alle Funktionen, die für Screen Display Parametrierung oder Fern- über das JILI30 (LVDS) Interface für den kopiergeschütztes High-Definition Vi- bedienungen, wie sie auf dem TV-Erwei- Anschluss entsprechend angepasster Flat- deomaterial (HDCP) unterstützt und po- terungsmodul integriert sind. (jj) panels steht ebenfalls zur Verfügung. Auch sitioniert sich damit eindeutig im Bereich TTL-Flatpanel können über ein Adapter- der professionellen Consumerelektronik, kabel angeschlossen werden. Auf Anfrage die oftmals auch Langzeitverfügbarkeit ˘ infoDIRECT 516ei0208 ist eine Anpassung an weitere Flatpanel- sowie einer robusten Auslegungen be- Typen in der Regel mit geringem Aufwand dürfen, denn Public Viewing in Event-Lo- www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Kontron möglich. cations sowie Multimediaangebote auf

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Globale Sicherheit Peripheriefunktionen in den STM32-Mikrocontrollern

Die auf dem Cortex-M3-Core beruhenden Mikrocontroller STM32F10x von STMicroelectronics und ihre globalen Sicherheits-Features zeigen auf, wie sich eine elektronische Applikation mit Hilfe spezifischer Peripheriefunktionen bes- Bild 2: Funktionsweise des Power Voltage Su- ser denn je absichern lässt. pervisors. Reset-Zeitablauf und Spannungs- hysterese sind in diesem Diagramm nicht be- rücksichtigt.

Die Sicherheit hat heutzutage in vielen Vertraulichkeit der Resultate gewahrt verriegelbare I/Os, Exception-Behandlung Applikationen einen äußerst hohen Stel- bleibt, nachdem die Applikation ab- und zwei Watchdogs. lenwert. Für viele Entwickler ist dies der An- gearbeitet ist. Zur Aufrechterhaltung der Vertraulichkeit lass, viel Zeit in die Absicherung ihrer An- kommen zum Einsatz: Schreib-/Leseschutz wendungen zu investieren. Damit einer In einem Embedded-System kommt dem für den Flash-Speicher sowie Backup-Re- Applikation ‚globale Sicherheit’ beschei- Mikrocontroller, der immerhin so etwas gister und Manipulationsschutz. nigt werden kann, müssen sowohl die Da- wie das Gehirn des Systems darstellt, ent- ten als auch die Anwendung selbst sicher scheidende Bedeutung für die Wahrung der Power Voltage Supervisor sein. Für eine elektronische Applikation globalen Sicherheit zu. Der Mikrocontroller Bestandteil der Schaltung ist ein Span- und insbesondere für ein Embedded-Sys- nungswächter, der sich in drei Abschnitte tem resultiert dies in der Forderung, Stö- gliedert: Der Funktionsabschnitt Power-On- rungen, Unstimmigkeiten und Eindring- Reset (POR) hält beim Einschalten den Re- versuche in den Griff zu bekommen, damit set-Status des Bausteins so lange aufrecht, die Verfügbarkeit, Integrität und Vertrau- bis die nominelle Versorgungsspannung er- lichkeit gewährleistet ist (Bild 1): reicht ist. Die Funktion Programmable Vol- ˘ Wahrung der Verfügbarkeit. Hierzu ge- tage Detector (PVD) generiert einen Interrupt, hört der Schutz vor Ausfällen, die durch sobald die Spannung auf einen zwischen ungünstige Umgebungsbedingungen 2,2 und 2,9 V programmierbaren Grenzwert verursacht werden, also z. B. durch absinkt. Der Firmware obliegt es daraufhin, Schwankungen der Versorgungs- Bild 1: Globale Sicherheit für eine elektroni- ein geordnetes Herunterfahren zu ver- spannung, der Temperatur oder der ex- sches Applikation. anlassen, bevor es zu einem Reset kommt. ternen Taktfrequenz. Eine geordnete Die dritte Funktion, Power-Down-Reset (PDR), Verschlechterung der Werte kann ei- muss deshalb die Forderungen nach Ver- löst ein System-Reset aus, wenn die Ver- nem System zu mehr Toleranz gegenüber fügbarkeit, Integrität und Vertraulichkeit sorgungsspannung auf 2 V absinkt (Bild 2) Einflüssen der Außenwelt verhelfen. erfüllen, was allerdings nicht einfach ist und Die solcherart erzielte Absicherung der ˘ Wahrung der Integrität. Hierbei geht es neben intelligenter Peripherie auch ein Stromversorgung sorgt für Ausfalltoleranz um das Management von Unstim- durchdachtes Mikrocontroller-Design er- und bewirkt außerdem, dass das System migkeiten, die bei einem Durchgehen der fordert. Der Mikrocontroller STM32 von für eine bestimmte Phase in einen siche- Software auftreten können. Unter an- STMicroelectronics gehört in dieser Hinsicht ren Betriebszustand wechselt, bevor es zu derem kann eine zu hohe CPU-Auslas- zu den fortschrittlichsten Produkten. Im Fol- einem völligen Reset kommt. Dieses Reset tung die Integrität der Software beein- genden werden die globalen Sicherheits- wiederum erfolgt bevor das System voll- trächtigen. Features des STM32F10x näher beleuchtet. ständig ausfällt. ˘ Wahrung der Vertraulichkeit. In diese Der Wahrung der Verfügbarkeit dienen Sparte fällt der Schutz vor Piraterie so- die folgenden Features: Programmierbarer Taktsicherheits-System wohl auf der Programm als auch auf der Spannungswächter (Bestandteil des Power Dieses Feature beruht auf der Erkennung Daten-Ebene. So kann z. B. der Desig- Voltage Supervisors), Taktsicherheits-Sys- eines Taktausfalls. Das System löst einen ner die Software so absichern, dass die tem und Notabschaltung (um ein Aus- Interrupt aus, sobald der externe Haupt- breiten der Störung zu verhindern). Quarz nicht mehr angeschlossen ist oder ˘ AUTOR Zur Wahrung der Integrität werden heran- defekt wird. Der Mikrocontroller wird da- gezogen: Power-On-Reset und Power- raufhin automatisch mit einem intern er- David Bellegarde ist Mitarbeiter Down-Reset (Bestandteil des Power Vol- zeugten sicheren Takt angesteuert. Das Sys- von STMicroeletronics tage Supervisors), Write-Once-Register, tem kann sich dann selbst herunterfahren

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oder ein Reset auslösen (durch Aus- ten Code) aufhängen, sind führung eines nicht maskierbaren In- Watchdog-Timer die ulti- terrupts – NMI). mative Rettung. In den STM32F10x sind zwei Watch- Notabschaltung, Write-Once- dogs integriert, von denen ei- Register und verriegelbare I/Os ner unabhängig arbeiten und Der Control-Timer des STM32F10x der andere im Windowed- bietet einen Notabschalt-Modus, in Modus operieren kann. dem die Signale dieses Timers auf sichere, Bild 3: Timer-Sicherheits-Features und mehr. vom Anwender vorgegebene Werte ge- Schreib-/Leseschutz für Flash-Speicher setzt werden. Diese Break-Funktion wird Exception-Behandlung Der Flash-Speicher lässt sich vor Pro- entweder bei einem Taktausfall oder durch Der Cortex-M3-Core unterstützt mehrere Ar- grammen schützen, die ihn auszulesen ver- Setzen des Break-Input-Pins (BKIN) akti- ten von Exception-Behandlungen, mit de- suchen. Darüber hinaus lassen sich die Sei- viert. Da sich die PWM-Funktion des Ti- nen sich feststellen lässt, wann der Mikro- ten dieses Speichers vor unerwünschten mers zur Ansteuerung von Motoren eig- controller ein fehlerhaftes Verhalten an den Schreibzugriffen bewahren. Einmal ak- net, ist es sinnvoll, bei einem Ausfall für Tag legt. Eine Störung ist eine Exception, die tiviert, können diese Features durch ein im einen sicheren Betriebszustand der Moto- aus einem fehlerhaften Zustand infolge ei- RAM ausgeführtes Programm deaktiviert ren zu sorgen, damit eine Beschädigung ner Befehlsausführung resultiert. Excepti- werden. Der Flash-Speicher wird nach die- vermieden wird. ons dieser Art gliedern sich in drei Gruppen: ser Operation gelöscht. Wird der beschriebene Timer zur An- ˘ Speichermanagement-Fehler entstehen steuerung eines Motors verwendet, kann durch einen Sprung in einen Speicher- Backup-Register eine unzulässige Modifikation von Pa- bereich, in dem sich kein ausführbarer und Manipulationsschutz rametern bei laufendem Motor zu einer Zer- Code befindet. Im STM32F10x sind zehn 16-Bit-Register störung der Leistungsstufe und in der Folge ˘ Busfehler werden ausgelöst, wenn das vorhanden, die zum Ablegen von Chiff- zu einer ernsten Beschädigung des Motors Programm das Abspeichern von Daten rierschlüsseln verwendet werden können. Die führen. Aus diesem Grund lässt sich die Kon- in einem Bereich versucht, in dem sich Daten sind geschützt, da diese Register figuration der Ausgänge schützen, indem die kein Speicher befindet. durch eine Stützbatterie gespeist werden Konfigurationsregister verriegelt werden. ˘ Nutzungsfehler werden generiert, wenn (Verfügbarkeits-Feature). Allerdings werden Eine solche Konfigurations-Verriegelung ein nicht definierter Befehl ausgeführt sie automatisch gelöscht, sobald über den lässt sich nur durch ein Reset wieder auf- wird. Anti-Tamper-Pin eine Manipulation sig- heben. nalisiert wird. Eine Applikation kann z.B. mit Einen ähnlichen Mechanismus hat eine Bei diesen Exceptions kann eine Soft- einem gesicherten Gehäuse versehen wer- Funktion, die das Verriegeln von I/O-Ports wareprozedur für ein sicheres Anhalten den, bei dessen Öffnung die Anti-Tamper- und ihrer Konfigurationen ermöglicht. und/oder einen Reset sorgen. Die CPU Funktion aktiviert wird, um das Löschen kri- Wird ein Bit-Port mittels einer ‚Lock‘-Se- kann deshalb ein fehlerhaftes Verhalten tischer Daten zu veranlassen. (jj) quenz verriegelt, kann die Konfiguration stets erkennen und in einen definierten Zu- erst nach einem Reset wieder verändert stand zurückkehren. ˘ infoDIRECT 510ei0208 werden (Bild 3). Dies unterbindet ein un- Sollte sich die Software trotz aller eben gewolltes Modifizieren der I/O-Konfigu- genannten Schutzmaßnahmen aus irgend- www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu STMicroelectronics ration. welchen Gründen (z. B. durch fehlerhaf-

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PRODUKTE >

Für cPCI und VMEbus Elektromechanisches SMD-Relais Variables 19"-Einschubsystem Breitbandig bis 10 GBit/s

der horizontalen Anordnung der Die Relais SGRF100 im Teledyne guten technischen Daten bei Ein- Einschübe lässt sich auf 1, 2, 3 CentiGrid Gehäuse und SGRF300 fügungsdämpfung, Isolation und oder 4 HE die doppelte Anzahl im TO5 sind Versionen der Typen Rückflussdämpfung der Typen von Funktionskomponenten in- GRF100 und GRF300 mit für die GRF100 und GRF300 (Bild rechts). tegrieren (also 2, 4, 6 oder 8). Zwei SMT-Montage geformten An- Der Temperaturbereich geht von Steckplätze pro HE stehen front- schlüssen und dem patentierten – 55 °C bis + 85 °C, durch gute und rückseitig zur Verfügung. Die Mit dem innovativen 19"-Ein- Gehäuse beinhalten eine Bus- schubsystem Slim-Box Vario bietet platine für VME64x oder cPCI. Rittal im Bereich kleiner Elektro- Analog zur horizontalen Anord- nikgehäuse eine leistungsfähige nung der Karten, sorgen DC-Lüf- Lösung, bei der sich der Kunde ter in der linken Seitenwand für weder über Platz, noch über eine optimale Querbelüftung des Masseanschluss. Die hermetisch Werte für Schock und Vibration Stromversorgung und Klimati- Gehäuses. Dabei ist der Lüfter- dichten Relais können nach dem sind sie für den rauhen Einsatz sierung Gedanken machen muss. einschub mit Luftfilter und 12 V Lötvorgang auf einfache Weise bestens gerüstet. SGRF100 und Die 300 Millimeter tiefen Slim- DC-Lüfter bereits im Lieferum- optisch nach dem Lötergebnis SGRF300 (Bild rechts) eignen sich Box Vario Gehäuse sind für den fang enthalten. Je nach Höhe des inspiziert werden, sie sind wasch- für high-speed digitale Schalt- Einbau von cPCI, cPCI Express, Gehäuses finden drei oder sechs bar in wässriger Lösung oder mit applikationen, HF-Test und Mess- VME64x-Boards mit 3HE, 6HE kon- Lüfter Platz. Lüftereinheit und Fil- Lösungsmittel. Durch die SMT- geräte sowie für den Volumentest zipiert bzw. Rear I/O. Aufgrund termatte sind herausziehbar. Bauweise nehmen die Relais we- an digitalen und analogen Halb- niger Platz ein, bieten aber die leitern.

˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 447ei0108 ˘ Direktlink zu Rittal ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 426ei0108 ˘ Direktlink zu Teledyne Relays

DATE 08 in München Für Hochtemperatur bis 1 000 °C Electronic Systems Design Litzen und Leitungen

Zum 11. Mal finden in diesem gisch ausgerichteten Executive Für alle, die es heiß mögen, bie- wicklungsabteilung und liefert Jahr die DATE (Design Automa- Management Sessions ergänzt, tet die Firma Medikabel Litzen Fertigungslose ab geringen Los- tion and Test Equipment) statt. in denen es u. a. um Systemlevel- und Kabel für Einsatztempera- größen. Nach einem Ausflug nach Nizza Design-Strategien geht, um den turbereiche bis 100 °C. Die um- im vergangenen Jahr ist sie dies- Status der 45 nm Halbleiter- flochtenen bzw. umsponnenen mal wieder in München und technologien sowie um die Fra- Mantelleitungen bestehen aus zwar vom 10. bis 14. März im ge: IDM to Fab-Lite: Was ändert Nickel mit einer Quarzglasum- ICM des Münchner Messege- sich für Ihre EDA-Strategie? Au- flechtung auf Siliconbasis. Sie ländes in Riem. Das europäische ßerdem wird der Weg hin zu De- können bis 1 000 °C, kurzzeitig Pendant zur US-amerikanischen signs in 32 nm und 22 nm dis- sogar bis 1 500 °C eingesetzt wer- DAC sieht den Schwerpunkt im kutiert. den. Es gibt sie von 3 x 0,5 bis Systemdesign von der Software Die Technik Sessions befassen 3x4mm2 und die Betriebs- zur Hardware. sich z. B. mit den Testherausfor- spannung geht bis 500 V. Die Ein- Auf der Messe sind wieder alle derungen für Low Power ICs, mit zeladern werden bis 450 °C bzw. bedeutenden Unternehmen mit der Analogtechnik (wie kann sie ebenfalls bis 1 000 °C angeboten ihren wichtigsten CAE-Tools ver- in der Nano-CMOS-Ära überle- und decken Querschnitte von treten. Das Konferenz-Pro- ben?), sowie 3D-Integration im 0,22 bis 6 mm2 ab. Die Firma ver- gramm wird durch die strate- 21. Jahrhundert. fügt über eine hauseigene Ent-

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SCHNELLER ZU HERAUSRAGENDEN ERGEBNISSEN. Besuchen Sie uns auf der embedded world 2008 Bringen Sie Ihre Ideen noch schneller auf den Markt. Windows® Embedded hilft Ihnen vom 26. bis 28. Februar mit innovativen Tools und Technologien, Produktentwicklungen zu beschleunigen. So in Nürnberg. können Ihre Teams ihre Kräfte auf das konzentrieren, was wirklich zählt: Die Entwicklung zukunftsweisender, vernetzter Geräte. Außerdem gewährleistet Windows Embedded volle Interoperabilität mit gängigen Industriestandards und Microsoft®-Technologien. So können Sie Produkte bauen, die problemlos mit PCs, Services, Servern und anderen Systemen zusammenarbeiten. Mehr über die schnellere Entwicklung von Geräten erfahren Sie unter: windowsembedded.de/schnelleramziel

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Flexibilität bei der Codierung Verbesserte Videocodierung mithilfe von DSPs

Ziel der Videokompression ist es, Signale mit möglichst wenig Bits und ohne große Einbußen bei der Bildqualität zu codieren. Mit entsprechend ausgereiften Codierern, die sich die Leistungsfähigkeit und Flexibilität von DSPs zunutze machen, lassen sich Produkte weiter optimieren, so dass bei der Kompression ein sinnvoller Ausgleich zwischen verschiedenen Erfordernissen erzielt wird.

Bei MPEG-Videocodierungsalgorithmen werden (ähnlich wie bei JPEG) durch die Kombination von DCT (Diskrete Cosinus Transformation), Quantisierung und Va- riable-Length Coding bestimmte Frames (Intra-Frames) unabhängig codiert. Hat der Algorithmus einen intra-codierten Grund-Frame (I-Frame) angelegt, so werden für die Erzeugung der nachfolgenden "Predicted"-Frames (P-Frames) nur die Un- terschiede im Bildinhalt oder der Diffe- Bild 1: Auf Bewegungs- renz-Inhalt dieser Frames codiert. Die Kom- kompensation beru- pression zwischen den Frames wird durch hende Videocodierung. Abschätzung und Kompensation der Be- wegung erreicht, wobei der Algorithmus in einem vorhergehenden Referenz-Frame die Position abschätzt, von der sich jeder einzelne Block im aktuellen Frame entfernt hat, und dann den Schätzwert sub- trahiert und den Rest komprimiert. Bild 1 zeigt ein Ablaufdiagramm für einen allgemeinen, auf Bewegungskompensation beruhenden Videocodierer. Die Makro- blöcke enthalten üblicherweise vier Lu- minanzblöcke aus 8x8 Pixeln und zwei Chrominanzblöcke aus 8x8 Pixeln (YCbCr 4:2:0). Die rechenintensivste Stufe des Al- Bild 2: Bewegungsvektoren und gorithmus ist in der Regel die Bewe- Differenz. Ein P-Frame (rechts) und dessen Referenz (links). Die gungsschätzungsphase. Hier werden die Differenz (schwarz) unter dem P- Bewegungsvektordaten erzeugt, die be- Frames zeigt an, wie viel zur Co- schreiben, wohin sich die einzelnen Blöcke dierung verbleibt, nachdem die bewegt haben (Bild 2). Bewegungsvektoren (blau) be- rechnet wurden. Standards für die Videokompression geben die Bitstromsyntax und den Decodier- prozess vor, lassen jedoch noch Raum für Innovationen bei der Codierung. Bei- spielsweise ist das Format zur Darstel- und der Verminderung des Rauschens im lung der Bewegungsvektoren standardi- Videosignal möglich. Der weiterentwi- ˘ AUTOR siert, es gibt jedoch keine Beschränkungen ckelte Standard H.264/MPEG-4 AVC bietet Ajit Rao (links) und hinsichtlich der Art, in der die Vektoren im Codierer Ausgleichsoptionen für die Soyeb Nagori sind selbst bestimmt werden. Bei der Rate Con- Größe von Makroblöcken, Quarter-Pel (Pi- Mitarbeiter von trol sind Innovationen hinsichtlich der Zu- xel)-Auflösung für die Bewegungskom- Texas Instruments weisung von Quantisierungsparametern pensation, Frames mit mehreren Refe-

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renzen, bidirektionale Frame-Vorausschau Group of Pictures), d. h. die Mischung aus (B-Frames) und adaptives In-Loop-Deblo- I- und P-Frames, ändern. I-Frames sind cking zum Ausgleich von Komplexität, nicht so stark komprimiert wie P-Frames, Did you know... Verzögerungen und anderen Echtzeitein- sodass eine GoP mit weniger I-Frames eine schränkungen. geringere Bandbreite benötigt. Bei Video- konferenzen ändern sich die Bildinhalte Überwachung und Speicherung nicht sehr häufig, sodass es hier akzepta- Besuchen Sie uns auf der Die Codierung muss dahin gehend opti- bel ist, weniger I-Frames zu senden als für Embedded World miert werden, dass sie die Anforderungen Entertainment-Anwendungen notwendig Nürnberg, 26-28 Februar unterschiedlicher Anwendungen erfüllt. wären. Halle 12, Stand 314 Für Überwachungsanwendungen müss- Eine paketweise Übermittlung via Internet te beispielsweise festgelegt werden, dass ist nicht garantiert, da Videokonferenzen Bildinformationen von Netzwerkkame- Codierungsmechanismen nutzen, mit de- ras bei besonderen Vorgängen anders ge- nen die Fehleranpassung verbessert wird. speichert werden. Eine Lösung wäre etwa, Beispielsweise können fortlaufende Strei- für Frames mit auffälligen Aktivitäten fen von P-Frames wie in Bild 3 gezeigt in- höhere Bitraten zu verwenden. Diese tra-codiert werden (I-Streifen). Bei diesem Aktivitäten können durch einen Algo- Verfahren müssen keine vollständigen I- rithmus angezeigt werden, der auf den Frames (nach dem ersten Frame) mehr Kompressionsalgorithmus für Bewe- übermittelt werden. Damit wird das Risi- gungsinformationen in den Bewegungs- ko reduziert, dass ein I-Frame verloren geht vektoren zugreift. Bei paralleler Codie- und das Bild unvollständig ist. Die Kom- rung mit unterschiedlichen Datenraten pression ist mit einem Kompromiss ver- ist das System in der Lage, die Situation bunden, da durch die vorhandenen I-Strei- in Echtzeit für das Sicherheitspersonal fen die Möglichkeit zur Ausnutzung der auf einem Monitor darzustellen und räumlichen Redundanz etwas reduziert gleichzeitig mit einer anderen Datenrate wird. Der Verlust bei der Bitrate beträgt auf einer Festplatte zu speichern. Bei etwa 2 bis 5 %, sodass es zweckmäßig ist, Bedarf könnte das Codierungssystem diese Funktion zur Anpassung an die Über- auch statt zweier Videokanäle mit re- mittlungsbedingungen des Netzwerks ein- Beat your competition with 16FX duzierter Bildqualität einen einzigen oder auszuschalten. Kanal mit hoher Bildqualität bearbeiten. ... dass Sie mit 16FX Dabei kann das System von einer Kame- Anforderungen bei Mobilvideo ra zu einer anderen „umschwenken“, Bei videofähigen Mobiltelefonen ist die MCU Ihre Produkte wenn z. B. in einem bestimmten Be- Bandbreite eine kritische Größe, selbst schneller auf den reich auffällige Aktivitäten registriert bei UMTS-Kanälen. Die Bildverarbei- werden. tungsmöglichkeiten sind begrenzt, da bei Markt bringen und den Geräten ein Kompromiss zwischen Videokonferenzen und Bandbreite niedrigem Stromverbrauch und Leis- dabei Kosten sparen Ein wichtiger Faktor bei Videokonferen- tungsfähigkeit eingegangen werden muss. zen ist die Übertragungsbandbreite. Bei Der Codierer auf der Sendeseite muss die manchen Verbindungen ist die Bitrate Auflösung an das kleine Display anpas- Für Entwickler, die ihre Produkte schnell auf garantiert, jedoch variieren die Bitraten sen. Beim Videostreaming kann eine nied- den Markt bringen müssen, wird das Leben im Internet. Codierer für Videokonferenzen rigere Framerate mit weniger I-Frames jetzt sehr viel einfacher! Der Mikrocontroller müssen die Anforderungen an die Signal- oder I-Streifen verwendet werden. Die 16FX ist optimal auf die Anforderungen im übermittlung erfüllen und sich in Echtzeit Einbußen an der Bildqualität sind hier Bereich Industrieelektronik zugeschnitten. anpassen. Wenn das sendende System nicht so deutlich wahrnehmbar wie bei ei- Die neue MCU-Familie 16FX von Fujitsu - über einen Rückmeldekanal oder per RTCP- nem größeren Display, jedoch sind die japanische Qualität, in Europa entwickelt. Meldungen über die Empfangsbedingun- Bandbreiteneinsparungen beträchtlich. Niedrige Leistungsaufnahme, hohe gen informiert wird, sollte es seinen Bei Videokonferenzen muss das Telefon Ausgang bei minimaler Unterbrechung sowohl codieren als auch decodieren. Da Performance und eine Datenerhaltung über kontinuierlich anpassen. Bei schlechtem der Hintergrund normalerweise statisch 20 Jahre! Dazu gibt es On-Chip-Debugging, Empfang kann der Codierer die durch- ist und im Vordergrund nur wenig Bewe- Starter-Kits, Applikationsberichte und schnittliche Bitrate reduzieren, Frames gung herrscht, kann die Konfiguration aus Anwendungsunterstützung. überspringen oder die Bildgruppe (GoP, einem einzelnen I-Frame am Anfang der

FUJITSU MICROELECTRONICS EUROPE Weitere Infos & Liste der Distributoren: www.fme-info.com oder per E-Mail: [email protected] elektronik industrie 1/2 - 2008 33

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rer die flexiblen Optionen mehrerer Kom- pressionsstandards nutzen. Dies ist etwa bei Codierern der Fall, die auf der Basis von OMAP-Medienprozessoren und von DSPs des Typs TMS320C64x+ arbeiten oder die auf DaVinci-Prozessoren für digitale Videoanwendungen aufsetzen. Die Co- dierer bewirken eine größtmögliche Kompressionsleistung und nutzen die DSP-Architektur mit dem in einigen Pro- zessoren integrierten VICP (Video and Imaging Coprocessor). Der Nutzen der Codierer besteht in einem einheitlichen Bild 3: Intra-codierte Streifen in P-Frames. Umfang von Anwendungsprogrammier- schnittstellen bei allen Versionen. In der Verbindung bestehen, worauf aus- Sweetspots Standardeinstellung sind die API-Para- schließlich P-Frames folgen. In entsprechenden Optimierungs-„Sweet- meter auf hohe Qualität voreingestellt spots“ (effektiven Bereichen) ist bei der und es besteht die Option einer High- Pufferung zu Aufzeichnungszwecken Codierung ein Ausgleich zwischen Bitraten, Speed-Codierung. Mittels erweiterter Pa- Bei digitalen Videorecordern ist eine gute Auflösungen und Frames pro Sekunde rameter kann die Anwendung an H.264 Kompression erforderlich, damit sich viele möglich. Beispielsweise beträgt bei H.264- oder MPEG-4 angepasst werden. Codierer Stunden Fernsehprogramm ohne große Ab- Kompression von DVD-Inhalten die opti- unterstützen unterschiedlichste Optio- striche in puncto Bildqualität speichern las- male Kompressionsbitrate unter 128 Kbit/s nen. Dazu gehören u.a. die Eingangs- sen. Nachdem der Aufzeichnungsvorgang 15 fps QCIF. 30 fps QCIF können bei ca. formate YUV 4:2:2 und YUV 4:2:0, verzögerungstolerant ist, können die Puf- 256 Kbit/s verwendet werden. Bei Raten Bewegungsauflösung bis auf ein Quarter- fer so ausgelegt werden, dass sie von ei- von bis zu 1 Mbit/s können 30 fps CIF oder Pel, I-Frame-Intervalle, Qp-Bitraten- nem Frame zum anderen starke Bitraten- QVGA und bei höheren Raten 30 fps VGA steuerung, Zugriff auf Bewegungsvekto- schwankungen verarbeiten können. oder D1 optimal sein. Bei Videokonferen- ren, Steuerung des Deblocking-Filters, Voraussetzung hierfür ist, dass der Quanti- zen und Überwachungsanwendungen han- gleichzeitige Codierung von Kanälen so- sierungsparameter (Qp) während der Auf- delt es sich eher um statische Bildinhalte, wie I-Streifen. In der Standardeinstellung nahme durch die Rate Control angepasst die weniger Bandbreite für die Optimierung bestimmen die Decoder den Suchbereich wird (siehe Bild 1). Der Wert für Qp muss benötigen. Hier kann ein Codierer die für Bewegungsvektoren, um die Suche in deutlich reduziert werden, wenn das Bild Kompression mit den oben genannten festen Bereichen zu verbessern. (jj) mehr Details enthält und damit eine höhe- Auflösungen und Frameraten bei 30 % re Bitrate erfordert. Bei weniger detaillierten niedrigeren Bitraten optimieren. Bei MPEG- Bildern oder einfachen Bewegungen kann der 4-Codierung können die Bitraten im Ver- Qp entsprechend erhöht werden. So beste- gleich zu H.264 um 30 % höher sein. hen zwischen einzelnen Frames zwar mög- ˘ infoDIRECT 513ei0208 licherweise größere Bitratenunterschiede, Flexibilität bei der Codierung insgesamt gesehen wird jedoch eine gleich- Da in vielen Videoanwendungen DSPs www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Texas Instruments mäßige Bildqualität erreicht. eingesetzt werden, können DSP-Codie-

Edgecard-Verbinder Für Temperaturen bis + 175 °C

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< PRODUKTE

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Doppelte Performance, dreifache Speicherkapazität XE166-Mikrocontroller bieten 80 MIPS und 768 KByte Flashspeicher

Die Real-Time-Signal-Controller (RTSC) der XE166-Familie von Infineon kombinieren die Vorteile einer MCU bei der Peripheriesteuerung mit der Rechen-Power eines DSPs in einem erweiterten Core. Mit 80 MIPS wird die Performance im Vergleich zur XC166-Vorgängerfamilie verdoppelt bzw. zu den C166-Produkten vervierfacht.

Die jetzt eingeführten Serien XE167 und XE164 nutzen einen erweiterten C166S V2-Core mit 5-stufiger Pipeline. 80 MHz Systemtakt, eine Befehlsausführungszeit von minimal 12,5 ns, eine Interrupt-La- tenzzeit von unter 100 ns, maximal 768 KByte On-chip-Flashspeicher – drei- mal soviel wie bei der XC166-Familie – und 82 KByte On-chip-RAM sowie eine Vielzahl leistungsfähiger Peripherieein- heiten prädestinieren die Nachfolgege- neration der erfolgreichen C166-Archi- tektur für anspruchsvolle Applikationen in den Bereichen wie erneuerbare Ener- gien, Antriebstechnik, Industrie-Automa- tisierung, Stromversorgungen und medi- Bild 1: Blockschaltbild des XE167-Mikrocontrollers von Infineon auf Basis des C166S V2-Cores. zinische Geräte.

Leistungsfähige Peripherie Zur leistungsfähigen Peripherie zählen unter anderem bis zu vier PWM-Einheiten (CCU6E) sowie zwei synchronisierbare A/D- Wandler mit bis zu 24 Kanälen,10 bit Auflösung und einer Wandlungszeit von weniger als 1,2 μs. Eine intelligente Vor- verarbeitung der erfassten Daten entlas- tet dabei den XE166-Core. Eng gekoppelt mit den PWM-Einheiten (CCU6E) lassen sich mit diesen präzisen AD-Wandlern bis zu vier Motoren ansteuern. Jede CCU6E-Einheit besteht aus einem T12-Timerblock mit drei Capture/Compa- re-Kanälen sowie einem T13-Timerblock mit einem Capture/Compare-Kanal. Die T12-Kanäle können bis zu sechs PWM-Sig- Bild 2: Zu den leistungsfähigen Peripheriefunktionen der XE166 zählen bis zu vier Capture-Com- nale erzeugen bzw. sechs Trigger akzep- pare-Einheiten (CCU6E) für die effiziente Ansteuerung unterschiedlichster Motoren. tieren. Damit lassen sich bis zu drei Leis- tungs-Halbbrücken mit automatischer Tot- Gleichstrommotoren angesteuert werden. ˘ AUTOR zeit-Generation ansteuern. Es können die Zur Kommunikation mit der Umgebung entsprechenden Signalmuster generiert steht außerdem ein leistungsfähiger Mul- Manfred Choutka ist Product Mar- werden, um Wechselstrommotoren oder ti-CAN-Block mit bis zu fünf unabhängigen keting Manager für 16-bit-Mikro- controller bei Infineon Technologies Inverter zu treiben. Mit speziellen Be- CAN-Knoten und bis zu 128 Message-Ob- triebsmodi können auch bürstenlose jekten zur Verfügung. Damit können z. B.

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ein FIFO oder auch ein CAN-Gateway einfach implementiert werden. Die Universal Serial Interfaces (USICs) können wahlweise als UART, SPI, LIN, IIC und IIS genutzt werden. Der Befehlssatz der XE166-Familie ist ab- wärtskompatibel zu bestehenden C16x- Derivaten, wurde aber durch eine MAC (Multiply And Accumulate)-Unit ergänzt. Diese ermöglicht unter anderem eine 16 x 16-Bit-Multiplikation innerhalb von nur einem Taktzyklus. Neu ist auch eine flexible Spannungsversorgung von 3 bis 5,5 V mit zwei getrennten Domains zur opti- Bild 3: Die XE166-Produkte verfügen über zwei synchronisierbare AD-Wandler. Eng gekoppelt mit malen Versorgung der AD-Wandler ge- den PWM-Einheiten (CCU6E) lassen sich mit diesen präzisen AD-Wandlern bis zu vier Motoren an- genüber den digitalen Funktionen. Für den steuern. Core wird eine geregelte Spannung direkt auf dem Chip erzeugt. Ebenfalls integriert Design-Beispiele, die schrittweise Anlei- rend der XE167 in einem 144-poligen LQFP wurden ein JTAG-Interface mit On-chip- tung und zusätzliche, erweiterte Tools wie (118 I/O-Pins), beide mit 0,5-mm-An- Debug-System (OCDS) sowie ein On-chip ein automatisch erzeugter Start-up-Code schlussraster, zur Verfügung steht. Beide Bootstraploader. Die beiden Einheiten un- erleichtern den Design-Einstieg. Bausteine arbeiten mit einer Stromver- terstützen ein besonders effizientes De- sorgung von 3,3 V bis 5 V und in einem bugging. Komplette Familie Temperaturbereich von – 40 bis +85 °C. Integrierte Funktionen wie ein Span- Der XE164 ist in einem 100-poligen blei- Das XE166-Portfolio umfasst derzeit mit nungsregler, EEPROM-Emulation mit zu- freien LQFP (75 I/O-Pins) verfügbar, wäh- den XE164/167-Serien 28 Produkte. Diese sätzlichen Flash-Modulen, Oszillator, Watchdog und Brown-out-Erfassung reduzieren die Anzahl der externen Kompo- nenten und damit die Systemkosten (BOM).

XC2200 Effiziente Design-Tools ARM7/9/11 TriCore MPC55xx Die XE166-Familie wird durch umfassende Entwicklungswerkzeuge, einschließlich Evaluierungsboards, Debugger, Compiler und entsprechender Dokumentation un- terstützt. Für die Initialisierung, Konfigu- ration und Code-Erzeugung steht DAvE (Digital Application virtual Engineer) zur IGH PEED Verfügung. Alle Compiler für die XE166- HS ROBUST Familie bieten auch einen OCDS-Debugger, während manche Compiler zudem über FLEXIBLE einen Echtzeit-Kernel und Simulator ver- fügen. Außerdem bietet Altium in Kooperation mit Infineon einen kostenlosen Tasking XE166 C-Compiler mit einer Lizenz für ein Jahr an. Die speziell für die XE166-Familie entwickelte Version des Altium Tasking C166 Compiler Toolsets bietet leistungs- fähige Funktionen: Die integrierte Ent- wicklungsumgebung vereinfacht den Zugang zum CrossView Pro Source-Level- Debugger, der die Verbindung zu jedem XE166 EasyKit-Evaluation-Board vereinfacht. Vorinstallierte und funktionsfähige

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˘ ein Interruptsystem mit bis zu 87 Quel- len, auswählbare externe Eingänge für die Interrupt-Generierung , ˘ 16 Interrupt-Prioritätsebenen, jede mit 8 Gruppen für die Priorisierung, ˘ sehr kurze Interrupt-Antwortzeiten.

Der PEC ermöglicht den Datentransfer zwischen Speicher und Peripherie in nur einem Taktzyklus ohne Intervention einer Inter- Bild 4: Embedded-Designer profitieren von den zwei unabhängigen Spannungs-Domänen (3,0 V rupt-Service-Routine. Dafür bietet er 8 Ser- bis 5,5 V), da digitale Funktionen (wie externe Speicher) zu geringeren Spannungen tendieren, während einige analoge Funktionen wie Sensoren eine höhere Auflösung bei höheren Spannun- vice-Kanäle, über die ein einzelnes Byte gen bieten. oder Wort transferiert werden kann, wobei optional die Quell- und Ziel-Zeiger au- unterscheiden sich hinsichtlich des Für Echtzeit-Anwendungen tomatisch aktualisiert werden können. Je- Flashspeichers (192, 384, 576 und 768 KBy- prädestiniert der PEC-Transfer kann über eine interne te), des RAM (24, 34, 50 und 82 KByte), der In vielen Applikationen, in denen elektri- Interrupt-Service-Anfrage getriggert wer- Betriebsfrequenz (66 bzw. 80 MHz), der sche Motoren angesteuert werden, müs- den, mit der schnellstmöglichen Interrupt- skalierbaren Peripheriefunktionen und der sen zahlreiche externe Signale schnell Antwortzeit. Gehäusevarianten (bleifrei, LQFP mit 100 verarbeitet werden. Für derartige An- Insbesondere in Applikationen mit meh- oder 144 Pins). Infineon wird das Ange- wendungen ist die XE166-Familie mit reren Motoren kommen die Vorteile be- bot im unteren (XE162, 64 Pins) und obe- ihren geringen Latenzzeiten für die In- züglich einer einfachen, schnellen und ren Performance-Bereich (XE169, 176 Pins) terrupt-Antwort und dem schnellen Con- energieeffizienten Implementierung zum weiter ausbauen und damit eine kom- text-Switching optimiert. CPU-Core, Pe- Tragen. Die leistungsfähige CCU6E-Einheit plette neue 16-bit-Generation zur Verfü- ripheral Event Controller (PEC) und die mit zwei Timer-Einheiten für die Signal- gung stellen. Peripheriefunktionen sind entsprechend erzeugung ermöglicht effiziente Designs, Für die unterschiedlichsten Automobil- für eine effizientes Interrupt-Handling unabhängig von der Art des zu treiben- elektronik-Anwendungen steht darüber ausgelegt. den Motors bzw. des Steuerungs-Algo- hinaus die XC2000-Familie im Tempera- Die XE166-Architektur bietet spezielle Me- rithmus. (jj) turbereich von – 40 °C bis + 125 °C zur Ver- chanismen für eine schnelle Reaktion auf fügung, die ähnliche Basis-Spezifikatio- interne und externe Service-Anfragen an ˘ infoDIRECT 507ei0208 nen wie die XE166-Familie bietet, mit für den Mikrocontroller. Dazu gehören: die Automobilelektronik optimierten Leis- ˘ Ein vom PEC ausgegebener DMA- www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Infineon tungsmerkmalen. Transfer,

Ausgangsleistung 355 W MicroTCA-Versorgungsmodul

Das ROA 117 5078/1 ist ein –48V=, 16 Kanäle mit 12-V- kompaktes Stromversorgungs- Nutzlast und 16 Kanäle mit 3,3- modul mit hohem Wirkungs- V-Management-Power im Full- grad, das eine DC/DC-Wand- Size-(6HP)-Single-Width-Formfa lung auf der Basis synchroner ktor. Mit dem verringerten Leis- Gleichrichtung bietet und ei- tungsverbrauch, den niedrigeren nen FPGA-basierten Enhanced Betriebskosten und geringeren Module Management Control- Umwelteinflüssen bieten die ler (EMMC) enthält. Die Leis- Module einen hohen Wir- tungsfähigkeit des EMMC ba- kungsgrad von 95 % bei halber können es für Evaluierungs- den. Ab dem ersten Quartal siert auf Halbleitertechnologie Last. Das Modul erfüllt die und Testzwecke in MicroTCA- 2008 ist das Modul allgemein und Firmware, die von Ericsson PICMG-Spezifikation MTCA.0 basierten Systemen verwen- verfügbar. entwickelt wurde. Das von R1.0 und ist für Interoperabili- MEV erhältliche Modul hat tätstests mit anderen MicroTCA- ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 566ei0208 eine Ausgangsleistung von Systemkomponenten vorge- ˘ Direktlink zu MEV 355 W, einen Eingang für sehen. Systemintegratoren

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< PRODUKTE

Startet ab 0,3 V Eingangsspannung Relais für Test- und Mess-Applikationen Anlasser IC für DC/DC-Wandler Studie: Hohe Signaltreue bis 10 Gbps

densator als Start- Teledyne Relays hat eine Studie nal/Rauschverhalten am Mess- Ladung für den veröffentlicht, die zeigt, wie sich punkt. Die Augenöffnung gibt Aufwärts DC/DC- die elektromechanischen Relais Auskunft über Signal / Rausch- Wandler gespei- des oberen Leistungsspektrum güte während der Messung und chert und bei für die Übertragung von digita- ihre Amplitude sowie über den Erreichen einer len Signalen bei Datenraten von möglichen Zeitversatz (der Wie- wählbaren Start- 10 Gbps eignen, dies bei extrem derholmessungen). schwelle auf den hoher Wiederholgenauigkeit der Bei Impedanz angepasster Mon- DC/DC-Wandler Einfügungsdämpfung. tage (mit 50 Ohm) an die Über- durchgeschaltet. Die Publikation beschreibt, wie tragungsleitungen zeigen die Sobald dieser ein- Teledyne zusammen mit zwei Teledyne Relais GRF300/GRF303 mal „angewor- Kunden die Leistungs- fen“ ist kann der merkmale der Serien Mit der Fähigkeit schon ab Span- „Anlasser“-Schaltkreis durch GRF300 und GRF303 ge- nungen von 0,3 V bis 0,35 V, wie eine integrierte Abschaltfunk- prüft hat. Beide Relais sie von Brennstoffzellen oder tion stillgelegt werden, wenn sind hoch wiederholge- Solarzellen geliefert werden, der DC/DC-Wandler eine defi- naue Breitband Relais im Ausgangsspannungen zu er- nierte Abschaltspannung an sei- TO-5 und geeignet für zeugen, mit denen DC/DC- nem Ausgang vorliegen hat. Dies Prüf- und Messzwecke. Wandler ihre Wandlerfunktion hat auch eine wesentliche Leis- Sie haben bei den Testreihen ihr Hauptmerkmal, eine gleich- aufnehmen können, schließt tungsersparnis und damit Ent- ihre Leistungsfähigkeiten an- förmige Einfügungsdämpfung der Start-up-Schaltkreis S882Z lastung der Spannungsquelle hand von Augendiagrammen (S21) bis zu einer maximal be- von Seiko Instruments (Vertrieb: zur Folge. Ein zu diesem Anlas- nachgewiesen. Die Basisaussa- nutzbaren Bandbreite von 19 Glyn) die Lücke in Richtung sehr ser IC im SOT-23-5 passender ge eines Augendiagramms gibt bis 21 GHz. niedriger Eingangsspannungen. DC/DC-Wandler von Seiko In- Auskunft über Signalverzerrung, Der komplette Text der Studie Die hoch gepumpte Spannung struments ist z. B. der S- die Schwankung des Null- steht über infoDIRECT zum wird auf einem „Start-up“ Kon- 8353D50MC. durchgangs und über das Sig- Download zur Verfügung.

˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 448ei0108 ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 425ei0108 ˘ Direktlink zum Datenblatt ˘ Direktlink zur Studie

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C-TestIt! UNIT Testing neu formuliert

C-Testlt ist ein neuer und einzigartiger Ansatz für das „UNIT Testing“. Es arbeitet ohne Instrumentierung bis hinunter in die Hardware und in komplettem und völlig unverändertem Applikationscode.

C-TestIt ist ein Werkzeug, welches die Er- exakt der getesteten Form und Software- Dies alles mag für ein „native“ Compu- stellung und Ausführung von UNIT Test vom umgebung gar nicht zum Einsatz kommt. tersystem in Ordnung sein, da hier der Entwicklungsbeginn an unterstützt. Er wird herausgelöste und instrumentierte Code von Entwicklungsbeginn an mit erarbeitet Derzeitiger Ansatz aufgrund nicht notwendiger Optimie- und ist in jedem Stadium verwendbar bis Aktuell gibt es drei Methoden des UNIT rungen zumindest mit großer Wahr- zum Ende. Er dokumentiert nach Fertigstel- Testing: scheinlichkeit unverändert in der Ge- lung der Software und deren Hardwarein- 1) „Source UNIT Testing“ (das Herauslö- samtapplikation verwendet wird und die tegration ein greifbares reales Ergebnis. sen, Instrumentieren und Testen einer Platzierung und HW-Ressourcennutzung Derzeit wird oft viel Aufwand in die Test- Funktion) keine Rolle spielen. generierung investiert, um am Ende ein Er- 2) „On Target UNIT Testing“ (das Wieder- gebnis zu dokumentieren welches die Funk- einbinden der instrumentierten Funktion Besonderheiten bei Embedded tionsfähigkeit eines Codes bestätigt der in in eine ladbare Ersatzumgebung und Applikationen ausführen auf einer Ersatz- oder Ziel- Aber dies auf den Embedded Bereich, mit ˘ AUTOR hardware.) seinen wesentlich tiefer liegenden Be- Andreas Wertenauer 3) „In Application UNIT Testing“ (die sonderheiten zu übertragen kann poten- Inhaber COSMIC Soft- manchmal missbräuchlich verwende- tiell zum tragischen Fehler werden. Ein ware te Bezeichnung für „On Target UNIT einfaches Fallbeispiel hierzu ist im Kasten Testing“). dargestellt.

˙ NICHT ERKENNBARE POTENTIELLE FEHLERFÄLLE BEI UNIT TESTING

Im Folgenden die Darstellung nicht er- ˘ Zur Realisierung wird an den Code je- Wird für einen UNIT Test diese falsch ge- kennbarer potentieller Fehlerfälle bei der Page ein separates Konstanten linkte Gesamtapplikation unverändert UNIT Testing von extrahierten Einzel- Segment angehängt. verwendet, wird der Fehler sofort erkannt. funktionen mit Instrumentierung. Dies ist in Ordnung solange der zu be- Wird aber die Funktion separat betrach- trachtende Ausschnitt physikalisch in der tet, aus der Applikation extrahiert, in eine Codepaging Fall 1 Gesamtapplikation korrekt platziert wird. Instrumentierungsumgebung eingebun- Zu betrachtender Auschnitt: den und gesondert gelinkt, verschwin- det dieser Fehler für den Test.

Fkt = zu untersuchende Funktion einer Appli- kation im C File „Objekt 1“, die auf eine Konstante zugreift, die im C File „Objekt 2“ deklariert ist

Trifft man nun für die Erzeugung der Ap- Fehlerhaft wird die Applikation wenn die Eine grafische Darstellung der Vorteile plikation folgende Annahme einer gän- Objekte versehentlich, in unterschiedliche des Cosmic CTestIt UNIT Tests bei fal- gigen Vorgehensweise: Pages platziert werden. scher Platzierung von Konstanten kann ˘ Um Platz in den Fix Pages zu sparen über folgenden Link heruntergeladen werden bestimmten Funktionen zu- werden: geordnete Konstanten innerhalb den jeweiligen Pages gehalten und über li- ˘ infoDIRECT 417ei0108 neare Adressierung gelesen. Sie sind www.elektronik-industrie.de also nur vom Code innerhalb der selben ˘ Link zu Darstellung der Vorteile von CTestIt Page korrekt verwendbar.

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EMBEDDED SYSTEME :PV$"/HFUJU... )BSEXBSFVOE4PGUXBSF GßS$"/#VT"OXFOEVOHFO

Gilt doch im Embedded Bereich noch im- ˘ Jeder Test, jede in ihn investierte Arbeit, Besuchen Sie uns mer und für eine nicht absehbare Zukunft muss am Ende bis zu einem Punkt trans- Halle 12 Stand 512 eine Hauptprämisse vor allen anderen: portierbar sein, an dem das Ergebnis eine „Der Preis pro Stück! Also möglichst schnell, definitive Aussage über das Endprodukt möglichst viel Funktion in möglichst klei- erlaubt, auch unter Ausblendung der ge- nem Target!“ Diese Forderung bedeutet samten Entwicklungsvorgeschichte. zwingend immer folgende Kriterien: ˘ Der Test muss den Entwickler unter- ˘ sehr spezielle Lösungen stützen und entlasten der am Ende für ˘ hochoptimierende funktions- und Mo- seine Arbeit einsteht. dul übergreifende Codegenerierung ˘ Test und Tool müssen einfach hand- ˘ optimale Ressourcennutzung habbar und überschaubar bleiben, aber ˘ kompakteste Instruktionen verwenden doch in beliebigen Umgebungen an- ˘ Stackbereich so klein wie möglich wendbar sein und auch nach oben hin ˘ 8 Bit RAM Zugriffe offen für die spätere Integration von PCAN-Explorer 4 ˘ Verzicht auf overhead-, aber oft sicher- wissenschaftlichen Ansätzen zur Ge- heitsbildende ANSI C Regeln nerierung von Testvektoren. Universeller CAN-Monitor, symbolische Darstellung von ˘ Einsatz von Pagingmechanismen, bei Nachrichten, VBS-Schnittstelle, denen dann die Platzierung direkt Aus- Die Lösung Tracer, erweiterbar durch Add- wirkungen auf die Codeausführung hat. Dafür wurde „C-TestIt“ entwickelt, ein Tool Ins (z.B. CANdb-Import). ˘ unentdeckte Maskenfehler welches es ermöglicht, einen UNIT Test BCï ˘ das Leben mit Workarrounds für Mas- vom Entwicklungsanfang an mit aufzu- kenfehler bauen, der in jedem Projektstand alle Even- ˘ usw. usw. tualitäten abdecken kann. Beginnend mit einem gewöhnlichen Unit Test an instru- Bedenkt man dies, so scheint klar, dass je mentierten Einzelfunktionen in reiner kleiner das zu programmierende Target, Softwaresimulation, über optimierte und umso entscheidender der Einfluss auf ge- gelinkte Applikationsteile (mehrere Ab- nau die Dinge der Codegenerierung, die teilungen, Partner, Treiber usw.) und dem beim gängigen UNIT Test nicht mitgetes- Übergang von Softwaresimulation zu Test-, tet werden. Im schlimmsten Fall kann ein Debug- oder Gerätehardware, bis hin zur solches Vorgehen dazu beitragen poten- kompletten voll optimierten, platzierten PCAN-USB tielle Fehlerquellen am Ende der Entwick- und nicht mehr instrumentierten Appli- CAN-Adapter für den USB- lungskette so lange zu verdecken, bis ein kation auf der Gerätehardware. Also im Port. Optional mit galvanischer Projekt für die dann fällige größere Ände- tatsächlich auszuliefernden Produkt- und Trennung erhältlich. rung viel zu weit fortgeschritten und wo- Softwarezustand! Die Testvektoren und möglich zum Scheitern verurteilt ist. Einstellungen werden dabei von Anfang an BCï in Testfällen gespeichert und je nach Be- Der neue Ansatz darf zu Testsuiten (Testoramas) gruppiert Dies führte bei COSMIC Software zu dem und in diesen abgelegt. Mit dieser Software Gedanken einen neuen Ansatz zu verfol- kann man einen reinen Black Box Test rea- gen und dabei die über zwanzigjährige Er- lisieren. Aber dies ist ein theoretischer Be- fahrung in Codegenerierung, Simulation, griff der im Embedded Bereich völlig los- Debuggen im Target und Unterstützung an gelöst unter Umständen nur bedingt Sinn der Basis der Entwicklung, in diesen Quer- macht. C-TestIt ermöglicht daher zusätz-

einstieg mit einzubringen. Dabei wurden lich auch eine sinnvolle Abweichung in Auch mit CANopen-Firmware erhältlich folgende Überlegungen miteinbezogen: Richtung White Box Test, den die Firma ˘ Die Einführung eines finalen Testmodells, salopp den Namen „Grey Box Unit Test“ ge- MicroMod Grundplatine der „In Application on Target UNIT Test“, ben würde. Das Ein- und Ausgangsergeb- wenn man als „Applikation“ korrekter- nis einer Funktion kann sehr wohl immer CAN-I/O-Modul im robusten weise die gesamte Gerätesoftware be- richtig sein, auch wenn in einer Funktion Alu-Gehäuse. In verschiedenen trachtet, die sich auf einem Controller andere, im Übrigen sehr gängige, Fehler ge- Versionen erhältlich. Inklusive KonÚ gurationssoftware. befindet. Also das Testen durch Ausfüh- macht werden. Diese können z. B. sein die

ren von nicht instrumentierten Applika- korrekte Behandlung der Hardware in- Änderungen vorbehalten. und technische Irrtümer Verpackung. und zzgl. MWSt., Porto verstehen Alle Preise sich ï tionsteilen aus der komplett auf die Ziel- nerhalb einer Funktion bezüglich der Zu- hardware geladenen Applikation heraus. griffsreihenfolge auf Einzelbytes, oder ein XXXQFBLTZTUFNDPN

Otto-Roehm-Str. 69 D-64293 Darmstadt / Germany Phone: +49-6151-817320 Fax: +49-6151-817329 elektronik industrie 1/2 - 2008 41 [email protected]

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vergessenes „volatile“ bei der eigenen ex- einem vorgegebenen Returnwert simu- Basis von Simulation und in der Hardware, ternen Deklaration der Statusvariable ei- liert zurückkommt. Dies ist für noch nicht per P&E Interface und dem ISystem IC3000. nes zugekauften Treibers. Dies muss sich fertig entwickelte oder noch nicht zuge- Die Simulation, aber viel interessanter, die nicht auswirken, kann es aber! Denn ab- lieferte Funktionen hilfreich. Der Test kann ISystem Variante erlaubt die Auswertung hängig vom umgebenden Code wird ganz komplett in der graphischen Windows von Code Coverage. Laut der derzeitigen am Ende optimiert oder auch nicht. Hier- Oberfläche erfolgen, die das Ergebnis an- Planung bei Cosmic Software ist das das für gibt es die Möglichkeit sogenannte zeigt oder als druckbaren Report aufbe- nächste Feature für C-TestIt. (sb) „Assertions“ einzubauen, die einen belie- reitet. Ebenso kann der Test aber auch per bigen Zustand zu einem festgelegten Zeit- Kommandozeile ausgeführt und in Text- punkt bzw. an einer festgelegten Code- form erzeugt werden und ist damit in be- stelle testen oder herstellen können. liebige Makeumgebungen integrierbar. Ebenso kann im Ablauf einer Funktion ˘ infoDIRECT 416ei0108 der Aufruf einer Unterfunktion manipuliert Schlussbemerkung werden, so dass die Unterfunktion nicht C-TestIt befindet sich derzeit in der Pro- www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu COSMIC Software wirklich ausgeführt wird, sondern nur mit dukt Einführungsphase. Es arbeitet auf

Subminiatur Push-Pull Steckverbinder

durchmesser von 20 mm, ver- Verriegeln sowie auch Trennen EMV-Eigenschaften auf. Im ge- treibt EVG Martens nun auch bei geringem Platzbedarf Vo- steckten Zustand wird die den kleinen Bruder, die Serie raussetzung ist. Schutzart IP40 oder alternativ 430, mit einem Gehäusedurch- Durch den Einsatz einer speziel- IP67 erfüllt. messer von 14,5 mm. len Krone, in Verbindung mit Weitere Informationen finden Die Steckverbindung wird in 3-, einem Wellenring, weist die Sie in dem Online-Katalog Rund- 4-, 5-, 7- und 8-poliger Ausfüh- Steckverbindung sehr gute steckverbinder. Binder hat seine Push-Pull Steck- rung als Kabel- und Geräteste- verbinder Familie um eine wei- cker produziert. Der Anwen- ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 430ei0108 tere Serie ergänzt. Zusätzlich zur dungsfall liegt überall dort, wo ˘ Direktlink zum Katalog Serie 440, mit einem Gehäuse- schnelles und leichtes Stecken,

Erweiterbar und multifunktionell Embedded Mini-PC für Pentium M/Celeron M

Der embedded Mini-PC 812-MKS- lung von neuesten HD digitalen schiedene Hoch- 7510 von Industrial Computer Multimedia- und Entertainment geschwindigkeits- Source ist ausgestattet mit dem Anwendungen. Neben HDTV wer- Karten IEEE1394, Intel 479er Sockel für leistungs- den die dualen Display-Modi SCSI, SATA oder starke und zugleich energiespa- VGA/LVDS und VGA/DVI unter- H.264 Hardware rende Intel Pentium M/Celeron stützt. Decoder einsetz- M Prozessoren. Die CPUs und der Eine Schnittstelle für SATA-Fest- bar. Strom sparende Intel 915GM platten bietet eine Datenrate bis Als Betriebssysteme können ne- Schock und Anti-Vibration De- Chipsatz sorgen für eine geringe zu 150 MB/s. Mit der PCI104- ben Windows XP auch Windows sign, ist der 812-MKS-7510 in ver- Wärmeentwicklung und ermög- Schnittstelle ist eine 32-bit Er- XP embedded und CE eingesetzt schiedenen Anwendungsberei- lichen einen lüfterlosen Betrieb weiterung möglich. Die PCI-Ex- werden. chen, wie z.B. in der Industriellen bei hoher Leistung. Für den Ar- press x1-Schnittstelle hat eine Aufgrund der hohen Performanz, Automation, im Transport und in beitsspeicher DDR2 533 SODIMM hohe Bandbreite von 500 MB/s. kompakten Größe, robusten der digitalen Video-Überwachung RAM steht eine Speicherbank zur Die alternative Erweiterung von Struktur und dem guten Anti- und Beschilderung einsetzbar. Verfügung, der bis zu 1 GB auf- 1 bis 3 PCI Slots ermöglichen dem rüstbar ist. Anwender einfache und flexible ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 436ei0108 Der Grafikbeschleuniger GMA900 Installation von Erweiterungs- ˘ Direktlink zu Industrial Computer Source (Deutschland) GmbH von Intel sorgt für eine Darstel- modulen. Hier sind z. B. ver-

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< LITERATUR

Bussysteme in der Fahrzeugtechnik Broschüre Medical Computer Solution Protokolle und Standards Panel- und Mini PCs sowie Displays

Dieses Fachbuch schaften der Bus- für den Medizineinsatz gibt einen Überblick systeme und ih- über die in der Kraft- rer Protokolle wer- Die Medical Com- umfasst das An- fahrzeugelektronik den wichtige Im- puter Solutions, gebot lüfterlose verbreiteten Bus- plementierungs- eine Marke von In- Typen und so ge- systeme wie CAN, aspekte für die dustrial Computer nannte Smart und FlexRay, LIN oder Einbindung in Stan- Source, verfügt über Expert Medical Sta- MOST und deren dard-Software- und ein reichhaltiges tions. Die Monito- Protokolle. Die Be- Werkzeugumge- Portfolio an medizi- re gibt es mono- schreibung erfolgt bungen für Kfz- nischen Panel PCs, chrom und als aus der Sicht von Steuergeräte, wie an medizinischen Farbmonitor. Der Ingenieuren, die diese Bussys- sie im Rahmen von OSEK/ Displays und Mini Prospekt kann tele- teme in der Praxis einsetzen VDX, ASAM/ASAP, HIS oder AU- PCs und präsentiert fonisch angefordert und in ihre Systeme integrie- TOSAR definiert werden, dar- diese in einem 8seitigen Farb- werden: +49 (0) 22 34 9 82 11 – ren müssen. Neben den Eigen- gestellt. prospekt. Bei den Panel PCs 39 (Herr Quill).

˘ Von Werner Zimmermann und Ralf Schmidgall Vieweg Verlag, 2007 Der Anzeigenschluss für die Ausgabe 3/2008 2., aktualisierte und erweiterte Auflage, XIII, 356 S., 188 Abbildungen der elektronik industrie ist der 20.02.08. und 99 Tabellen, gebunden, € 39,90 ISBN 978-3-8348-0235-4 Ihre Ansprechpartnerin: Britta Dolch, www.gwv-fachverlage.de Telefon 06 221/489-363, E-Mail: [email protected]

Mehr Durchblick bei Peripherie-I/Os

Nun können Sie Ihren Mikrocontroller flexibel anpassen – mit Microchipʼs Peripheral Pin Select

Low Pincount 16-Bit Microcontrollers RAM Flash Device Pins (KB) (KB) Features Include PIC24FJ16GA002 28 4 16 5x 16-bit Timers PIC24FJ16GA004 44 4 16 5x Output Compare/PWM PIC24FJ32GA002 28 8 32 5x Input Capture PIC24FJ32GA004 44 8 32 Real Time Clock Calendar PIC24FJ48GA002 28 8 48 2x UART PIC24FJ48GA004 44 8 48 2x SPI Jetzt gibt es auch die 16-Bit 3 EINFACHE SCHRITTE ZUM PIC24FJ64GA002 28 8 64 2x I²C™ PIC24 Mikrocontroller-Familie START… PIC24FJ64GA004 44 8 64 Parallel Master Port von Microchip im kleinen 1. KOSTENLOSE 16-Bit-Web- PIC24HJ12GP201 18 1 12 2x Analog Comparators Seminare 28-Pin Gehäuse mit bis zu PIC24HJ12GP202 28 1 12 10/12-bit ADC 64 KB Flash und 8 KB RAM. 2. KOSTENLOSE Produkt- Die Peripherie lässt sich Samples Kaufen und programmieren Sie Ihre 16-Bit-PIC24-Bausteine und dynamisch an Ihre Applikation 3. Exklusiver Nachlass bei die dazugehörigen Entwicklungswerkzeuge unter: anpassen! Entwicklungswerkzeugen www.microchipdirect.com Besuchen Sie uns unter: Auf unserer Website finden Sie Sonderpreise für das 16-Bit/28- Pin-Entwicklungskit und den MPLAB® ICD 2 In-Circuit Debugger! www.microchip.com/LPC

www.microchip.com/LPC

Der Microchip-Name, das –Logo und MPLAB sind eingetragene Warenzeichen der Microchip Technology Incorporated in den USA und in anderen Ländern. Alle anderen hier erwähnten Warenzeichen sind im Besitz der jeweiligen Eigentümer. © 2007, Microchip Technology Inc. ME184/Ger/08.07

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Frei verfügbares Utility Flexible BIOS Konfiguration

Das BIOS von Embedded Computermodulen sollte sich flexibel an die jeweilige Umgebung anpassen lassen. Display- anpassungen, kundenspezifische Default-Einstellungen, ein Bootlogo oder das Verbergen einzelner Einstellungen im BIOS Setup können Systemintegratoren mit Hilfe eines speziell für diesen Zweck entwickelten Utilities nun ganz einfach selbst erledigen.

Wenn Computer in der Industrie, also abseits von Büroanwendungen, zum Ein- satz kommen, ist stets auch eine spezielle Funktionalität gefordert. Um sich genau auf diese fokusieren zu können, greifen Entwickler gerne auf Embedded Computermodule wie z. B. COM Express, XTX oder ETX und kombinieren diese mit anwendungsspezifischen Basisboards. Somit entstehen trotz identischem Modul unterschiedliche Gesamtlösun- gen, auch in Sachen BIOS-Anforderun- gen. Von einem Embedded BIOS wird einerseits erwartet alle Features aktuel- ler Desktop, Server und Notebook Lö- sungen auf zu weisen, andererseits sollte es sich aber auch flexibel an unter- Logo im jpg-Format vom Systementwick- BIOS-Erweiterung schiedlichste Anwendungen wie z. B. ler selbst ins BIOS des Embedded PC inte- Bereits vor dem Laden des Betriebssystems Verkaufsautomaten, Infoterminals, In- griert werden. kann es notwendig sein, kundenspezifische dustriesteuerungen, Kommunikations- Programmteile auszuführen. Das congatec lösungen oder medizinische Geräte an- Default CMOS-Einstellungen Embedded BIOS ermöglicht das Einbinden passen lassen. Viele Anwendungen erfordern spezielle sogenannter OEM BIOS Module, welche BIOS-Grundeinstellungen. Hier können z. B. dann zu bestimmten Zeitpunkten während Bootlogo On-Board Schnittstellen abgeschaltet wer- des BIOS POST geladen und ausgeführt Bei vielen Embedded PC-Anwendungen den um zusätzliche Systemressourcen für werden. Typische Beispiele für derartige ist die zugrunde liegende PC-Technologie spezielle Hardware auf einem Basisboard OEM Module sind eigene Boot-Loader, Pre- für den Endanwender nicht sichtbar. Dazu zu gewinnen, fixe PCI Interrupts zugewie- Boot Software Checks, eine User Authenti- werden die typischen PC-BIOS-Meldun- sen werden oder ein bestimmtes LC-Display fizierung durchführen oder einfach das Ini- gen beim Start des Rechners durch das anstatt eines Monitors bereits beim Sys- tialisieren von Hardware auf dem Baseboard. Einblenden eines Logos unterdrückt, bzw. temstart verwendt werden. Es können mehrere OEM-Module einge- die Hintergrundbeleuchtung des Displays Bei den meisten kundenspezifischen BIOS- fügt werden, einzige Limitierung ist der im erst bei gestarteter Anwendung einge- Versionen handelt es sich lediglich um Flash verfügbare Speicherplatz. In diesem schaltet. eine Änderung dieser CMOS-Default-Ein- Falle ist es nötig, eindeutige Modul IDs und Anstatt beim COM-Hersteller deshalb ein stellungen. Dies ist nun nicht mehr not- Revisionen zu vergeben um ein über- kundenspezifisches BIOS anzufordern, wendig. schreiben zu verhindern. Durch diese Funk- kann mit Hilfe von CGUTIL ein beliebiges Das Utility CGUTIL ermöglicht es, die De- tionalität hat der Systemintegrator bereits faults sämtlicher BIOS-Einstellungen an- zum Zeitpunkt des Bootvorganges die Mög- ˘ AUTOR zupassen. Diese geänderten Grundein- lichkeit, anwendungsspezifische Software Dipl.-Ing. (FH) Alexander stellungen werden dann beim erstmaligen einzubinden ohne sich mit dem BIOS Sour- Oberneder ist Applikati- Start des Rechners bzw. mittels „Load ce Code vertraut machen zu müssen. onsingenieur bei der CMOS Default“ Menu im BIOS-Setup in Firma congatec AG, den CMOS-Speicher eingelesen. Damit Änderungen im BIOS Setup Deggendorf und für Partner und sind die für die Anwendung notwendigen CGUTIL geht aber noch einen großen Schritt Kunden im Gebiet EMEA zuständig. Grundeinstellungen sichergestellt. weiter. Optionen und Menüs im BIOS Se-

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tup können eingeschränkt werden. Den Austauschbarkeit von Displays, aber auch Systemintegratoren ist es somit möglich, von Computermodulen ist damit gege- dem Endanwender bestimmte Änderun- ben. gen zu erlauben sowie einzelne Optio- Mit dem in CGUTIL integrierten EPI Da- nen entweder ganz auszublenden oder tensatz Generator lassen sich auf Basis auf „read-only“ zu setzen. CGUTL zeigt von Display-Datenblattinformationen die dazu den kompletten Menübaum des zugehörigen EPI-Datensätze sehr einfach BIOS Setups an und erlaubt das Modifi- erzeugen. Die umständliche Datensatz- zieren jeder einzelnen Option. generierung mittels Hex-Editoren gehört Typische Anwendungsbeispiele sind das somit der Vergangenheit an. Bis zu drei un- komplette Ausblenden von für die Appli- terschiedliche Displaydatensätze können kation absolut notwendigen Einstellungen. im BIOS Flash ablegt werden. Diese selbst Somit wird verhindert, dass der Endan- angepassten und ins BIOS integrierten wender durch das Verstellen dieser Wer- Displays stehen dann neben den vordefi- te das System in einen undefinierten Zu- nierten Displays im BIOS Setup zur Aus- stand umkonfiguriert. Beispiel: Ein im wahl bereit. ACPI Mode installiertes Betriebssystem startet nicht mehr ordentlich wenn die Tools ACPI Option im BIOS Setup deaktiviert Congatec stellt mit dem frei verfügbaren wird. Auch eine Einschränkung der mög- Utility CGUTIL ein leistungsfähiges Werk- lichen Optionen ist möglich. Gute Bei- zeug für die BIOS Konfiguration zur Ver- spiele hierfür sind die „ACPI Trip Points“ fügung. Mit dessen Hilfe können die meis- für aktive und passive Kühlung. Wenn die ten typischen Anpassungen vom hohen Temperaturwerte ausgeblendet Anwender selbst durchgeführt werden. sind, wird verhindert, dass ein für das Sys- Das Utility kann zum einen direkt auf tem kritischer Zustand erreicht wird, sprich dem Zielsystem angewendet werden, an- der Lüfter zu spät einschaltet bzw. der dererseits ist es auch möglich, an einem Prozessor zu spät damit beginnt durch beliebigen Entwicklungs-Rechner ein kom- Throttling seine Verlustleistung zu redu- plett neues BIOS ROM Image zu erstellen, zieren. welches dann per automatisierbarem Batch-Prozess in der Fertigung auf die Write Protection Systeme aufgespielt werden kann. Ne- Ein Schutz dieser Einstellungen darf na- ben Bootlogo, CMOS Default Einstellun- türlich nicht fehlen. Sobald im BIOS Setup gen und BIOS Setup Konfiguration können ein Passwortschutz aktiviert ist, kann ohne auch EPI Datensätze, die zur Automati- der Eingabe dieses Passwortes kein neues schen Displayerkennung benötigt wer- BIOS ins Flash geladen und auch keine der den erstellt und gespeichert werden. CGU- oben beschriebenen Änderungen ange- TIL ist für Windows, DOS, LINUX und QNX wandt werden. Somit ist sichergestellt, verfügbar. dass die vordefinierten BIOS Einstellun- Alle diese Funktionen ermöglichen eine gen weder bewusst, noch durch irgend- schnelle, flexible und kostenlose Konfi- welche Fehlfunktionen umgangen wer- guration des congatec Embedded BIOS. den können. Im reibungslosen Zusammenspiel mit den COM-Modulen der Standards COM Ex- EPI – VESA EDIT 1.3 press, XTX und ETX kommen Anwender Durch die Erweiterung des EDID 1.3 (Ex- schneller zu ausgereiften und innovati- tended Display Identification Data) Stan- ven Komplettlösungen. (jj) dards um einige wenige Zusatzdaten, kann das Embedded BIOS sämtliche Flatpanel- Displays automatisch erkennen und das Ti- ming entsprechend einstellen. Das BIOS liest die EPI-Daten aus einem I2C EEPROM ˘ infoDIRECT 515ei0208 oder einem reservierten BIOS-Flash-Be- reich aus und interpretiert diese vom Gra- www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Congatec fikcontroller unabhängigen Daten. Die

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UDE 2.2 – universelles Testwerkzeug für den gesamten Produktlebenszyklus SoCs erfordern optimierte Debug-Tools

Ohne Electronic System Level-(ESL-)Technologien wird im High-End-Mikrocontrollerbereich schon in wenigen Jahren nichts mehr laufen. Erforderlich ist die frühe Verfügbarkeit optimierter Entwicklungs- und Testwerkzeuge. Hersteller wie In- fineon haben bereits auf die neuen Herausforderungen reagiert und setzen schon in der Evaluierungsphase neuer Pro- duktfamilien wie der XE166-Reihe auf die enge Zusammenarbeit mit externen Toolanbietern wie pls.

80 MHz Systemtakt, eine multiply and accumulate-Einheit (MAC-Unit) mit Befehls- ausführungszeiten von minimal 12,5 ns, eine Interrupt-Latenzzeit von unter 100 ns, maximal 768 KByte On-chip-Flash-Spei- cher und 82 KByte On-chip-RAM. Dazu noch eine Vielzahl leistungsfähiger Peripherie- einheiten wie die High-Performance-PWM, zwei synchronisierbare AD-Wandler mit bis zu 24 Kanälen und 10-Bit-Auflösung, ein leistungsfähiger Multi-CAN-Block mit bis zu sechs unabhängigen CAN-Knoten und 128 Message-Objekten, eine Vielzahl von Uni- versal-Serial-Interfaces (USICs), die sich wahlweise als UART, SPI, LIN, IIC und IPS nutzen lassen, ein JTAG-Interface mit On-Chip- Debug-System (OCDS) sowie ein On-chip- Bootstraploader – mehr braucht man nicht, um den Anforderungen anspruchsvoller SoC-Applikationen gerecht zu werden. Oder etwa doch? Bild 1: Für Daten-Breakpoints muss bei der UDE 2.2. lediglich eine Variable im Watch-Window aus- Fakt ist: Ohne optimierte Entwicklungs- gewählt und ein Programmstop für Lese- und/oder Schreibzugriff festgelegt werden. tools ist heutzutage selbst der komple- xeste Mikrocontroller nur die Hälfte wert. Eigenschaften der jeweiligen Mikrocon- richteten Universal Debug Engine (UDE) 2.2. In Zeiten, in denen die Software-Entwick- troller-Familie ist, wird beim näheren Blick von pls werden Code-Breakpoints im Flash- lungskosten eines SoC inzwischen oftmals auf die Features der der XE166-Familie von Speicher deshalb automatisch als Hard- die Entwicklungskosten der Hardware Infineon deutlich. So wurde bei den Bau- ware-Breakpoints gesetzt. übersteigen, ist die frühe und intensive steinen z. B. für den Test der im On-chip- Kooperation mit Tool-Anbietern schon aus Flash des Controllers ablaufenden Appli- Einfach realisierbare Breakpoints wirtschaftlichen Überlegungen unerläss- kation ein On-chip-Debug-System (OCDS) Ebenso simpel lassen sich mit Hilfe der UDE lich. Der frühzeitige Dialog hilft Halblei- integriert. Dieses System ermöglicht im 2.2. übrigens Daten-Breakpoints realisieren: terherstellern im Idealfall, die eigenen Prinzip bis zu vier hardwarebasierte Code- lediglich eine Variable im Watch-Window Softwarekosten zu reduzieren, gleichzeitig Breakpoints, Einzelschritt-Programmaus- auswählen und einen Programmstop für profitiert der Anwender von der Ausge- führung, Datenbreakpoints auch über Lese und/oder Schreibzugriff festlegen reiftheit und Zuverlässigkeit der ihm zur Adressbereiche, Speicher lesen und schrei- (Bild 1), und das war es schon. Das System Verfügung gestellten Tools. ben im gesamten Adressraum selbst bei funktioniert übrigens auch mit komplexen Wie wichtig eine frühe Optimierung der laufender Applikation sowie einen getrig- Datentypen wie Felder und Strukturen oder Debug- und Test-Tools auf die spezifischen gerten Datentransfer. Eine nutzbringende durch einfaches Markieren von Speicher- Anwendung dieser Eigenschaften zur Feh- bereichen im Memory-Window. ˘ AUTOR lersuche ist allerdings nur möglich, wenn Für die Bearbeitung von Algorithmen der diese auf einem höheren Abstraktionsni- digitalen Signalverarbeitung stellt die Heiko Riessland ist Produktmana- veau im Debugger zur Verfügung stehen. XE166-Familie dem Anwender eine opti- ger bei der pls Programmierbare Logik & Systeme in Lauta Bei der auf die besonderen Architektur- mierte DSP-Library mit häufig genutzten Al- merkmale der XE166-Familie hin ausge- gorithmen (FIR- und IIR-Filter, Fast-Fourier-

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EMBEDDED SYSTEME Sie lieben das Extreme?

Transformation) zur Verfügung. Hier kommt frei wählbare Modi des Darstellungsfens- eine weitere produktspezifische Optimie- ters. Zur Untersuchung von Details ste- rung der Universal Debug Engine 2.2 für den hen dem Anwender darüber hinaus Zu- Entwickler zum Tragen, nämlich die Mög- satzfunktionen wie Zoom, Daten-Cursor lichkeit, Speicherinhalte und Programm- und einschaltbare Funktions-Marker zur daten in Echtzeit visualisieren zu können. Verfügung. Aufgezeichnet werden sowohl einfache Programmvariablen als auch Inhalte kom- Effiziente Laufzeit-Analyse plexer Ausdrücke und physikalische Aus- Für eine schnelle Untersuchung von Lauf- drücke aus mehreren dieser Systemvaria- zeitengpässen ermöglicht die UDE 2.2 da- rüber hinaus über die JTAG-Schnittstelle eine periodische Abtastung des Instrukti- on-Pointers bei laufendem Programm. Die gewonnenen Daten werden grafisch und tabellarisch dargestellt. So lassen sich über ein Balkendiagramm z. B. sofort die Funk- tionen mit dem größten Zeitanteil ablesen (Bild 3). Darüber hinaus ist die Vorgabe von Codebereichen über Funktionen oder Programm-Sektionen möglich.

Targetzugang über CAN Ein besonderes Augenmerk wurde bei Ent- wicklung der UDE 2.2 auch auf die Unter- Bild 2: Die Universal Debug Engine 2.2 bietet Ent- wicklern die Möglichkeit, Speicherinhalte und stützung der CAN-Bus-Features der XE166- Programmdaten in Echtzeit zu visualisieren Architektur gelegt. Der Targetzugang über Robuste Lösungen für extreme CAN eignet sich besonders für die Sys- Umgebungen PC/104 basierende blen, wobei die Visualisierung durch eine temintegration und den Systemtest, weil Embedded Box Computer zweidimensionale Darstellung mehrerer in einem CAN-Netzwerk durch die Verga- Signale über einer gemeinsamen Zeit- oder be verschiedener Identifier ein bestimm- Adress-Achse in einem Kurvendiagramm ter Knoten zur Steuerung mit dem De- Wichtige Merkmale sind: Anti-vibration and shock resistance erfolgt (Bild 2). Die Aufzeichnung und Ver- bugger ausgewählt werden kann. Zudem Extended Temperature Testing knüpfung der Daten selbst wiederum ge- ist der CAN-Bus im Feldeinsatz oft die ein- (ETT) service schieht mit Hilfe des UAD2 über das JTAG- zige Möglichkeit zur Zielbeobachtung, da Modularized and stackable design Interface. Durch diese Vorgehensweise an Maschinen oder Fahrzeugen die JTAG- Conformal Coating Service lässt sich eine minimale Abtastperiode im Schnittstelle als Systemzugang meist nicht Glued DRAM Service Bereich von wenigen Millisekunden und mehr zur Verfügung steht. eine maximale Aufzeichnungsdauer von bis Im Fall der UDE 2.2 ermöglicht der als Add- zu 30 Minuten erzielen. In-realisierte CAN-Recorder u. a. eine lü- Eine optimale Darstellung der aufge- ckenlose oder gefilterte Aufzeichnung der zeichneten Daten ermöglichen mehrere CAN-Messages. Sowohl die Baudrate als

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26. -28. Februar 2008 in Nürnberg Halle 9, Stand #9-373 Bild 3: Die Ergebnisse der periodischen Abtastung des Instruktion-Pointers bei laufendem Programm werden grafisch aufbereitet und lassen ermöglichen so schnelle Rückschlüsse über das Laufzeit- © Advantech Europe 2008 www.advantech.de verhalten der XE166-Applikation. Advantech Europe GmbH Hans-Riedl-Str. 23 85622 Feldkirchen Tel.: +49(89) 125 99 - 0 Fax: +49 (89) 125 99 - 1220

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den JTAG-Takt für den Datenaustausch mit einem XE166-Zielsystem auf 20 MHz zu steigern. Das Ergebnis sind Transferraten von bis zu 1,5 MByte/s. Eine weitere Besonderheit ist der JTAG Ex- tender des UAD2+. Er garantiert eine ge- genüber den heute üblichen Kabellösun- gen deutlich erhöhte Störfestigkeit bei gleichzeitig vergrößerter Kabellänge bis in den Bereich von mehreren Metern. Mit Bild 4: Mit Hilfe von über den CAN-Recorder direkt eingelesenen Device Configuration Files (DCFs), einer entsprechenden Potenzialtrennung kann die applikationsspezifische symbolische Bedeutungen von Messages dargestellt werden. ist sogar ein Einsatz in Umgebungen mit starken elektrischen und magnetischen auch das Identifierformat sind dabei an externen Flash-Speichers zur Verfügung. Feldern möglich. die Erfordernisse der Applikation anpass- Neben dem Löschen einzelner Sektoren Die beispielhafte Zusammenarbeit von In- bar. Für die einzelnen CAN-IDs lassen sich oder des gesamten Flash-Speichers er- fineon und pls bei der Bereitstellung op- symbolische Namen vergeben. Ebenso möglicht dieses Werkzeug dem Anwender timierter Tools für die XE166-MCU-Fami- wurde ein Interpreter für Standard- u. a. die Simulation eines wahlfreien Schreib- lie verdeutlicht die Dringlichkeit eines CANopen Messages integriert. Device zugriffs auf den Flash-Speicher, eine Veri- Paradigmenwandels. Wer angesichts im- Configuration Files (DCFs) können direkt fikation mittels Prüfsumme (schnell) oder mer komplexerer Designs den weiter stei- eingelesen werden, um die applikations- durch byteweisen Vergleich (sehr sicher), genden Anforderungen hinsichtlich Flexi- spezifische symbolische Bedeutung von eine Unterstützung von hardwarebasierten bilität und Effizienz noch gerecht werden Messages darzustellen (Bild 4). Funktionen zum Schutz vor Auslesen des will, wird künftig zumindest im Bereich Der CAN-Bus kann mittels des optional Flash-Speichers als auch einen auf alle der High-End-MCUs an über den gesam- zur UDE 2.2 verfügbaren Target-Monitor- Flash-Typen anwendbaren Software- ten Produktlebenszyklus verfügbaren Ve- pakets UDE-mon/LII aber auch als Kom- Schreibschutz von Sektoren innerhalb des rifikations- und Testplattformen kaum munikationskanal zum Debuggen der Mi- Memtool sowie das Lesen von Flash-Spei- noch vorbei kommen. Für Halbleiterher- krocontrollersoftware genutzt werden. chern mit der Möglichkeit zur Modifikati- steller wie auch Anwender bedeutet dies Dabei wird das standardmäßig eng mit on vor einer etwaigen Reprogrammierung. allerdings ein Umdenken in Richtung neu- der seriellen Schnittstelle verknüpfte On- Mit Hilfe der mitgelieferten Gang-Pro- artiger modularer komponentenbasierter Chip-Debug-System (OCDS) einbezogen. grammer-Software können bis zu acht Bau- Konzepte. (jj) gruppen gleichzeitig geflasht werden. Schnelle Flash-Programmierung Für die Datenübertragung nutzt das Uni- Last but not least steht dem Anwender versal Access Device (UAD) 2+ der UDE 2.2 ˘ infoDIRECT 505ei0208 mit dem sogenannten MemTool ein be- einen in Hardware realisierten JTAG-Bus- www.elektronik-industrie.de sonders effizientes Werkzeug für die schnel- Controller in Kombination mit einem 32- ˘ Link zu pls Programmierbare Logik & Systeme le Programmierung des internen und/oder Bit-Mikrocontroller. Dadurch ist es möglich,

CompactPCI Express Backplanes und Systemplattformen

Hartmann Elektronik, erweitert stützt und auf dem cPCI und mit weiteren 4- sein Portfolio um CompactPCI cPCI Express Tochterkarten ein- Slot cPCI Express Back- Express Backplanes und System gesetzt werden können. planes erweitern lässt. Plattformen. Es ist die Philosophie von Hart- Außerdem wird eine Erweite- Vergangenes Jahr wurde viel mann die Bridge auf der Back- rung mit 4-, 5-, 6- und 7-Slot Energie in die Entwicklung von plane zu integrieren und damit Standard cPCI Backplanes mög- low Profile Bridges investiert, keinen Slot zu verlieren. Trotz- lich sein. Express Plattformen anbieten die eine Verbindung zwischen dem lässt sich die Bridge ohne Hartmann Elektronik wird mit Gehäuse, Netzteil und der cPCI und der cPCI Express Werkzeug leicht austauschen. dieses Jahr auch CompactPCI Lüfter. Welt herstellen können. In diesem Jahr wird eine kaska- Entstanden ist ein „Evaluation dierbare 4-Slot cPCI Express ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 437ei0108 Backplane“ das sowohl cPCI als Backplane hinzukommen, wel- ˘ Direktlink zu Hartmann Elektronik auch cPCI Express CPUs unter- che sich per Low Profile Bridge

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Ein Funktionsgenerator, der es in sich hat Agilent 33220A: Ideal für Labor und Systemanwendungen

Der kompakte Funktionsgenerator Agilent 33220A, geeignet für Rack oder Labor, bietet vielfältige Signale, von der stabilen und exakten Ausgabe verzerrungsarmer Sinus-Signale bis hin zu Pulsen mit variabler Anstiegszeit und frei deﬁnierbaren Wellenformen. Agilent 33220A 20 MHz-Funktions-/Arbiträrsignalgenerator • Verzerrungsarme Standardsignale • Pulse, mit variabler Anstiegszeit, bis 5 MHz Die Bedienung über die Frontplatte ermöglicht einen schnellen • Arbiträrsignale mit bis zu 64.000 Punkten • AM-, FM-, PM-, FSK- und PWM-Modulation Zugriff auf alle wichtigen Funktionen und Einstellungen. • Weitere Betriebsarten: Wobbelung und Burst • USB, LAN und GPIB • Kompatibel mit LXI Class C Agilent Open: das heißt einfache Integration in ein Messsystem und Kompatibilität mit gängigen Softwareumgebungen, sowie USB-, LAN- und GPIB-Schnittstellen serienmäßig.

Der Agilent 33220A ist so leistungsstark und preiswert, dass er überall eingesetzt werden kann. Die Software ist mit

Applikationsbericht und Quick Quote den verbreiteten Funktionsgeneratoren 33120A und 33250A 8 Hints for Getting More from Your Function Generator kompatibel und stellt so die problemlose Integration in neue Deutschland: 01805 24 6333 (0,14 Euro/Min.) oder bereits vorhandene Systeme sicher. Holen Sie sich hier Österreich: 0820 87 44 11 Schweiz: 0800 80 53 53 Tipps zur optimalen Nutzung Ihres Funktionsgenerators: www.agilent.com/ﬁnd/8-hints www.agilent.com/ﬁnd/8hints.

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MESSTECHNIK

Ein Allrounder Moderne Oszilloskoplösungen

Oszilloskope gibt es viele auf dem Markt. Schaut man genauer hin, liegen die großen Unterschiede in der analogen Band- breite, der Speichertiefe, der Erfassungstechnik, der Displayqualität, in den Auswertemöglichkeiten und natürlich auch im Preis.

Für einige Oszilloskop-Anwendungen wird Bild 1: Eines von sechs Model- standardmäßig einen Erfas- ein großer Erfassungsspeicher benö- len der DSO-Serie 5000A sungsspeicher von 1 Mio. von Agilent. tigt, nicht aber eine hohe Analog- Punkten (half-channel) oder bandbreite. Andere Anwender be- 500 000 Punkten (full-chan- nötigen einen XGA-Anschluss nel). Dieser Speicher er- für z. B. Ausbildungszwecke. möglicht z. B. Messungen Auch die Fernbedienbarkeit bis zu 500 s (> 8 Min) mit über die LAN-Schnittstelle 500 μs Auflösung oder kann bei Versuchsaufbauten 250 μs mit 250 ps Auflö- sehr wichtig sein. Alle Anwen- sung. Mit Hilfe des Roll- der möchten komfortabel doku- modus sieht man bei mentieren. Sie suchen seltene Stör- langsamen Vorgängen ereignisse? Die Agilent-Serie gleich, was gerade pas- DSO5000A, bestehend aus 6 Mo- siert – ideal für Regel- dellen (2- und 4-kanalig) mit 100, vorgänge. Das hochauflösende 300 und 500 MHz analoger Band- Display zeigt Ihnen gleichzeitig die Ge- breite, erfüllt viele Anforderungen zu einem samtübersicht des Signals und auch das attraktiven Preis (Bild 1). Analogähnliche Erfassung, Zoomfenster (Bild 3). Zum Auffinden von ideal für Videosignale Signalteilen lässt sich die Position des Auffinden seltener Störereignisse Die DSO5000A-Serie erfasst das Signal Zoomfensters mit dem Positionsdrehknopf Bei sporadisch auftretenden Fehlern ist dreidimensional. Die Häufigkeit jeder Span- verschieben. die Triggerrate eines Oszilloskops von ent- nungs/Zeit-Koordinate wird gezählt und die Wissen Sie immer, wie viel Speicher Sie für scheidender Bedeutung. Man stelle sich vor, Punkte unterschiedlich hell dargestellt. eine Messung benötigen? Mit der Mega- bei einem 1-MHz-Signal tritt pro Sekunde Das hat den gleichen Effekt wie das Nach- ZoomTechnik der DSO5000A Modelle ein Fehler auf – das ist 1 Signal von 1 Mio. leuchten des Strahls bei analogen Oszil- braucht man sich nicht um die Einstellung Signalen. Misst man mit einfachen Oszil- loskopen, wo der Strahl auf den mit Phos- zu kümmern und hat immer bestmögliche loskopen, die typischerweise 200 Signale phor beschichteten Bildschirm trifft. Auflösung – und das mit hoher Triggerrate. pro Sekunde erfassen können, benötigt Häufige Signalteile werden heller darge- man statistisch gesehen 5 000 Sekunden stellt als seltene Signalteile. Somit ist das Bis zu 12 Bit vertikaler Auflösung (fast 1,5 Stunden) um dieses Signal 1x zu Gerät besonders für Videoapplikationen Oszilloskope haben in der Regel 8 Bit AD- erfassen. Ein DSO5000A triggert mit und z. B. modulierte Signale geeignet Wandler, d. h. Messsignale werden mit 28 100 000 Signalen pro Sekunde. So erhält (Bild 2). Man erhält eine Information zu der = 256 Abstufungen digitalisiert. Das ist man das gleiche Ergebnis in 10 Sekunden. zeitlichen Verteilung des Messsignals und bei derart hohen Abtastraten im GS/s tech- Auch gezielte Triggerung ermöglicht die Er- das mit den bereits erwähnten 100 000 nisch nicht anders machbar. Bei Anwen- fassung sporadischer Ereignisse, nur hier Signalen pro Sekunde! Ein Novum in die- dungen, wo selbst feinste Signaldetails muss man schon vor der Messung wissen, ser Oszilloskopklasse. betrachtet werden müssen ist eine höhe- wie das Störsignal aussieht. re Vertikalauflösung sehr wichtig. Hier MegaZoom-Technik bietet die DSO5000A-Serie die Erfas- ˘ AUTOR Sie gehören zu den Anwendern, die viel sungstechnik High-Resolution. Durch Over- Dipl.-Ing. Rainer Drobez Erfassungsspeicher benötigen, nicht aber sampling, werden Auflösungen bis zu 12 Bit ist bei DataTec der Spe- eine hohe analoge Bandbreite? Viele Os- (4 096 Abstufungen) erreicht – und das zialist für Oszilloskope zilloskope bieten den großen Speicher erst auch bei einmaligen Vorgängen. Damit und arbeitet als Ver- bei hoher Bandbreite oder erst bei High- hat man hohe Samplerate für die schnel- triebsingenieur in Nordrhein-West- End-Modellen (dies bedingt einen hohen len Vorgänge und hohe Vertikalauflösung falen im Außendienst. Preis). Die Agilent DSO5000A Serie bietet für langsamere Ereignisse.

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MESSTECHNIK

XGA-Ausgang dazu wird keine weitere Universitäten und Ausbildungsbetriebe Software benötigt. werden dieses Feature zu schätzen wis- Wer eigene Anwenderpro- sen. Ein „Live“-Oszilloskop-Bild kann mit ho- gramme schreiben möchte, her XGA-Auflösung (1 024 x 768 Pixel) auf dem stehen IVI-COM-Trei- einem Beamer oder Monitor präsentiert ber zur Verfügung. Unter- werden. Die Farben der Kanäle sind so ge- stützt werden die LAN-, wählt, dass ein gut lesbares Abbild des USB- und GPIB-Schnittstel- Oszilloskopschirms erscheint. Dabei ist le. Die optionale Software das Oszilloskop so portabel, dass es zu je- DataScope, exklusiv bei Da- der Veranstaltung mitgenommen werden taTec erhältlich, ermöglicht kann. Auch im Labor ist der XGA-Ausgang eine Übertragung der Mess- hilfreich. So ist durch einfaches Anschlie- daten über die USB-Schnitt- ßen eines Monitors das Oszilloskopbild Bild 2: Analogähnliche Erfassung am Beispiel eines Videosignals. stelle oder über LAN. Die von verschiedenen Plätzen aus (bzw. ver- volle Speichertiefe wird un- schiedenen Betrachtungswinkeln aus) ab- terstützt. So können (auch lesbar. Weiterhin ist die Benutzung eines offline) Messkurven ge- externen Monitors für ermüdungsfreies zoomt, ausgemessen und Arbeiten angenehm. geglättet sowie eine FFT durchgeführt werden. Die Web-Fernbedienung komfortable Dokumentati- Ist das Oszilloskop weit vom Arbeitsplatz on erlaubt auch die Einbin- entfernt oder befindet es sich in Gefahr- dung Ihres Firmenlogos in umgebung kann man es über einen Web- ein Dokument. Browser fern bedienen. Das im Oszillo- skop integrierte Web-Server liefert das Mathematik und Oszilloskopbild und die Bedienelemente auf Messfunktionen einem Web-Browser. Mit der Maus lassen Die Mathematik umfasst sich nun sowohl vom PC aus die Menü- Bild 3: MegaZoom, 200 ms Messfenster auf 20 μs/Div gezoomt. die Grundrechenarten, FFT, tasten anwählen (linke Leiste im Bild 4), als Differenziation und Inte- auch die Menürahmentasten. Das Scope gration. Die Quelle ist da- stellt sich entsprechend ein. Mit ca. 3 Bild- bei wählbar, CH1 bis CH4 schirmaktualisierungen pro Sekunde ist und auch Kombinationen ein sehr gutes Arbeiten möglich auch wie CH1+CH2, CH1-CH2, wenn das Oszilloskop z. B. in einer ande- CH1xCH2 sind möglich. So- ren Stadt steht. mit ist auch die Integrati- on eines Leistungssignal Dokumentation der Messergebnisse auf einfache Weise mög- Gute Dokumentation der Messergebnisse lich, Integral (Strom x Span- ist für jedermann wichtig. Auch hier bie- nung). Aus 23 automati- tet die DSO5000A-Serie vielfältige Mög- schen Messungen können lichkeiten an. Eine z. B. besteht in der Spei- 4 gleichzeitig angezeigt cherung von Bildern, Signalen und auch werden. Das Messgerät Geräteeinstellungen direkt auf USB-Stick. Bild 4: PC-Fernbedienung des DSO5000A über einen Web-Browser. zeigt an wo gemessen wird Hier sind verschiedene Dateiformate wähl- (siehe Bild 3). Selbstver- bar, u. a. „.BMP“ und „.CSV“ (Comma Se- tragen. Noch eleganter geht es mit den ständlich kann man wählen auf welchem perated Values). Der USB-Host-Anschluss Toolbar-Werkzeugleisten für Excel und Signalteil gemessen werden soll. Somit hierfür ist von der Frontplatte aus zu- Word. Aus ihr kann man einfach das Sym- bekommen Messparameter eine zuver- gänglich. Auf der Rückseite ist ein weite- bol für die Bildübertragung wählen und lässige Aussage. (jj) rer USB-Host-Anschluss verfügbar. schon wird das Bild in das Word-Doku- Kurvenformen, Bilder und Settings lassen ment an der Cursorposition eingefügt. Mit sich auch mit der kostenlosen Agilent In- der Excel-Toolbar-Leiste können die ge- ˘ infoDIRECT 501ei0208 tuiLink-Software über die Standard- messenen Kurvendaten ins Excel-Sheet schnittstellen wie 100 Mbit/s LAN, USB eingefügt werden. Auch mit dem Web- www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu DataTec 2.0 oder GPIB (IEEE 488) zum Rechner über- browser lassen sich Bilder herunterladen,

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MESSTECHNIK

LabVIEW-Implementierung Detailanalyse des Hirndrucks mit HAAR-Wavelets

Die Transformation des intrakraniellen Drucks (ICP) in den Frequenzbereich begann in den 80er Jahren und erbrachte, dass sich die zerebrospinalen Systemparameter in der spektralen Zusammensetzung des ICP widerspiegeln. Die angewandten klassischen Methoden waren nur wenig geeignet, der Instationarität des Signals Rechnung zu tragen. Um dieses Problem zu lösen wurde ein neuer Ansatz verfolgt, der den Einsatz von HAAR-Wavelets vorsah.

Das Konzept wurde unter LabVIEW programmiert und mit Hirndruckmess- daten getestet. Die Qualität instationä- re Signale analysieren zu können, d. h. die schnelle und robuste Analyse mit HAAR-Wavelets erwies sich als vorteilhaft. Ihre Nachteile gleichen nicht die Vorteile in dieser biomedizinischen An- wendung aus. Die Präsentation des Hirn- drucks in der Frequenz-Zeit-Ebene wird jedoch noch als gewöhnungsbedürftig Bild 1: Programmablaufschema der Detailanalyse des Hirndrucks (siehe auch Bild 2) empfunden.

Grundlagen Frei nach dem Motto The purpose of computing is insight not numbers von R.W. Hamming beschäftigt sich unsere Ar- beitsgruppe seit Jahren mit der Frage- stellung, wie der Informationsgehalt des Hirndrucks von Patienten mit entsprechenden Symptomen zugänglich gemacht werden kann. Dabei stehen weniger die Messverfahren im Mittelpunkt, sondern die Analyse des Gemessenen, deren Assoziation mit sowohl anderen Messgrößen als auch mit den quali- tativen Kriterien klinischer Skalen. Pla- kativ wird dies auch als Monitoring be- Bild 2: Detailanalyse des Hirndrucks. 1 – Originalsignal; 2 – Wavelet-Koeffizienten; 3 – Rekonstruktion zeichnet. (inverse Wavelet-Transformation; 4 – Detailextraktion im Originalsignal durch Ausschluss von Ko- Aus technischer Sicht ist der Hirndruck die effizienten anhand von Amplitudengrenzen und Frequenzen (level); 5 – Wavelet-Spektrogramm mit Angabe der effektiven Koeffizientenanzahl sowie der Anzahl der Koeffizienten ungleich Null; Überlagerung von periodischen und (qua- 6 – Amplitudenhistogramm des rekonstruierten Signals mit numerischer Angabe und graphi- si)statischen Signalkomponenten, die scher Abgrenzung der most dense half als Bereich der höchsten 50%-Datendichte; 7 – Wavelet- von kardio-respiratorischen Volumenän- Spektrum zum Zeitpunkt tn (siehe 1, 5) derungen bzw. vom Füllungsvolumen bestimmt werden. Letzteres entwickelt un- Verzerrung der kardio-respiratorischen ˘ AUTOR ter pathologischen Bedingungen eine Signalanteile kommt. Spätestens seit Art Eigenleben, indem spontane Er- diesen Beobachtungen wurde der Hirn- Hans E. Heissler, Medizinische eignisse in Form von wellenförmigen druck ein Opfer der klassischen Metho- Hochschule Hannover, Dr. med. Ka- thrin König, Klinikum Region Han- Schwankungen des Drucks sichtbar werden der Spektralanalyse (FFT, etc.), ob- nover und Prof. Dr. med. Eckhard Ri- den. Ungeachtet der Komplexität des gleich die ICP-Zeitreihen wie die meisten ckels Universitätsklinikum Ulm Hirndrucksignals gilt vereinfachend, dass Biosignale ausgeprägt instationär, bes- es mit steigendem Mitteldruck zu einer tenfalls nur kurzzeitig stationär sind [1].

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MESSTECHNIK

State-of-the-Art und Motivation Zusammenfassung www.acam.de Die Auswertung von Langzeithirndruckmes- Gegenüber den Fourier-Methoden bietet die sungen erfolgte bis dato durch Sichtung der Wavelet-Transformation eine Reihe von nützli- TDC-GP2 Schriebe oder digitalen Aufzeichnungen und chen Vorteilen. Die Qualität, instationäre Sig- Time-to-Digital Converter subjektiver Einschätzung der Pathogenität an- nale analysieren zu können, d.h. eine stabile Universeller TDC mit Puls- hand der Druckhöhe. Elaborierte Ansätze bie- Analyse auch in der Gegenwart von Artefakten generator, Stop-Masken, ten zusätzlich die Spektralanlyse des Hirndrucks zu gewährleisten, ist für die Befundung un- 16-Bit Temperaturmess- an, die zwar eine gute Frequenzauflösung, je- überwachter Langzeitmessung von besonderem einheit und 50ps RMS doch eine nur mäßige zeitliche Auflösung auf- Vorteil. In den „glatten“ Bereichen des Hirn- Q Ultraschall durchflussmessung weist. drucks zeigten sich aber auch die Nachteile des Q Wärmemengen- Gemessen an den Möglichkeiten, die signal- Ansatzes. Eine höhere Auflösung, die durch die zählung analytische Prozeduren zur Extraktion von In- Wahl anderer Wavelets erzielt werden könnte, Q Laserdistanz- messung formation anbieten, mutet die Hirndruckana- rechtfertigt aber nicht den erhöhten Rechen- Q Magnetostriktive lyse geradezu archaisch an. Es erschien vor aufwand für Signale, die durch artifizielle ab- Positionierung diesem Hintergrund sinnvoll, einen Paradig- rupte Störungen gekennzeichnet sind. Eine kri- menwechsel des Hirndruckmonitorings anzu- tische Betrachtung kommt zu dem Schluss, TDC-GPX streben und der Hammingschen Vorstellung dass die Detailanalyse des Hirndrucks: Time-to-Digital Converter ˘ von der Mehrung der Einsichten zu folgen, ge- Eine robuste, parameterfreie Dekomposition Höchste Performance nauso wie sich von der unterschwellig vor- von Hirndruckkurven ermöglicht, mit bis zu 10 ps RMS herrschenden, dichotomen Hirndruckskala, die ˘ auf einem zur Freude der CPU simplen Al- Q 200 MHz Peak Rate, ordinale Kriterien wie normal und zu hoch sub- gorithmus basiert, 40 MHz kontinuierliche jektiv bedient, zu verabschieden [2]. ˘ spezielle Koeffizientenmuster, die als Basis zur Messrate automatisierten Analyse und Merkmalser- Q 4 Betriebsarten Q bis zu 8 Kanäle Ansatz und Implementierung kennung (pathologische Wellen, etc.) zum Q Endloser Wie andere Projekte im Rahmen des multimo- Ergebnis hat, Messbereich dalen/multisensoriellen Monitorings auch, soll- ˘ eine gewöhnungsbedürftige Frequenz-Zeit- te die Implemtierung unter LabVIEW erfolgen. Darstellung (Wavelet-Spektrogramm) der Als Ansatz wurde auf die Multiresolutionsana- Wavelet-Koeffizienten liefert, die prima vis- lyse mit Wavelets zurückgegriffen, um eine ta nicht eingängig erscheint, was die Inter- PS08 - Die Innovation für die Waagenelektronik spektrale Zerlegung des Hirndrucks zur Schät- pretation der Ergebnisse und somit die Ak- zung der zerebrospinalen Elastance mit hoher zeptanz zunächst erschwert. (jj) Single-Chip Lösung mit zeitlicher Auflösung zu berechnen. Aus der Viel- 24-Bit Mikroprozessor, zahl der Wavelet-Familien wurde ein Archetypus Dieser Beitrag ist erstmals erschienen im Be- 28-Bit PICOSTRAIN TD-Wandler und gewählt, nämlich das HAAR-Wavelet, da es eine gleitband zum Kongress VIP 2007 Virtuelle In- LCD-Controller gneu vollständige Rekonstruktion des Originalda- strumente in der Praxis, herausgegeben von tensatzes zulässt. Der Algorithmus ist simpel und Rahman Jamal und Hans Jaschinski, Hüthig Q bis zu 95 % Stromer sparnis folglich war eine gute Rechenperformance zu er- Verlag, Heidelberg.ISBN 978-3-7785-4020-6 gegenüber AD- warten [3]. Wandler Lösungen Obgleich Neues angedacht war, sollte aus er- LITERATUR Q Eine Lösung für gonomischen Gründen die klassische Betrach- (fast) alle Applikationen Q Eröffnet völlig neue Produkt- tungsweise des Hirndrucks (ICP-Zeitreihen) ne- [1] Gaab MR, Heissler HE: ICP monitoring. Crit möglichkeiten (z. B. Solarbetrieb) ben der aktualisierten bestehen bleiben. Neu Rev Biomed Eng 11:189-250, 1984 hinzu kamen Module zur Berechnung der dis- [2] Heissler HE, König K, Rickels E, Zumkeller kreten Wavelet-Transformation (DWT) und ih- M: Nichtstationäre Eigenschaften post- Single-Chip Lösung zur rer Inversen (iDWT), des Wavelet-Spektrogramms traumatischer Neuromonitoringdaten, in Kapazitätsmessung (scalogram) sowie des ICP-Histogramms mit Jamal R., Jaschinski H. (eds): Virtuelle In- Variabel hinsichtlich Bereichsgrenzen (Spannweite) der höchsten strumente in der Praxis 2001. Heidelberg: Kapazität, Messrate und 50 %-Datendichte (most dense half). Zur Ex- Hüthig-Verlag, 2001, pp 286-290 Stromverbrauch traktion von Detailinformationen sind die Wa- [3] Kaplan I: Wavelets and Signal Processing. Q bis 50 kHz veletkoeffizienten interaktiv manipulierbar, d. h. http://www.bearcave.com/, 2003 Messrate es können Koeffizienten komplett (levels) oder Q extrem geringer durch frei wählbare Amplitudenschwellwerte un- Stromverbrauch ˘ infoDIRECT 509ei0208 (z. B. 10 μA @10 Hz) terdrückt werden. Zur Anzeige kommt schließ- Q Störgrößenkompensation www.elektronik-industrie.de lich noch das Wavelet-Spektrum für den Zeit- Q praktisch uneingeschränkter ˘ Link zu National Instruments punkt tn. Kapazitätsbereich

Halle 9, Stand 257 elektronik industrie 1/2 - 2008 53 www.acam.de

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PRODUKTE > MESSTECHNIK

Erstmals Speichertiefe bis zu 1 G Punkte Hochleistungs-Echtzeit-Oszilloskope

Agilent Technologies hat jetzt Sekunde unterstützen. Sämtli- eine Familie von Hochleistungs- che Modelle der neuen Infinii- oszilloskopen mit einer Spei- um-Oszilloskop-Familie weisen chertiefe von bis zu einer Milliarde ein sehr geringstes Eigenrauschen Punkten ausgerüstet. Die Oszil- bei der jeweiligen Bandbreite auf

loskop-Familie umfasst Modelle (z. B. 147 μVeff bei 5 mV/div Ein- mit 2,5, 4, 6, 8, 12 und 13 GHz gangsempfindlichkeit für das Bandbreite und Speicheroptio- 2,5 GHz-Modell). Die Oszillosko- nen von 10 M Punkten sowie op- pe bieten ein dreistufiges Trig- tionell 20 M, 50 M, 100 M, 200 M, gersystem, das durch eine 500 M und 1 G Punkten. Die Infi- Kombination aus mehreren Hard- niium 90000A Oszilloskope ent- ware-Triggern und der InfiniiS- halten auch das weltweit erste can-Software nahezu unendlich Hardware/Software-integrierte nälen einen 25 ms langen Sig- die DSO- als auch die DSA-Mo- viele Triggermöglichkeiten für Triggersystem InfiniiScan Plus. Es nalabschnitt aufzeichnen. Der delle können über 150 000 Mes- jede denkbare Debugging- ermöglicht die Erkennung von auf der Infiniium-Data-Acce- sungen pro Sekunde durchfüh- Situation bereitstellt (die Mehr- 150 ps kurzer Ereignisse per Hard- lerator-Technologie basierende ren und bieten Betriebsarten, die fach-Hardware-Trigger sind ab ware und bis 75 ps per Software. Signalspeicher ermöglicht au- über 300 000 Triggerungen pro Mai/Juni 2008 verfügbar). Der optionale ultra-tiefe Speicher ßerdem extrem hohe Auslesege- dieser Oszilloskope kann bei einer schwindigkeiten und bietet einen ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 534ei0208 Abtastrate von 40 GS/s und si- schnellen Zugriff auf die Ergeb- ˘ Direktlink zu Agilent Technologies multanen Messungen in vier Ka- nisse der Offline-Analyse. Sowohl

100 MHz bis 500 MHz IEEE 1149.x Controller Handliche Digitalspeicher- LXI für Boundary Scan Plattform

oszilloskope Göpel electronic hat jetzt spe- des Controllers „on the fly“ im zielle Controller mit LXI-Interface eingebauten Zustand, ohne auf- zeichnungszeiten und hohe Auf- (LAN eXtensions for Instrumen- wendige Montage von Zusatz- lösungen möglich. Zur Doku- tation) im Rahmen der Bounda- hardware. Der LXI-Controller ist mentation von Messungen steht ry Scan Hardwareplattform Scan- ein LXI Class-C Device und verein Front-Side USB-Port zur flex im Programm. Unter der fügt über ein Triple Speed Ether- Verfügung. Als Besonderheiten Bezeichnung SFX/LXI1149-(x) ste- net-Interface (10/100/1000 bietet der WaveJet eine Wieder- hen drei Modelle in unterschied- Mbit/s). Es ist kompatibel zur gabefunktion mit der die Ver- lichen Leistungsklassen zur Ver- LXI-Hardwarespezifikation 1.1 gangenheit eines Signalverlaufs fügung. Dabei unterscheiden sich und kann über den integrierten analysiert werden kann. Wei- die Modelle zum einen in der obe- Web-Browser Fern-konfiguriert Von Telemeter Electronic sind terhin können per Peak Detect ren Grenzfrequenz von maximal werden. jetzt LeCroy WaveJet Oszillo- Glitches von 1 ns erfasst werden 20, 50 und 80 MHz, sowie im Im- skope erhältlich. Die mit einem und im RIS Mode eine Abtastra- plementierungsgrad des weiter- 7,5"-Farbbildschirm ausgestat- te von 100 GS/s erzielt werden. entwickelten SPACE II Chipsat- teten Geräte haben Abmessun- Die WaveJet Familie besteht aus zes für High Performance gen von 10 x 28 x 19 cm und ha- insgesamt 8 Geräten mit Band- Scan Operationen. Im Ge- ben ein Gewicht von 3 kg. Mit breiten von 100 MHz, 200 MHz, gensatz zu konventionellen der Abtastrate von 2 GS/s und 350 MHz und 500 MHz die je- Lösungen ermöglicht die inte- dem Speicher von 500 kPunk- weils mit 2 und 4 Kanälen ver- grierte Fastscale-Technologie auch te/Kanal sind sehr lange Auf- fügbar sind. ein Upgrade der Leistungsklasse

˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 544ei0208 ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 535ei0208 ˘ Direktlink zu Telemeter Electronic ˘ Direktlink zu Göpel electronic

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MESSTECHNIK < PRODUKTE

Als PCI und PCI Express 500 Hz bis 30 MHz verfügbar Störspannungs-Analysator 8 Kanal 25 MS/s Mit dem von ASM erhältlichen quenzbändern von 500 Hz chung mit Log- Datenerfas- HIOKI 3144-20 könnenn auto- bis 30 MHz werden die Sig- gerfunktion sungskarten matisch Störspannungspegel ge- nalpegel übersichtlich als Balken sind für bis zu 64 000 Messda- messen werden. In Verbindung auf dem klar gegliederten LCD- ten erfassbar. Die Versorgung er- Spectrum Systementwicklung mit der kontaktlosen Sensor- Display angezeigt. Spitzenwert- folgt über Batterien oder über bietet mit der M2i.31xx Serie zange HIOKI 9741 erfolgt eine detektion und Langzeitüberwa- ein Steckernetzteil. erstmalig eine schnelle vielka- kapazitive Kopplung, so dass an nalige Datenerfassungskarte für elektrischen Leitungen und Ka- ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 543ei0208 alle aktuellen PC-Bussysteme an. beln sofort die Störpegel ange- ˘ Direktlink zu ASM Die 9 verschiedenen Modelle zeigt werden können. In 7 Fre- sind zum gleichen Preis wahlweise als PCI/PCI-X oder als PCI Express Version verfügbar. Allen Karten gemein ist der voll syn- chrone Aufbau. Jeder Eingangs- ® kanal hat separat program- WaveRunner Xi Oszilloskope mierbare Eingangsbereiche von ± 50 mV bis ± 10 V sowie einen eigenen AD-Wandler. Die Serie bietet dabei Karten mit 2, 4 oder 8 Kanälen und Abtastraten von 1 MS/s bis 25 MS/s. Die Auf- zeichnung geschieht in den bis zu 2 GSample großen on-board Speicher, der wahlweise auch vollstän- dig als FIFO- Buffer genutzt werden kann. Im FIFO-Mo- dus können kontinuierlich Da- ten zum Rechner übertragen werden z. B. zur online Analyse oder für Dauertests. Mit dem Multiple Recording Modus kön- nen z. B. sehr schnell aufeinander folgende Triggerereignisse aufgezeichnet werden. Die Totzeit beträgt dabei nur 4 Takte, so ab dass bei 25 MS/s Abtastrate be- € 8.990 reits nach 160 ns auf ein neues Triggerereignis reagiert werden kann. Alle Karten der M2i-Serie können über den internen Sync- Bus synchron betrieben werden. Höchstleistung im neuen Format ˘ infoDIRECT 539ei0208 Höchste Leistung, grosser Bildschirm und dabei kleine Stellﬂ äche – der www.elektronik- WaveRunner Xi bricht mit den Konventionen für leistungstarke Oszilloskope. industrie.de Erhältlich in Bandbreiten von 400 MHz bis 2 GHz bietet er Abtastraten bis ˘ Link zu Spectrum 10 GS/s, 25 M Speicher, WaveScan Suche & Analyse sowie die LabNotebook Systementwicklung Dokumentationshilfe. Optionen für I2C / SPI / UART / CAN / LIN / FlexRay und Halle 10 · Stand 315 Mixed-Signal (18 & 38 digitale Kanäle) machen ihn noch leistungsfähiger.

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MESSTECHNIK

Oszilloskope Warum Analog?

Das Oszilloskop ist zweifelsfrei das wichtigste Instrument in der Messtechnik, um Signale hinsichtlich ihres Span- nungsverlaufes im Zeitbereich zu charakterisieren. Dabei ist das analoge Oszilloskop im heutigen digitalen Zeitalter häufig noch immer die erste Wahl. Was diese Geräten zu leisten vermögen, zeigt dieser Artikel auf.

Oftmals ist das zur Verfügung stehende Budget zunächst einmal der Grund für den Kauf eines analogen Oszilloskops, wird doch auch in den nächsten Jahren das DSO (Digitale Speicher Oszilloskop) bei ver- gleichbarer Bandbreite preislich nicht an ihre analogen Pendants herankommen. Ist die 'analoge Investition' erst einmal ge- tätigt, ist nicht nur der Anwender ver- blüfft, wie einfach, vielseitig und mit welch gestochen scharfen Bildern er seine Mes- sungen durchführen kann, sein digitaler Kollege steckt noch mitten im Acquisition Menu der Bedienungsanleitung, während der analoge Anwender die ersten Fehler bereits gefunden hat. Neben der Simplizität in der Bedienung sind Hameg-Oszillosko- pe auch in der Einsteiger-Klasse (HM303- Bild 1: Das Oszilloskop HM303-6 ist das Einstiegsmodell bei Hameg. 6, 35 MHz Bandbreite, 550 €; alle Preisan- gaben jeweils plus Mehrwertsteuer) mit chen z. B. bei einem Darstellbereich von nalverlaufes oder eines zweiten unab- 1 mV/Div. unerreicht in der Empfindlichkeit, 100 ms nur 10 μs Abstand (oder weniger) hängig wählbaren Triggerpunktes. Und was in besonderem Maße in Handwerk, zwischen zwei Abtastpunkten. Liegen ge- das alles zu Preisen unter 1 500 €. Service-, sowie Industrie und Schul- bzw. mäß Abtast-Theorie bei dieser Messung Hobbybereich kaufentscheidende Argu- am Eingang Frequenzanteile oberhalb der Eigenrauschen – für Analoge mente sind (Bild 1). Kunden, die diese Ei- halben Abtastfrequenz an (hier 50 kHz), Oszilloskope ein Fremdwort genschaften schätzen gelernt haben, kau- führt die dargestellte Kurvenform unwei- Im Gegensatz zu einem Analog-Oszillo- fen zu einem späteren Zeitpunkt nicht gerlich zu einer Fehlmessung. Analog-Os- skop verwendet ein Digital-Oszilloskop selten auch Analog-Geräte höherer Band- zilloskope sind über solche Alias-Probleme Analog/Digital-Wandler (ADCs) zur Um- breite im 150 oder 200 MHz Bereich. erhaben. Im ungünstigsten Fall erschei- wandlung der gemessenen Spannung in di- nen bei den analogen Vertretern auf dem gitale Informationen. Da bei der digitalen (Keine) Fehlmessung auf Knopfdruck Schirm Verschleifungen im Signalverlauf, Repräsentation nur diskrete Werte möglich Auch wenn DSOs in einigen Messaufgaben da die gerätespezifische Bandbreite (z. B. sind, müssen die abweichenden analogen wie sehr langsame Signalverläufe (z. B. im 35 MHz) Anteile oberhalb dieser 3 dB Eck- Messwerte gerundet werden. Der dabei Sub-Hz Bereich) oder einmalig vorkom- frequenz einfach unterdrückt. High-End- auftretende Fehler – also die Differenz von mende Ereignisse überlegen sind, erfor- Analog-Oszilloskope mit Bandbreiten von Originalsignal zu Digitalsignal – wird als dern sie erhebliches Verständnis aus der 150 oder gar 200 MHz (HM1500-2 oder Quantisierungsfehler oder -Rauschen be- Signaltheorie. Die häufig zu knapp be- HM2005-2) geben den Signalverlauf ent- zeichnet. Da analoge Oszilloskope keine messenen Speichertiefen (zum Teil weni- sprechend präziser wieder und bieten da- ADCs verwenden, tritt bei diesen Geräten ger als 10 k Punkte pro Kanal) ermögli- rüber hinaus Messkomfort wie Readout, kein Quantisierungsrauschen auf. Das Ei- Cursor- und Auto-Measure, Counterfunk- genrauschen ist bei diesen Oszilloskopen ˘ AUTOR tion und eine zweite Zeitbasis. Letztere minimal. ermöglicht Signalanalysen selbst sehr lang- Dipl.-Ing. (FH) Melanie Zahn ist samer Signale (z. B. 100 ms Darstellbrei- Produktmanagerin bei der Hohe Auflösung Hameg GmbH in Mainhausen te) mit höchster Zeitablenkung (z. B. 5 ns) Die Grenzen der Auflösung sind bei Ana- ab einem bestimmten Zeitpunkt des Sig- log-Oszilloskopen nur durch die Sehschärfe

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MESSTECHNIK

Bild 2: Scheinbar niederfrequente, „springende“ Bild 3: Analogbetrieb offenbart: Die Frequenz der Bild 4: Analogdarstellung eines Videosignals: Überlagerung (Digitalbetrieb). Überlagerung ist hoch. Zeitmessung mit Cursorlinien.

des Betrachters vorgegeben, denn der Elek- Signals verloren. Analoge Oszilloskope len Gerät fehlt es einigen Anwendern an tronenstrahl kann in jede Position des Bild- können 500 000 bis 2,5 Millionen Signal- der Simplizität in der Bedienung, andere schirms abgelenkt werden. Einschrän- darstellungen in der Sekunde realisieren – wollen auf oftmals lieb gewonnene Funk- kungen der X- oder Y-Auflösung gibt es ein Wert, den DSOs selbst in der 50 000-€- tionen wie 'Phasenvergleich über Lissa- folglich nicht. Dem gegenüber ist die Auf- Klasse bei Weitem nicht erreichen. Diese jous Figur im XY-Betrieb' nicht verzichten. lösung bei Digital-Oszilloskopen prinzip- Zahl verdeutlicht die Vorteile einer Ka- Die oben aufgeführten Stärken der Ana- bedingt begrenzt. Die Y-Auflösung wird thodenstrahlröhre. Solche Werte werden logen sprechen eine klare Sprache und sol- durch den Analog/Digital-Wandler be- weder mit einer Grafikkarte noch mit ei- len eine Hilfestellung geben. stimmt, der zur Signalabtastung benutzt nem LCD erreicht. Mit geringerer Zahl der Stehen Budget Kriterien nicht an erster wird. In vertikaler Richtung stehen z. B. bei Signaldarstellungen pro Sekunde werden Stelle, kann auch ein CombiScope eine 8-Bit-AD-Wandlern 256 Positionen zur Ver- Überlagerungen eines Signals im Digital- gute Entscheidung sein. Sie sind ab ca. fügung. Bei dieser Betrachtung ist die betrieb nicht richtig dargestellt (Bild 2). 1 500 € mit 100 MHz Bandbreite (HM1008- Übersteuerungsreserve noch nicht be- Bild 3 zeigt dasselbe Signal im Analogbe- 2) und großzügiger Abtastrate bzw. Spei- rücksichtigt. Bei z. B. 200 sichtbaren Punk- trieb und damit die wahren Verhältnisse. chertiefe erhältlich. Das obere Ende mar- ten in Y-Richtung können DSOs 25 unter- kiert das HM2008, das mit 200 MHz schiedliche Signalpositionen pro Division Komponententest dient der Bauteil- Bandbreite, 2 GSa/s und 2M Punkten pro anzeigen. Das analoge Gerät kennt bei der Charakterisierung Kanal für unter 2 000 € angeboten wird. Mit Darstellung keine Stufung. Widerstände, Kondensatoren, Spulen, Di- diesen Geräten kann per Knopfdruck zwi- oden und die B-E, B-C bzw. E-C Strecken dis- schen analog und digital Betrieb gewech- Unerreichte Signalerfassungs- kreter Halbleiter lassen sich mit dem Kom- selt werden, ohne im analog- oder im di- und Darstellungshäufigkeit ponenten-Tester auf einfache Weise selbst gital Betrieb irgend einen Kompromiss Ein weiteres wichtiges Kriterium ist die in der Schaltung messen – eine Funktion, eingehen zu müssen. (jj) Häufigkeit, mit der ein Signal erfasst und die für Service und Reparatur sehr ge- dargestellt wird. Durch die bauartbeding- schätzt ist. ˘ infoDIRECT 514ei0208 te nahezu trägheitlsose Signalerfassungs- Die Entscheidung Analog- oder Digital- und Darstellungshäufigkeit gehen nahe- Oszilloskop stellt den Käufer häufig vor www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Hameg zu keine Informationen des betrachteten eine schwierige Wahl. Bei einem digita-

Sicherungs-Widerstände Ersetzen Widerstands-Sicherungs-Kombi

Diese Serien BWF und RWF von anderen war eine Sicherung- Jahren im Einsatz, besonders auch P70: 0,75W… 1,5W Vitrohm (Vertrieb: Nova Elektro- scharakteristik über einen weiten in sicherheitsgeprüften Geräten. Die Daten der RWF-Serie nik) wurden speziell entwickelt, Lastbereich zu gewährleisten. Die Daten der BWF-Serie sind: SMD (Bild) sind: RWF5020, Fail- um eine Alternative für Wider- Flammenbildung ist dabei völ- BWF237-0 und BWF236-, Failsafe, safe, Flame Retardant, Wider- stands-Sicherungs-Kombinatio- lig zu vermeiden, auch darf bei Flame Retardant, Widerstands- standbereich: 0R1…1K2 und Be- nen anzubieten. Dabei stand im erneutem Auftreten des Störfalls bereich: 0R1…1K0, Belastbarkeit lastbarkeit P70 : 1,6W. Vordergrund die Forderung, hohe kein Kurzschluss entstehen. Einschaltströme passieren zu las- Im Rahmen der technischen Mög- ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 429ei0208 sen aber auch zu begrenzen, ohne lichkeiten erfüllt die Serie BWF ˘ Direktlink zu Nova Elektronik die „Sicherung“ auszulösen, zum diese Anforderungen und ist seit

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MESSTECHNIK

Embedded Designs auf Systemebene Entwicklungsherausforderungen der neuen digitalen Welt

Embedded Systeme sind aus unserer neuen digitalen Welt nicht mehr wegzudenken. Das stellt Entwickler vor die He- rausforderung, der steigende Nachfragen nach Geschwindigkeit, Miniaturisierung, Connectivity, Energieeffizienz und kostengünstigen Produkten gerecht zu werden. Ohne den Einsatz von intuitiven Tools, die Sie beim Validieren und De- buggen Ihrer Schaltungsentwürfe unterstützen, ist diese Aufgabe nicht mehr zu bewältigen.

Ingenieure, die mit Embedded-Kompo- se Busse stellen aufgrund ihrer Komplexi- nenten wie Mikroprozessoren, Mikrocon- tät große Anforderungen an die Validie- trollern, DSPs, DA- und AD-Wandlern, ASICs rung und das Debugging von Entwürfen. Die und FPGAs arbeiten, verwenden heute Entwickler benötigen Tools mit integrier- schnellere und leistungsfähigere Baustei- ten seriellen Triggern, Protokolldekodierung ne. Gleichzeitig werden die Embedded und umfassenden Analysemöglichkeiten. Bausteine immer verteilter, was bedeu- Hinzu kommen besonders leistungsfähige tet, dass innerhalb eines Designs mehr Embedded Designs, die schnellere serielle Mikroprozessoren und Mikrocontroller ver- Busse wie Ethernet, PCI-Express, SATA oder arbeitet werden, die einzelne Aufgaben HDMI verwenden. Hier sind Testinstru- übernehmen. mente und Software gefragt, die Erfassung, Zu diesen neuen Anforderungen an ein- Fehlersuche, Validierung und Konformi- gebettete Hardware gesellt sich eine kom- tätsprüfung serieller Hochgeschwindig- plexere Software, da die Programmier- keitsdaten beherrschen. In vielen Fällen umgebungen und Programmiersprachen stellen parallele Busse die beste Schnitt- immer ausgefeilter und komplizierter wer- stelle zwischen dem Prozessorsystem und den, um noch mehr Funktionalität zu er- den Speicherbausteinen dar, wobei auf reichen. Hatten ältere Embedded Designs Bild 1: Blockschaltbild eines typischen MP3- Technologien wie DDR zurückgegriffen wird. noch einfache Betriebssysteme; wurden Players zeigt die heute in Embedded Systmen üb- Dies wird in Bild 1 veranschaulicht, das diese inzwischen durch umfangreichere, liche Nutzung von digital-seriellen Bussen für ein Blockschaltbild eines typischen MP3- leistungsfähigere eingebettete Betriebs- USB, digitalen Signalprozessoren, und digital- Players zeigt. Wie für viele eingebettete parallelen Bussen für die Verbindung zum Spei- systeme abgelöst, die ihrerseits mehr Re- cher, Digital-Analog-Wandlern und einem ana- Computerdesigns typisch, verwendet der chenleistung benötigen. logen Verstärker. MP3-Player gemischte Signale mit digital-seriellen Bussen für USB, digitalen Sig- Herausforderungen schließlich über parallele Busse wäre nalprozessoren, digital-parallelen Bussen an die Kommunikation aufgrund von Kriterien wie Kostenmini- für die Verbindung zum Speicher, Digital- Mit der zunehmenden Anzahl eingebet- mierung (Platz auf der Platine) und Minia- Analog-Wandlern und einem analogen teter Hardwareelemente innerhalb eines turisierung des Designs nicht durchführbar. Verstärker. Folglich werden Testsysteme Geräts steigt auch die Anzahl der Kom- Deshalb sind heute Designs weit verbrei- benötigt, die nicht nur die üblichen Funk- munikationswege zwischen diesen Ele- tet, die serielle Busse mit nur wenigen Ver- tionen für serielle Busse bieten, sondern menten. Die heutigen Embedded Designs bindungen anstatt der Vielfachverbin- auch in der Lage sind, Probleme mit pa- enthalten die unterschiedlichsten Signale dungen paralleler Busse einsetzen. Die rallelen Bussen zu debuggen. Die größte – digital, analog und HF –, und die Kom- meisten Embedded Designs werden zwar Herausforderung besteht darin, all dies munikation zwischen ihnen erfolgt sowohl nicht mit der Geschwindigkeit von Hoch- auf Systemebene zu bündeln, d. h. eine über parallele als auch serielle Busse. Eine leistungscomputern ausgeführt, nutzen Vielzahl von Signalen zu überwachen, sie Verbindung all dieser Elemente aus- aber viele serielle Standardbusse, häufig mit unterschiedlichen Abstraktionsgra- auch in Kombination miteinander. Andere den darzustellen und ihre Timing-Bezie- ˘ AUTOR wiederum verbinden parallele und sowohl hungen zu verstehen. Dave Ireland ist EMEA langsame als auch schnelle serielle Busse. Marketing Manager, Üblicherweise sind in eingebetteten Sys- Praxisnahe Testbedingungen Design & Manufacturing, temen langsame serielle Busse wie I2C, SPI, Eine der größten Testhürden, die Entwickler bei Tektronix in England RS-232, CAN, LIN und USB anzutreffen. Die- nehmen müssen, ist die Erfassung und

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MESSTECHNIK

Überwachung ganz unterschiedlicher Sig- nal-/Funktionsgeneratoren und Arbiträr- nale und Protokolle. Sie müssen eine Viel- signalgeneratoren am besten geeignet. zahl von Signalen generieren, um das Ge- rät auf seine Belastbarkeit prüfen und Tastkopfmessungen daraus ableiten zu können, wie es sich un- Eine weitere Herausforderung ist der An- ter realen Bedingungen verhalten würde. schluss eines Tastkopfs an den Prüfling. Sie brauchen Testlösungen, die diese Sig- Die geringe Größe der Bauelemente, die nale erfassen und visuell aufbereiten kön- Vielzahl der zu testenden Punkte auf der nen, um die Signalintegrität zu verifizieren. Platine und der Umstand, dass jeder Tast- Sie benötigen präzise Timing-Informatio- kopf eine kapazitive Belastung hinzufügt, nen zwischen mehreren digitalen Signalen die die Betriebseigenschaften des Prüf- auf einem Bus, um Setup-and-hold-Ver- lings verändert, sind alles Faktoren, die letzungen zu diagnostizieren. Häufig ar- Messungen mit Tastkopf erschweren. Tast- beiten Hardware- und Software-Ingenieure kopflösungen müssen unter dem Ge- bei der Suche nach der Hauptursache für sichtspunkt minimaler kapazitiver Belas- ein bestimmtes Problem zusammen und tung entwickelt werden, damit der benötigen eine umfassende Darstellung der Techniker den Anschluss an den Prüfling Informationen auf einem Bus – sowohl einfacher vornehmen und schneller fest- eine „analoge“ elektrische Darstellung als stellen kann, welcher Tastkopf (oder wel- auch eine Darstellung auf höherer Ab- che Tastkopfleitung) mit welchem Kur- straktionsebene wie der Assembly-Code venzug auf dem Bildschirm eines eines Mikroprozessors oder die dekodier- Testinstrument korreliert. te Anzeige eines seriellen Busprotokolls. Viele Designs setzen sich aus einer Vielzahl Ausblick von Hardwarekomponenten für einzelne Zur Bewältigung dieser Herausforderungen Spezialaufgaben zusammen, die an ver- müssen neue Wege beim Einsatz von Test- schiedenen Stellen der Platine angeord- instrumenten beschritten werden – z. B. net sind. Um ein fehlerfreies Wechselspiel durch Verbindung von Oszilloskopen und dieser Komponenten zu gewährleisten, Logikanalysatoren, um eine zeitkorrelier- müssen die Entwickler von Embedded De- te Darstellung der analogen und digita- signs den Prüfling auf Systemebene be- len Informationen auf einem Bus zu er- trachten können. Die schwierige Aufgabe halten. Die Messtechnikhersteller haben lautet, die Vorgänge der einzelnen Kom- diese Notwendigkeit ebenfalls erkannt ponenten genau zu synchronisieren. Das und neue Produkttypen auf den Markt ge- Testsystem muss deshalb in der Lage sein, bracht, wie z. B. Mixed-Signal-Oszillosko- genaue Angaben zum Zeitverhalten zu pe, Arbiträrsignalgeneratoren und fort- machen, und gleichzeitig eine Abstraktion schrittliche Tastkopfsysteme. Tektronix’ und Analyse auf übergeordneter Ebene Testlösungen für Embedded-Systeme er- ermöglichen. höhen die Produktivität, da sie den Ge- Oftmals stehen in der Entwicklungsphase samtentwicklungszyklus verkürzen. Mög- nicht alle Komponenten für Tests zur Ver- lich wird dies durch umfassende fügung, so dass die Signale des fehlenden Darstellungen des Embedded Designs auf Bauelements „reproduziert“ oder simu- Systemebene, mit denen ein Entwickler liert werden müssen, um die Gesamt- Signale in mehreren Bereichen des Ent- funktion des Geräts prüfen zu können. wurfs sehen und miteinander korrelieren Komplexe Signalformen lassen sich nur kann, sowie durch umfassende Software- mit einem Oszilloskop erfassen und an- analysen für mehrere Standards und Tech- schließend mit einem Arbiträrsignalge- nologien, intuitive Bedienung und die not- nerator replizieren. In anderen Fällen müs- wendige Leistung, um selbst schwierigste sen die Komponenten mit Hilfe eines Entwicklungsaufgaben zu lösen. (jj) Stresstests, bei dem absichtlich Jitter, Rau- schen oder andere Anomalien hinzuge- ˘ infoDIRECT 504ei0208 fügt werden, auf ihre Robustheit gegen Störsignale untersucht werden. Für die Er- www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Tektronix zeugung dieser Signale sind Arbiträrsig-

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BERTScope – für serielle optische und elektrische Daten Signalintegritätsanalyse und Compliance Testing

Mit den BERTScopes ist es möglich, Bitfehlermessungen mit Augendiagramm- und Augenkonturmessungen zu korrelieren. Sehr schnelle Maskentests, Jitter-Peak, Q-Faktor und Jitterspektrumanalyse geben weitere Information über die Qualität der untersuchten seriellen Datensignale. Eine detaillierte Fehleranalyse, ausgehend von der Augendia- grammdarstellung bis hinunter auf Bitebene, wird so möglich.

Augendiagrammdarstellungen sind ein so ein variables Detektionsfenster im beliebtes Mittel, um schnell eine klare Amplitudenbereich. In Verbindung mit und intuitive Aussage über die Qualität einer internen, sehr präzisen, selbstkali- eines seriellen Datensignals zu erhalten brierenden elektrischen Verzögerungs- (Bild 2). Es ist jedoch bedeutend schwie- strecke lässt sich dieses Amplituden- riger, die Augendiagrammmessungen fenster im Zeitbereich verschieben. Durch mit einer Messung der Bitfehlerhäufig- geschicktes Abtasten der Bitperiode las- keit zu korrelieren. Bisherige Testme- sen sich so sehr schnelle Maskentests, thoden mit einem Bitfehlertester (BERT) Augendiagramm-, Jitterpeak-, Q-Faktor lieferten nur eine Aussage, ob und in und Augenkonturmessungen vorneh- welchem Umfang Bitfehler auftreten. In men. Verbindung mit einem digitalen Spei- Bild 1: Das BERTScope S und die flexible Takt- Das Augendiagramm wird dabei wie ein rückgewinnung DCRj (mit optischem Refe- cheroszilloskop (DSO) ist es möglich, den renzempfänger) für Compliance Test von Pixelbild aufgebaut. Das Detektions- Datenstrom als Augendiagramm darzu- 10 Gbit/s XFP Transceivern. fenster wird mit hoher Genauigkeit an de- stellen, um weitere Informationen zu er- finierte Positionen im Zeit- und Ampli- halten. Aufgrund der eingeschränkten tudenbereich gesetzt. Dort wird für eine Samplingrate digitaler Speicheroszillo- bestimmte Anzahl von Bits die jeweilige skope werden seltene Ereignisse aller- Bitfehlerhäufigkeit bestimmt. Der ent- dings oft nicht erkannt oder die Mess- sprechende Pixel am Bildschirm wird in dauer steigt exponentiell an. Sie ist daher Abhängigkeit der ermittelten Fehler- für eine gezielte Fehlersuche in der Pra- häufigkeit eingefärbt. So entsteht eine xis kaum nutzbar. Augendiagrammdarstellung die auf sehr Diese Informationslücke kann mit der vielen tatsächlich gemessenen Bits ba- BERTScope Produktfamilie von Synthe- siert. Jedes einzelne Bit wird berück- Sys Research geschlossen werden. Hier- sichtigt. Bild 2: Die Augendiagrammdarstellung eines zu verwenden die Geräte einen speziel- seriellen Datensignals ermöglicht eine einfache Für die Fehleranalyse ergibt sich daraus len Detektionsmechanismus, der es und intuitive Beurteilung der Signalqualität. ein entscheidender Vorteil. Die Augen- ermöglicht, alle benötigten Informatio- diagrammdarstellung liefert einen ersten nen zur Erzeugung einer Augendia- Eindruck von der Signalqualität des Da- grammdarstellung aus der Bitfolge ab- tenstroms. Wird das Auge durch Störun- zuleiten. gen oder Bitfehler stärker als erwartet Erreicht wird dies durch die Verwendung geschlossen, ist es möglich, den Detek- von zwei unabhängigen Detektorschalt- tor an definierte Stellen im Auge zu po- schwellen, die sich sehr präzise in der sitionieren und exakt an diesem Punkt Amplitude justieren lassen. Es entsteht eine Bitfehlerhäufigkeitsmessung durch- zuführen. Die Fehleranalyseoptionen ˘ AUTOR (Bild 3) ermöglichen es dann, die fehler- Michael Riess ist im Ver- verursachende Bitmusterfolge zu iden- trieb für Optische Nach- Bild 3: Die „Pattern Sensitivity“ stellt fehlerhaf- tifizieren. richtentechnik bei der te Bit im Kontext der Bitmusterfolge dar. Kriti- Darüber hinaus ermöglicht das BERTS- sche Flankenwechsel oder isolierte 1-Bits lassen Laser 2000 GmbH in cope weitere Analysen, wie sehr schnel- Wessling beschäftigt. sich identifizieren und ermöglichen Rückschlüsse auf Optimierungsmöglichkeiten des Designs. le Maskentests (mindestens zwei Po-

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Bild 4: Jitterpeak, Q-Faktor und Augenkontur (BER Contur) ermöglichen die Charakterisierung der Signalstabilität im Zeit- und Amplitudenbereich. Die Augenkonturmessung kombiniert dabei Jitter- und Q-Faktormessungen über mehrere Punkte des gesamten Umfangs der Augenöffnung.

Bild 5: Jittergenerator und Jitter-Template-Option des BERTScope S. Der Jittergenerator ermöglicht die Erzeugung eines kalibrierten „Stressed Eye“ zum Test von elektrischen und optischen Empfängern. Mit der Jitter-Template Option lassen sich standardkonforme Jitter-Toleranz-Messungen automatisiert durchführen.

tenzen schneller als herkömmliche Auf- Um die nicht immer idealen Übertra- gangssignale benötigt. Für diese An- bauten mit BERT und DSO) sowie Jitter- gungseigenschaften vor allem preiswerter wendungen steht das BERTScope S mit in- und Q-Faktoruntersuchung (Bild 4). Dies gedruckter Schaltungen zu optimieren, tegriertem Jitter-Signal-Generator zur erlaubt es, das zeitliche Verhalten wie werden heute verschiedene Techniken ein- Verfügung. Diese Lösung ermöglicht es auch die Amplitudenstabilität serieller gesetzt. Eine immer häufiger verwendete Jitteranteile, wie sie von den jeweiligen Datensignale zu untersuchen. Methode besteht darin, hochfrequente Standards gefordert werden, zu erzeugen Anteile der Senderausgangssignale zu ver- und dem Signal aufzuprägen (Bild 5). Compliance Testing stärken, um die frequenzabhängigen Ver- Viele Standards erfordern für die Messung Bei aktuellen seriellen Übertragungs- luste im Übertragungsweg zu minimie- eine flexible Taktrückgewinnung und verfahren wie SATA, PCI Express , Fiber- ren. Dabei wird das erste Bit aus einer schreiben die Werte für die Loop Band- channel, GigabitEthernet, SONET, SDH, Folge identischer Bits mit höherer Ampli- breite und das Peaking der verwendeten XFP/XFI, SFP+/SFI und OIF-CEI ist der tude als die folgenden Bits gesendet. Bei Taktrückgewinnung vor. Die flexible Takt- Trend zu immer höheren Datenraten bei diesen vorverzerrten Signalen (de-em- rückgewinnung CRJ liefert eine stan- immer enger spezifizierten Systemre- phasized) müssen unterschiedliche Mas- dardkonforme Lösung und erlaubt darü- serven offensichtlich. Die jeweiligen Stan- kentests für die Transitionsbits und für die ber hinaus auch die Messung der dards schreiben immer komplexere Mess- folgenden mit geringer Amplitude gesen- Phasenrückkopplung (Phase Locked Loop), methoden vor, um die Einhaltung der deten Bits durchgeführt werden. der PLL-Bandbreite und des Peakings. Die Signalqualität sicherzustellen. Reine Bit- Auch das Testen der Empfänger (Receiver) DCRJ beinhaltet zusätzlich einen Refe- fehlermessungen haben sich als unzu- wird komplexer. In Telekom-Anwendun- renzempfänger für optische Signale. verlässiger Parameter zur Bestimmung gen wird traditionell getestet, wie gut Die Jitterspektrumanalyse ermöglicht es der Signalqualität herausgestellt. Vor- der Empfänger mit absichtlich ver- außerdem, die Jitteranteile in Abhän- geschrieben sind daher Maskentests bei schlechterten Eingangssignalen zu- gigkeit der Frequenz zu beurteilen. Die definierten Bitfehlerhäufigkeiten. Wie rechtkommt (stressed eye). Bei seriellen Messung des bandbegrenzten Jitters lie- sich in der Praxis gezeigt hat ist dies mit Datenbussen wurde bisher soweit wie fert dabei zusätzliche Informationen für herkömmlichen digitalen Speicheroszil- möglich vermieden, die Empfänger mit eine Fehlersuche. (jj) loskopen und Bitfehlertestern kaum verjitterten Eingangssignalen zu testen. durchführbar. Mit dem BERTScope las- Bei Datenraten über 5 Gbit/s lässt sich das ˘ infoDIRECT 508ei0208 sen sich solche Maskentests auch bei Bit- nicht mehr umgehen. fehlerhäufigkeiten kleiner 1x10-12 in kur- Je nach Standard werden immer kom- www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Laser 2000 zer Zeit realisieren. plexere verjitterte jedoch kalibrierte Ein-

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MEphisto Scope bei der Qualitätsüberwachung CD-Bolzenschweißen mit Spitzenzündung

Das 2-Kanal USB-Instrument MEphisto Scope umfasst neben dem DSO einen Spektrumanalysator mit FFT, ein Voltmeter, einen Logikanalysator, einen Analog- und Digital-Datenlogger und eine Digital-Switchbox mit 24 I/O-Leitungen. Die Anwendung beschreibt den Einsatz des Moduls in der Qualitätsüberwachung beim Bolzenschweißen.

Beim Bolzenschweißen mittels Konden- sator-Entladung (CD-Bolzenschweißen) und Spitzenzündung dauert der gesamte Schweißvorgang typischerweise nur etwa 0,5 ms bis 3 ms. So sind Taktfolgen bis he- rab zu einer Sekunde möglich. Dabei wird nur relativ wenig Energie in das Werkstück eingebracht. So kann man Bolzen auf Ble- che von unter 1 mm Dicke schweißen, ohne dabei auf der Gegenseite Schweißmarken zu hinterlassen. Schweißen auf beliebig dicke Werkstücke ist aber ebenso mög- lich. Auch die Vielfalt der mit diesem Ver- fahren verschweißbaren Werkstoffe ist be- eindruckend: Stahl, Edelstahl, Aluminium, Messing, um nur ein paar zu nennen. Der prinzipielle Ablauf der Schweißung Bild 1: Das MEphisto Scope UM202 – 7 Messinstrumente in einer Hand umfasst folgende Schritte: Ein (Elektro- lyt-) Kondensator von 50 ... 200 mF (Milli- stück berührt. Nun steigt der Strom rasch den Lichtbogen kurz. Damit beginnt die farad, nicht Mikrofarad!) wird auf eine ein- an – fast nur durch den induktiven Wi- Kurzschluss- und Abkühlphase. Dabei muss stellbare Spannung von 60 V bis maximal derstand der dicken Zuleitung begrenzt. Die die Schweißvorrichtung dafür sorgen, dass 200 V aufgeladen. Dann wird die Zünd- „hochohmigste“ Stelle des Stromkreises Bolzen und Werkstück sich nicht mehr ge- spitze des Bolzens auf das Werkstück ge- ist zunächst die Zündspitze, die nun durch geneinander bewegen. bracht. Dabei unterscheidet man zwischen den Strom erhitzt wird, bis sie schmilzt Kontaktzündung und Spaltzündung. Bei und teilweise verdampft. Obwohl der Prozesssicherheit der Kontaktzündung wird der Bolzen fe- Schweißkopf den Bolzen nach wie vor fe- Elektrisch betrachtet bilden der Konden- dernd auf das Werkstück gedrückt, bevor dernd gegen das Werkstück drückt, ent- sator und die Zuleitungskabel einen der Stromkreis per Thyristor geschlossen steht durch das Aufschmelzen der Zünd- Schwingkreis, der über die Schweißstelle wird. Bei der Spaltzündung liegt die Kon- spitze ein Spalt zwischen Bolzen und geschlossen wird. Da der Lichtbogen dem densatorspannung zwischen Bolzen und Werkstück. Der Strom ist inzwischen auf Schwingkreis Energie entzieht, ist der Werkstück schon an, bevor sich Bolzen einige 100 A angestiegen und kann we- Schwingkreis so stark bedämpft, dass es im und Werkstück berühren. Der Bolzen wird gen der Serieninduktivität nicht schlagar- Wesentlichen nur zu einer Halbwelle mit ca. 50 cm/s auf das Werkstück ge- tig aufhören zu fließen. Statt dessen zün- kommt. In der Praxis wird ein kleiner Rück- bracht und der Stromkreis schließt sich, det ein Lichtbogen, der den Spalt strom meist von Leistungsdioden aufge- wenn die Zündspitze des Bolzens das Werk- überbrückt. Damit beginnt die Brennpha- nommen, um den Elektrolytkondensator se. Idealerweise erzeugt der Lichtbogen vor Verpolung zu schützen. Der Verlauf ˘ AUTOR im gesamten Zwischenraum zwischen Bol- des Stroms stellt sich also passiv ein. Für Dr. Josef Gödde ist Eigen- zenflansch und Werkstück ein Plasma. Die die Dauer des Lichtbogens sind aber auch tümer der Firma Dr. Josef Lichtbogenspannung stellt sich passiv auf chemische und mechanische Einflussgrö- Gödde Schweissüberwa- ca. 15 ... 35 V ein. Das Plasma erhitzt die me- ßen wie Material und Oberflächenbe- chungen in Greifenstein- tallischen Grenzflächen von Bolzenflansch schaffenheit von Bolzen und Werkstück, die Nenderoth und Ernst und Werkstück. Da der Schweißkopf den Masse der beweglichen Komponenten der Bratz, Mitarbeiter der Bolzen immer noch gegen das Werkstück Bolzenhalterung, Feder- und Reibungs- Meilhaus Electronic GmbH drückt, berühren sich nach kurzer Zeit die kräfte sowie Material und Maßhaltigkeit in Puchheim bei München verflüssigten Grenzflächen und schließen der Zündspitze von entscheidender Be-

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Bild 3: Das STUD-DI-System ist ein Messsystem von Dr. Josef Gödde, das Strom und Spannung zur Qualitätsüberwachung beim CD-Bolzenschweißen Bild 2: Blockschaltbild des Messaufbaus mit Spitzenzündung oszillografiert und analysiert.

deutung. Hier liegt das Know-how der Ge- onsbetrieb gewonnen werden, wenn da- lich, für jeden Kopf einen eigenen Rechner rätehersteller. bei noch keine Überwachung erforderlich ist. einzusetzen. Aus den bisherigen Ausführungen lässt Deshalb kommen nun MEphisto Scopes sich leicht abschätzen, dass jede Schweiß- Messtechnik UM202 von Meilhaus zum Einsatz. Diese vorrichtung ihren eigene, charakteristi- Das STUD-DI-System wurde so konzipiert, sind als preiswerte, leicht zu program- schen Kinetik von Strom- und Span- dass es leicht und kostengünstig an be- mierende Transientenrecorder einsetzbar, nungsverlauf aufweist. Die Oszillogramme stehenden Produktionsanlagen nachrüst- die dem Rechner nur dann Daten schicken, von Strom und Spannung guter Schwei- bar ist. Die messtechnische Herausfor- wenn tatsächlich eine Schweißung statt- ßungen lassen sich daher nicht ohne wei- derung bestand in einer preiswerten gefunden hat. Dazu kommt, dass diese als teres vorhersagen, sind aber wie ein Fin- Erfassung der Oszillogramme der Schweiß- USB-Geräte keine eigene Stromversorgung gerabdruck typisch für die jeweilige ströme (Mindestforderung Messbereich benötigen. Der vorgeschaltete Isolations- Schweißvorrichtung. bis 10 kA, 20 kHz Bandbreite und 16 Bit verstärker wird ebenfalls vom USB ver- Glücklicherweise sind diese Oszillogram- Auflösung) und -Spannungen (200 V, sorgt und kann wahlweise mit Hall-Sensor me bei jeder einzelnen Schweißvorrich- 20 kHz Bandbreite und 16 Bit Auflösung) oder Shuntwiderstand zur Strommessung tung aber sehr gut reproduzierbar. Darauf für die rechnergestützte Analyse. betrieben werden. beruht das STUD-DI-System, die Qua- Als Stromsensoren reichen meist analo- Weil das STUD-DI Programm von vornehe- litätsüberwachung beim CD-Bolzen- ge Hall-Sensoren aus, die das Magnetfeld rein konsequent objektorientiert für die schweißen mit Spitzenzündung. Dies ist ein am Stromkabel erfassen. Diese Magnet- Überwachung mehrerer Schweißköpfe Messsystem, das Strom und Spannung felder sind in Kabelnähe selbst im indus- entwickelt war, brauchte nur das Er- oszillografiert und analysiert. triellen Umfeld so viel stärker als eventu- fassungsmodul neu programmiert zu Die Anlage wird zunächst so eingestellt, elle Störfelder, dass dies die preisgünstigste werden. Um zusätzliche Köpfe von unab- dass sie gute Schweißungen produziert. Da- Lösung ist. Der Nachteil einer nicht von hängig voneinander arbeitender Schweiß- bei sind die angezeigten Oszillogramme vorne herein kalibrierten Messkette spielt einrichtungen zu überwachen, braucht der schon eine entscheidende Hilfe. keine Rolle, weil die absolute Stromstärke Anwender nach dem Anschluss der weite- Dann betreibt man das STUD-DI-System in den gelernten Oszillogrammen nicht ren MEphisto Scopes lediglich menügeführt im „Lernmodus“. Dabei ermitteltdas System wichtig ist. Eine nachträgliche Kalibrie- die Konfigurationsdatei zu ändern und kann zahlreiche charakteristische Kenngrößen rung der Strommessung durch Integrati- so mit einem Rechner bis zu 12 Schweiß- in den Oszillogrammen (z. B. die Dauer der on des Stroms bei bekannter Ladespan- köpfe überwachen. Die Antwortzeiten des Vorwärmzeit, Lichtbogenspannung- und nung und Kapazität des Kondensators ist Systems sind dann immer noch schneller als Dauer, Stromstärke), sowie deren Mittel- programmunterstützt möglich, aber bes- mit der alten Messkarten-Lösung. werte und Streuungen. Daraus ermittelt tenfalls so genau wie die Kapazitätsan- Wegen der nun vernachlässigbaren CPU- das Programm Grenzwert-Datensätze für die gabe des Elkos, dessen Eigenschaften stark Auslastung benötigt das STUD-DI Programm jeweilige Schweißeinrichtung. Wenn dem streuen. Das System wurde zunächst mit keinen eigenen Rechner mehr, sondern kann System im Lernmodus, zufällig oder ab- einer einfachen Messkarte entwickelt. Zur auf evtl. schon an der Schweißanlage vor- sichtlich, auch schlechte Schweißungen an- korrekten Triggerung mussten alle Samples handenen Rechnern (z. B. zur Einrichtung der geboten werden, lässt sich auch gleich die vom Rechner auf Vorliegen der Triggerbe- CNC, SPS) laufen. (jj) Treffsicherheit der Datensätze bei der Un- dingungen geprüft werden, was von vor- terscheidung zwischen guten und schlech- neherein zu hoher CPU-Auslastung führt. ˘ infoDIRECT 502ei0208 ten Schweißungen beurteilen. Selbstver- Viele Anwender betreiben jedoch mehre- ständlich können die Daten für den re Schweißköpfe auf einem Roboter oder www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Meilhaus Electronic Lernmodus auch im laufenden Produkti- einem CNC-Tisch. Da ist es unwirtschaft-

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PRODUKTE > MESSTECHNIK

Für digitale und analoge Anwendungen Bis 2,7 GHz mit 20 MHz Bandbreite Multifunktionales USB-Testtool PXI-Express HF-Vektorsignal-

schiedliche Messumgebungen generator wie Datenbusmessungen (I2C, SPI, ASYNC, CAN, USB 1.x und National Instruments hat 2.x, I2S, SM-Bus, PS/2 und den HF-Vektorsignalgene- 1-Wire), DVM, Datenlogger, di- rator NI-PXIe-5672 auf den gitaler Signalgenerator, Puls- Markt gebracht. Er er- weitenmodulator, Frequenzzäh- möglicht die Erzeugung ler/Generator, I2C -Stimulus und von Signalen von 250 kHz Pulszähler. Der nur 35 g leichte bis zu 2,7 GHz mit ei- Der universelle Testpod USBee-DX Testpod hat Abmessungen von ner Bandbreite bis zu der amerikanischen Firma CWAV 50 x 35 x 15 mm und wird über 20 MHz sowie die kann (Vertrieb: gsh) wurde um einige die USB-Schnittstelle mit dem Übertragung von damit umfassende Funktionen gegenüber dem Vor- PC verbunden. Durch der schnel- Daten in Echtzeit bei PXI-basierte Systeme zum Auf- modell, USBee-AX, erweitert. Er len Verbindung können mehr als bis zu 25 MS/s. Die Karte ver- zeichnen und Abspielen von RF- verfügt nunmehr um 2 analoge 100 x 106 Messdaten mit fügt über eine Schnittstelle für Signalen oder auch Videoüber- Kanäle und 16 digitale Eingänge 24 MS/s abgetastet werden bei PXI Express, so dass Daten von tragungs- und universelle und unterstützt mit der inte- einem maximalen Eingangs- der Festplatte oder anderen Kommunikationsprüfsysteme grierten Software sehr unter- Spannungspegel von ± 10 V. Massenspeichern mit der vol- erstellen. Das von der Karte ge- len Ausgaberate des Geräts er- botene Daten-Streaming über- zeugt werden können. Sie ist trifft die Möglichkeiten tradi- ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 538ei0208 mit allen weiteren modularen tioneller RF-Geräte bei weitem: ˘ Direktlink zu gsh-Systemelectronic Messgeräten auf Basis von NI Signale von bis zu 3 TByte Spei- PXI und PXI Express sowie mit chervolumen kontinuierlich den Modulationsalgorithmen übertragen und ausgeben zu Für die Jackentasche aus LabVIEW kompatibel. Man können. 4 GHz-Logikanalysator ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 542ei0208 versorgung erfolgt über ˘ Direktlink zu National Instruments den USB-Port des Desktops oder Laptops. Eine weitere interessante Funktion ist die Möglichkeit, in Verbin- 4 Kanäle dung mit den Oszillosko- Digital Oszilloskop mit 350 MHz pen von Acute oder anderen Herstellern, sogenannte Bandbreite Die Logikanalysatoren TravelLo- Mixed-Signal-Tester aufzubau- gic TL2X36 von Acute (Vertrieb: en. Die im Lieferumfang enthal- Das 4-kanalige DSO ist ein I2C und SPI Trig- Hacker-Datentechnik) sind so tene LA-Software unterstützt DL1735E von Yoko- ger- und Analyse-Pa- kompakt, dass sie in eine Jacken- Windows XP/Vista und kann auf gawa kombiniert ket sowie eine Ether- tasche passen. Trotzdem besit- beliebigen Rechnern vorinstal- 350 MHz Analog- net-Schnittstelle zen sie 36 Kanäle und ermögli- liert werden. Die TL2036 werden bandbreite mit einer verfügbar, über die chen 4 GHz Timing-Analyse, als Komplettsysteme inklusive Abtastrate bis zu wahlweise ein Web- 200 MHz State-Analyse und ha- Software, Prüfkabel und Trage- 1 GS/s und einer Spei- und FTP-Server an- ben einem skalierbaren Speicher tasche geliefert. Die Preise sind chertiefe von bis zu gesprochen oder ein von bis zu 72 Mbit für alle 36 Ka- sehr moderat und deshalb auch 2 MW pro Kanal. Das Os- Netzwerk-Drucker an- näle. Die Logikanalysator ist mit für semiprofessionelle Anwen- zilloskop besitzt integrierte USB- gesteuert werden kann. Das Ge- einem USB2.0 (1.1 kompatibel) der und für Hochschulen sehr Schnittstellen, die USB-Speicher- rät wird standardmäßig mit pas- Port ausgestattet. Die Strom- interessant. medien unterstützen. Optional sive Tastköpfen ausgeliefert.

˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 541ei0208 ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 537ei0208 ˘ Direktlink zu Hacker-Datentechnik ˘ Direktlink zu Yokogawa Measurement Technologies

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Neues HF-Messlabor von Murata Verringert System-Entwicklungs- dauer beim Kunden

Murata Europe hat ein SAW-Fil- typen. Muratas neues HF-Labor ter- und Resonator-Messlabor in ist auf spezielle Anfragen, bei Mailand eröffnet. In dieser Ein- denen es um die Wahl oder richtung unterstützt ein Team Applikation von Murata-Bautei- von HF-Ingenieuren Entwickler len geht, spezialisiert. Es stehen in allen Belangen ihrer HF- kundenspezifische Lösungen für Projekte für die 300-, 400- und schnellere Freigabezyklen bereit. 800-MHz-ISM-Bänder. Das Labor Die neue Einrichtung veröffent- bietet Applikationsschriften, Re- licht auch Applikationsschriften ferenzdesigns und Testdienst- für SAW-Produkte der Firma, leistungen für Kundenproto- einschließlich Schaltplänen, Stücklisten (BOM) und PCB-Re- ferenzdesigns. Entwicklungs- plattformen stehen ebenfalls zur Verfügung, die mit den gän- gigsten HF-ICs verschiedener An- bieter ausgestattet sind. Kunden können damit ihre Entwick- lungsdauer reduzieren.

˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 431ei0208

˘ Direktlink zu Murata _EI_07_51494.indd 1 03.01.2008 14:39:09 U

1 und 2 Kanäle Puls-/Arbiträr-Generatoren

Tabor erweiterte sein FM, FSK, ASK, PSK, Lieferprogramm PWM und Sweep mit den 1- und 2- zur Auswahl. Zur Kanal Puls-/Arbi- Grundausrüstung trär-Generatoren gehören bereits PM8571/8572 (Ver- Ethernet-, USB- und trieb: Compumess). Sie arbei- eine GPIB-Schnittstellen. Über ten als 50 MHz Pulsgenerator, spezielle Firmware-Implemen- 100 MHz Funktionsgenerator tierungen können die Funktio- oder 300 MS/s Arbiträrgenera- nen und die Syntax nicht mehr er- tor. Die Amplitudenauflösung ist hältlicher älterer Generatoren mit 16 Bit angegeben bei einem anderer Firmen wie Agilent, Flu-

maximalen Pegel von 32 VSS. Der ke oder Tektronix emuliert wer- Arbiträrspeicher hat eine Tiefe den. Über die mitgelieferte Soft- von 1 M Worte und ist bis auf ware ArbConnection können die 4 M Worte erweiterbar. Darüber Geräte in allen Funktionen ge- hinaus stehen Modulations- steuert und Wellenformen er- möglichkeiten wie z. B. AM, stellt werden.

˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 540ei0208 ˘ Direktlink zu Compumess

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KOMPONENTEN

News aus Taiwan Steckverbinder nach IP67 und Mehrfunktionsnavigation

80 Prozent aller Laptops und Notebooks kommen aus Taiwan, ebenso 80 Pro- zent der GPS-Navigatoren. Bei den Bauelementen sind vor allem LEDs und Displays als Exportschlager bekannt. Die Redaktion der elektronik industrie hat einige weitere interessante Produkte für Sie aufgespürt.

LTW Technology in Shinjuang City unweit zeug. Das Navigationssystem S1001 selbst Taipei hat sich auf wasserdichte Steckver- ist mit dem SiRF Star III Chipsatz mit 20 Ka- binder aller Art und Gehäuse nach IP 67 nälen ausgerüstet, verfügt über einen spezialisiert. Auch sind einige HF-Steck- Touchscreen und die eingebaute Aktivan- verbinder im Programm. Das aktuellste tenne. Hauptprozessor ist ein Freescale Produkt von LTW ist eine D-sub Metall- MX21 32-Bit-μP mit 266 MHz getaktet. Bild 1: LTW bietet einen waterproof D-sub Steck- version mit Push-Pull-Verriegelung (Bild 1). verbinder mit automatischer Push-Pull-Verrie- Der automatische Verriegelungsmecha- ncs-nav gelung. (Bild: LTW) nismus sorgt für eine sichere und zuver- ncs-navi ist eine relativ junge Firma mit lässige Verbindung mit Schutzart IP66 bis GPS-Navigationsprodukten. Sie geht aus IP67 bzw. bis IP68 bei Frontplattenmontage. der Firma Holux hervor, die 1994 als Her- Alle neuen Versionen sind Vibrations- und steller von Navigationsgeräten gegründet Schock-geprüft und eignen sich für den wurde. nsc-navi hat Komplettgeräte für Einsatz in extremer Umgebung wie z. B. den Fahrzeugeinsatz, Blackbox-Lösungen Militär, Avionic, Automotive, Marine & mit Bluetooth-Kommunikation zur einfa- Submarine, Industrie usw. Es gibt sie mit chen Integration und auch GPS-Module unterschiedlichen Gehäuseabmessungen im Angebot. Dabei werden nicht nur die und Kontakten für 2 A und 5 A sowie für Chipsätze von SiRF verwendet, sondern den Temperaturbereich – 40 … + 105 °C. auch die des taiwanesischen Herstellers LTW fertigt auch D-sub Kombinationen Mediatek, die auf extremes Stromsparen mit RF&Power Kontakten (COMBO D-sub). ausgelegt und die hochempfindlich sind. Bild 2: Supa bietet mit dem S1001 erstmals die Z. B. hat das Modul MT 3318 eine Emp- Kombination aus GPS-Navigation und über FM- Supa findlichkeit von – 159 dBm. Das Modul S10 Funk angebundener Rückfahrkamera. (Bild: Supa) Supa wartet mit eine Innovation im Bereich (Bild 3) ist ein OEM-Produkt. Es verfügt der portablen Navigationssysteme auf. über eine leistungsfähige S3C2443 CPU Das All-in-one-Navigationssystem S1001 von Samsung, läuft unter Win CE 5.0 und bietet erstmals die Kombination eines hat einen MTK GPS Empfänger. Für die Add-on-Navigationssystems mit einem Intergration sind eine Vielzahl von An- Kamerasystem als Einparkhilfe, die über schlüssen vorhanden. So z. B. einer für FM-Funk mit einer Bandbreite von 18 MHz eine aktive GPS-Antenne, Ausgänge für drahtlos angebunden ist (Bild 2). Beim Ein- RGB/NTSC/PAL Video und für Audio-Stereo. legen des Rückwärtsgangs wird die über Außerdem Eingang für composite Video, die dem Nummernschild montierte CMOS- IR-Fernbedienung und die 12-V-Stromver- Bild 3: Das Modul S-10 von ncs-navi kann durch Kamera aktiviert und der Bildschirm des Na- sorgung. Unterstützt werden ACC, Touch- eine Vielzahl von Schnittstellen einfach in Fahr- zeugen integriert werden. Die Displays von den vigators zeigt ab einer Beleuchtung ab screen, CVBS und für Kommunikation ste- Serienfahrzeugen von Toyota werden direkt un- 5 Lux die Geschehnisse hinter dem Fahr- hen weitere UARTs zur Verfügung z. B. für terstützt. (Bild: ncs-navi) GPRS/GSM, ebenso wird Bluetooth und ˘ ˘ AUTOR TMC geboten. Auch ist ein Anschluß für ei- infoDIRECT 414ei0108 Siegfried W. Best, nen Gyro vorhanden. Weiter im Programm www.elektronik-industrie.de bei ncs-navi sind GPS-Mäuse, die im Zu- ˘ Link zu LTW Redaktion ˘ Link zu Supa elektronik industrie sammenspiel mit Laptops und Notebooks ˘ Link zu ncs-navi arbeiten.

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Strategien zur Bewältigung der wachsenden Komplexität Abgleich der Pin-Belegung zwischen FPGA und Leiterplatte

Dieser Beitrag zeigt auf, wie Leiterplatten-Designer die Vorteile der FPGAs nutzen können, ohne von der Komplexität dieser Bauelemente erschlagen zu werden. Von besonderem Interesse ist hierbei die Koordination der Pin-Swapping- Daten zwischen Schaltplan , Leiterplatten und FPGA-Design.

Die ECO-Methode (Engineering Change Order) ist das gängigste Designsynchro- nisations-Verfahren in Schaltplan und Leiterplatten-Designsystemen. Sind Än- derungen am Leiterplatten-Layout vorgenommen worden, wird eine ECO erstellt und zur Einarbeitung in die Schaltpläne an das entsprechende Tool übergeben. Man bezeichnet dies oft als Was/Is File, denn in diesen Änderungsanweisungen ist beispielsweise aufgelistet, dass Pin 1 bisher mit Pin 2 verbunden war und künftig mit Pin 3 verbunden ist. Leider aber behandeln viele Tool-Anbieter das FPGA-De- Bild 1: Die Verwendung zusätzlicher Module oder Hilfsprogramme für das Management von FPGA- sign als einen vom Leiterplatten-Design Daten in einem Leiterplatten-Design macht den Design-Flow deutlich komplexer. losgelösten Prozess, weshalb das in den Ab- gleich von Schaltplan und Layout einge- prozesse kaum mehr als eine schrittweise sich die Probleme mit dem Daten-Abgleich bundene ECO-Konzept nicht auf die FPGA- Ergänzung der existierenden Prozesse se- sogar noch verschärfen, anstatt abzu- Designdaten ausgedehnt wird. hen. Diese Betrachtungsweise ist jedoch in nehmen (Bild 1). Das Schließen dieser Daten-Lücke kann Frage zu stellen. problematisch werden, wenn man hier- Integrierte Tools behandeln das Elektro- Pin und Part Swapping bei auf manuelle Verfahren setzt. Der Ab- nik-Design als eine Abfolge separater De- in FPGA-Designs gleich von Leiterplatten, Schaltplan und signprozesse. Die Designdaten sind dabei Betrachtet man die Komplexität und die FPGA-Designdaten von Hand mag bei sehr jeweils dem Prozess zugeordnet, der sie ge- Kosten, die das Koordinieren von Pin Swaps kleinen FPGAs noch machbar sein, erweist neriert hat. Fordert ein Prozess die Daten in FPGA-basierten Designs offensichtlich sich jedoch als zutiefst demoralisierende eines anderen Prozesses an, erfolgt die mit sich bringt, liegt es nahe, das Pin Swap- Vorstellung, wenn es um Designs mit 1 000 Weitergabe mit Hilfe eines nachträglich ping von vornherein zu untersagen. Das Pins und mehr geht. Als Alternative zum hinzugefügten Hilfsprogramms, das die Problem wäre damit zwar gelöst, aber man manuellen Abgleich von Pins und Daten- Daten in das vom Downstream-Prozess würde einen der zentralen Vorteile von beständen bieten viele Hersteller von De- unterstützte Format umwandelt. Ein FPGAs preisgeben. sign-Tools verschiedene Add-ons, die zu- Weiterreichen von Daten in Upstream- Während sich bei nichtprogrammierbaren sammen mit den jeweiligen Kernprodukten Richtung erfolgt, wenn es denn überhaupt Bausteinen mit sehr vielen Anschlüssen eine ‚integrierte‘ Lösung ergeben sollen. unterstützt wird, mit einem weiteren Hilfs- gravierende Routing-Probleme einstellen Damit implizieren diese Hersteller gleich- programm, das die Konvertierung in um- können, ist es bei FPGAs gerade umge- zeitig, dass sie in der Weitergabe von FPGA- gekehrter Richtung vornimmt. kehrt. Da die Pins, an denen bestimmte Designdaten an die Leiterplatten-Design- Oberflächlich betrachtet, mag der Zukauf Signale herausgeführt werden, hier rasch von Add-ons zu einem bestehenden De- und unkompliziert geändert werden kön- ˘ AUTOR signpaket eine sinnvolle Sache sein. Sieht nen, werden entscheidende Verbesserun- Marty Hauff ist B. Eng. man jedoch genauer hin, so wird deutlich, gen am Leiterplatten-Layout möglich. Un- (Computer and Digital dass der Designprozess hierdurch erheb- ter Umständen kann ein Board mit weniger Systems) Manager bei lich komplizierter wird. Durch die lokale Lagen realisiert und in seiner Komplexität der Altium Designer Speicherung der Designdaten zusammen erheblich gemindert werden. Die Pro- Applied Technologies mit dem Prozess, der sie benutzt, können grammierbarkeit eines FPGA macht es mög-

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elementen eventuell noch akzeptabel. Da andere Restriktionen verletzt werden, soll- aber die Interna eines FPGA programmiert te das Tool die Möglichkeit geben, weite- werden können, ist die Funktion eines je- re Restriktions-Informationen an den Lei- den Pin je nach Applikation unterschied- terplatten-Designer zurückzugeben, damit lich und der Layout-Experte kann daher diese Angaben in künftige Updates ein- aus dem Datenblatt oder der Anschluss- bezogen werden können. belegung eines Bauteils unmöglich ablesen, welche Pins getauscht werden dürfen Auswahl eines Design-Tools Bild 2: Mit den Eigenschaften des anvisierten FPGA-Bausteins lassen sich die Pin-Swapping- und welche nicht. Wenn Design-Organisationen erst einmal Regeln auf unkomplizierte Weise formulieren. Ein alternatives Designsystem sollte den auf FPGAs setzen und die Möglichkeiten Layout-Experten befähigen, das Pin Swap- schätzen gelernt haben, die diese Bau- ping ohne Detailkenntnisse über das FPGA- steine bei der Entwicklung elektronischer Design vorzunehmen. Welche Pins ge- Produkte bieten, benötigen sie ein De- tauscht werden dürfen und welche nicht, signwerkzeug, das nicht auf die über- sollte der FPGA-Designer stattdessen fest- kommenen Designmethoden setzt und legen und diese Informationen in die De- stattdessen mit besseren Möglichkeiten signdaten einfügen. Der Layout-Experte aufwartet, die zunehmende Komplexität kann das FPGA dann wie eine Black-Box be- und den wachsenden Pin-Count der FPGAs handeln und ein eventuell nötig werden- zu bewältigen. Das Design und das Layout des Pin Swapping nach den angegebenen der Leiterplatte abgetrennt vom FPGA-De- Bild 3: Eine Möglichkeit zum Weiterleiten von Pin-Swapping-Informationen zwischen FPGA Regeln durchführen. sign anzugehen, reicht nicht mehr aus. und Leiterplatten-Dokumenten. Dieses Konzept setzt die Mithilfe des FPGA- Diese Aufgaben werden zwar möglicher- Designers voraus, der schließlich die Pin- weise immer noch von verschiedenen lich, viele Leiterplatten-Routing-Probleme Swapping-Regeln formulieren muss. Hier- Personen wahrgenommen; sie sind aber in das FPGA zu verlagern, wo sich auto- zu sollte ihm gewisse Hilfestellung geboten Bestandteil eines übergreifenden Pro- matische Tools dieser Aufgabe annehmen. werden. Eine Zusammenstellung von In- duktentwicklungs-Komplexes und müs- Wenn Designer also wettbewerbsfähig formationen, die direkt aus dem Ziel-FPGA sen dementsprechend untereinander ver- bleiben wollen, ohne von der Komplexität extrahiert werden (z. B. I/O-Standards, I/O- knüpft werden. ihrer Aufgaben überfordert zu werden, be- Bänke, Treiberstärke, Signalbezeichnun- Besser geeignet ist ein Designwerkzeug, nötigen sie Design-Tools, die den Heraus- gen usw.) könnten den FPGA-Designer da- welches das Design in seiner Gesamtheit ver- forderungen des Pin Swappings und des bei unterstützen, die nötigen Regeln mit arbeitet und sich dabei auf ein Datenmodell Abgleichs großer FPGAs Rechnung tragen. wenig Zeitaufwand zu spezifizieren (Bild 2). stützt, das sämtliche Fassetten des Projekts Gefragt ist ein Designkonzept, das den Er- Da es beim Pin Swapping auf der Leiter- abdeckt. Kurz gesagt: Das Design der in ei- fordernissen der FPGA und der platten-Ebene im Wesentlichen nem Produkt enthaltenen Elektronik sollte Leiterplattenentwicklung glei- darum geht, die Leiterbahnlän- mit einem einzigen, durchgängigen De- chermaßen gerecht wird. gen zu minimieren und Leiter- signsystem abgewickelt werden. Ein solches Konzept muss also bahnkreuzungen zu vermeiden, Durchgängige Designtools bedienen sich ei- in seinen Fähigkeiten über die kann das eigentliche Pin Swap- ner grundlegend anderen Sichtweise so- existierenden Methoden hi- ping automatisch ablaufen, sowohl des Designprozesses selbst als auch nausgehen und eine ganze bald die entsprechenden Regeln der dabei verwendeten Daten. Da diese Reihe Features mitbringen. Ge- einmal festgelegt sind. Auch wenn Tools das Elektronikdesign als einen einzi- genwärtig existierende De- in Einzelfällen immer ein manu- gen allumfassenden Prozess betrachten, signkonzepte etwa verlangen eller Eingriff vonnöten sein wird, verwenden sie ein stärker zentralisiertes Da- vom Leiterplatten-Layout-Ex- wäre ein automatisiertes Pin tenmodell, das alle Aspekte des FPGAs mit perten, auch mit den Beson- Swapping insgesamt eine wün- sämtlichen elektrischen, funktionalen und derheiten des FPGA-Designs schenswerte Sache. physischen Merkmalen erfasst. Dieses Kon- vertraut zu sein. Dies wäre bei Sind schließlich alle erforderli- zept geht über ein bloßes Integrations- nicht konfigurierbaren Bau- chen Pins getauscht, bleibt nur modell hinaus, da es den Designprozess noch, die vorgenommenen Än- nicht nur als eine Abfolge unzusammen- Bild 5: Bei den Einsparungen durch derungen reibungslos in das FPGA- hängender, isolierter Arbeitsgänge beein durchgängiges Designtool Design zu übertragen, wo sie ge- handelt. Stattdessen bietet es: handelt es sich um die Kosten für prüft und verifiziert werden, bevor ˘ Einen einzigen Designprozess für sämt- das manuelle Pin-Swapping und die abschließende Freigabe er- liche Entwicklungsaspekte, die manuelle Synchronisation, ab- ˘ züglich des Zeitaufwands zum Auf- folgt (Bild 3). Sollte sich dabei he- ein einziges kohärentes ‚Modell‘ des De- S stellen der Pin-Swapping-Regeln. rausstellen, dass das Timing oder signs,

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Bild 4: Gegenüber Bild 1 fällt sofort ˘ ein einziges kohärentes ‚Modell‘ der ver- die übersichtliche Struktur bei der Aus- wendeten Bauelemente. wahl eines durchgängigen De- signtools mit einheitlicher Datenspeicherung auf. Das Getreu diesem Konzept bringt ein durch- Konzept vereinfacht den gängiges Designsystem auch folgende gesamten Designpro- weitere Features mit: zess einschließlich des Pin Swappings. ˘ Eine einzige Design-Applikation mit einer einzigen Benutzeroberfläche ˘ Ein einziges Konzept zur Speicherung der Designdaten.

Die Design-Informationen werden zentral vorgehalten und können in sämtlichen De- signaktivitäten, die von ihnen profitieren können, eingesetzt werden. Vom FPGA-De- unter dem Strich mit ihm erzielt werden. Zeit zum Aufstellen der Pin-Swapping-Re- signer eingegebene Designdaten werden Verglichen mit manuellen Pin-Swapping geln an. Alle Pin-Swaps können anschlie- automatisch dem Leiterplatten-Designer zu- und Synchronisations-Prozessen kann ein ßend automatisch durchgeführt und syn- gänglich gemacht und umgekehrt. Das durchgängiges Designtool der geschilder- chronisiert werden, ohne dass zusätzlicher Weiterleiten von Daten vereinfacht sich ten Art erhebliche Einsparungen bringen. Zeit- oder Kostenaufwand entsteht. Die erheblich, da es kein Management über Mögen diese bei Bausteinen mit wenigen Einsparungen summieren sich also mit je- mehrere separate Prozesse hinweg erfor- Pins noch moderat sein, werden sie mit der Design-Iteration immer weiter auf. dert (Bild 4). zunehmendem Pin-Count immer größer. FPGAs werden in den nächsten Jahren zu- Ein durchgängiges Designsystem nimmt Bei einem FPGA mit 1760 Pins zum Beispiel nehmend an Verbreitung gewinnen, und dem Entwickler die mühsame und kom- kann der Designer bis zu eine Stunde brau- ihre Komplexität wird sich als gravierende plexe Daten-Synchronisation ab und er- chen, um die Pin-Swapping-Regeln kom- Hürde für Unternehmen erweisen, die möglicht es ihm, sich auf die Entwicklung plett zu spezifizieren. Ist diese Arbeit jedoch nicht in die richtigen Designtools inves- der eigentlich zählenden Funktionen ei- einmal getan, kann das gesamte Pin-Swap- tieren. Die Zusammenfassung des Designs nes Produkts zu konzentrieren. Dies ist ping mitsamt den etwaigen Daten-Ab- unter einem Dach sollte bei jeder Ent- weitaus profitabler, wenn man berück- gleichen vollautomatisch erfolgen. Meh- scheidung zum Kauf eines Designsystems sichtigt, dass es eigentlich diese Features rere zehntausend Dollar lassen sich auf einen hohen Stellenwert haben. (jj) sind, die das Produkt auf dem Markt aus diese Weise einsparen (Bild 5). Der Graph der Masse herausheben. Die Geschwin- verdeutlicht, wie steil die Kosten für ma- ˘ infoDIRECT 512ei0208 digkeit, mit der das Produkt auf den Markt nuelles Pin-Swapping mit der Zahl der Pins kommt, entscheidet außerdem über seinen zunehmen. Bei einem durchgängigen De- www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Altium Marktanteil und über die Gewinne, die signtool aber fällt als ‚Kostenfaktor‘ nur die

Die SPS, die 2 Welten verbindet S7-CX317 S7-CX416

S7-CX317 Die S7-kompatible SPS auf Beckhoff-Hardware mit EtherCAT

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Design-Flow für eine Embedded-MCU in einem FPGA Mikrocontroller-Design in FPGAs

Zu einem kompletten Design-System, mit dem Embedded-Mikrocontroller in FPGAs implementiert werden, gehört auch ein System leistungsfähiger Tools. elektronik industrie erläutert an Hand von Open-Source-Tools für Mikrocontroller einen entsprechenden Design-Ablauf. Dabei geht es nicht nur um den Einsatz von Assembler- und Befehlssatz-Simulator-Tools, sondern auch um die Kombination mit Produkten von Dritt-Anbietern wie z. B. Synthese- und Simulations-Tools sowie mit nützlichen Kleinprogrammen (Utilities) zur Programmierung und für das Debugging.

Wenn die Mikrocontroller in einem FPGA „embedded“ (integriert) sind, dann lassen sie sich reprogrammieren, um so schnell die Funktionalität zu wechseln. Diese Fle- xibilität ermöglicht es, ein einziges Gerät Bild 1: Blockschaltbild in mehreren Märkten zu positionieren, in der Implementation denen die Schnittstellen-Standards vari- eines SoCs. Es handelt ieren können. sich hierbei um ein Vom Prinzip her sind die Auswahlkriterien für gutes Beispiel für ein Mikrocontroller-De- jeden beliebigen Mikrocontroller gleich – sign innerhalb eines auch wenn er in einem FPGA implemen- FPGAs. Alle Grafiken: tiert ist. Stets heißt es, Kosten (des Endpro- Lattice Semiconductor dukts), Speicherbedarf des Steuerungspro- gramms, I/O- und Register-Anforderungen sowie die Integrationsfähigkeit zu erörtern. passen kann, wenn die Anforderungen in günstig sind, eine große Palette von Em- punkto Daten und Befehle variieren. bedded-Speicherblöcken enthalten, über Anforderungen an die MCU Darüber sind FPGAs mit ihren program- adäquate I/Os für annähernd jede Con- Bisher wurden Mikrocontroller (MCUs) als mierbaren, auf dem Chip integrierten I/O- troller-Funktion verfügen, eine Vielzahl Standard-Bauelemente (ASSPs) vermark- Standards besonders vorteilhaft. So un- von Registern aufweisen und viele I/O- tet, wobei jeder Anbieter unterschiedli- terstützt beispielsweise ein Baustein des Standards unterstützen, die von LVCMOS che Leistungsmerkmale bietet, um sein Typs Lattice MachXO asymmetrische (sin- und SSTL bis zur differenziellen LVDS-Sig- Bauelement zu differenzieren sowie um es gle-ended) Signale des Typs LVCMOS/LVTTL nalisierung reichen. für zahlreiche Marktsegmente attraktiv sowie differenzielle LVDS/LVPECL-Signale zu machen. Die gemeinsame Nutzung von mit einer Vielzahl von Spannungspegeln. Beispiel-SoC MCU-IP (Intellectual Property für Mikro- Im Rahmen der Überlegungen zu den Re- Die Flexibilität von FPGAs ermöglicht den controller) und FPGAs stellt eine viel fle- gistern und den wesentlichen (Scratch- Einsatz über einen breiten Bereich hinweg xiblere Hardware-Plattform dar als her- Pad-)Speicher-Ressourcen bieten Mikro- sowie die Implementierung komplexerer kömmliche MCU-Produkte und hilft dabei, controller-IP-Cores für FPGAs oft die Designs mit integrierten Mikrocontrollern die Auswahlkriterien zu erfüllen: Flexibilität, die Konfiguration zu verän- wie Motorsteuerung oder GPS-System. Zwar sind FPGAs teurer als einzelne MCU- dern, um so die Anforderungen der An- In einer Motorsteuerungs-Anwendung Bausteine, aber die zusätzliche Funktio- wendung zu erfüllen. sendet und empfängt das System z. B. Sig- nalität wie beispielsweise Embedded-DSPs, FPGAs sind ideale Lösungen, wenn es Pro- nale zum und vom Mikrocontroller, um so Speicherblöcke und ein flexibler I/O-Ring bleme bei der Integration von Bausteinen die Drehzahl und die Richtung eines Schritt- können die Kosten mehrerer Bausteine gibt. Die programmierbaren LUTs (Look- motors einzustellen. An den Eingängen oftmals mehr als kompensieren. Außer- up-Table), Register und Speicher-Ressour- anliegende Systemsignale teilen der MCU dem bieten FPGAs eine flexiblere Spei- cen ermöglichen eine zusätzliche Integra- mit, ob sie die Drehzahl des Motors erhö- cher-Architektur, so dass der Anwender tion, während flexible programmierbare hen soll, und der Mikrocontroller wieder- das Hardware-Design entsprechend an- I/Os sowie spezielle Schnittstellen wie bei- um liefert in Echtzeit die Geschwindigkeit spielsweise DDR (Double-Data Rate) die sowie die Drehrichtung an den Motor. In ˘ AUTOR direkte Verbindung mit vielen Bauele- einem Navigationssystem stellt ein Mi- menten erleichtern. krocontroller beispielsweise das Grafik- Tim Schnettler arbeitet bei FPGAs sind für viele Mikrocontroller-An- Display des Systems ein, um so die Lattice Semiconductor wendungen ideal, weil sie relativ preis- Auflösung auf Basis der Eingangssigna-

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le des Geräts zu erhöhen oder zu vermindern. analysiert werden, um die Operationen festzu- In diesem Beitrag geht es um eine SoC-Anwen- legen, die durchgeführt werden müssen. In un- dung (System on a Chip, Bild 1), mit welcher der serem als Beispiel genutzten Implementations- Design-Flow bei der Implementierung eines ty- Design führt die I2C-Schreibeschleife (Write pischen Mikrocontrollers in einem FPGA aufge- Loop) fünf Operationen aus: Read Status, Write zeigt wird. Das SoC enthält einen Mikrocon- Device Address, Write Data, Write Word Address troller, einen Peripherie-Bus und diverse und Return. Dabei ist es wichtig, den Code gut Peripherie-Funktionen sowie einen Hardware-Tra- zu kommentieren. ce-Debugger, der die Register-Files, das Scratch- Während die Konventionen für Assembler-Spra- Pad, den Call-Stack, den Programmzähler, Flags chen zu großen Teilen über unterschiedliche Mi- und ein Trace-Listing anzeigt. Der Trace-Debug- krocontroller hinweg konsistent sind, sollte der ger unterstützt beim Mikrocontroller auch die Ab- Entwickler die Mikrocontroller-Dokumentation arbeitung per Einzelschritt, Mehrfach-Schritt des Anbieters in Bezug auf den MCU-Befehlssatz und mit Breakpoints. beachten, um zu verstehen, welche Operationen Die universelle Nutzbarkeit einer SoC-Lösung unterstützt werden. auf FPGA-Basis ist in diesem Beispiel offen- Beim Assembler, dessen Aufgabe darin besteht, sichtlich. Bei den implementierten Peripherie- die Assembler-Quelldatei in einen ROM-Initia- elementen handelt es sich typischerweise um die lisierungs-File umzuwandeln, handelt es sich die Arten von Funktionen, die in einem SoC-De- um ein per Kommandozeilen gesteuertes Hilfs- sign angetroffen werden können, das in einem mittel, das im Rahmen der Tool-Suite des An- FPGA implementiert ist: Das Spektrum reicht bieters oder als Download von einer Website vom PWM- bzw. A/D-Wandler-Modul bis zum verfügbar ist; das gleiche gilt für den Befehlssatz- I2C-Slave-Interface-Modul. Simulator (ISS, Instruction Set Simulator). Einige dieser Werkzeuge sind als Open-Source- Mikrocontroller-Tools Tools erhältlich. So ist beispielsweise die ei- und Implementation gentliche IP (Intellectual Property) des Mikro- Am leichtesten lässt sich das Design mit Hilfe ei- controllers LatticeMico8 als Open-Source ner Referenz wie beispielsweise einem“Quick verfügbar. Start Guide” oder einem „Project Wizard” be- ginnen, wobei letzterer eine Hilfestellung im HDL-Debugging und Schritt-für-Schritt-Verfahren beim Erstellen ei- Überprüfen der Design-Regeln nes FPGA-Designs liefert. Wenn das Design-Pro- Die Embedded-Mikrocontroller-IP kann das ge- jekt erst einmal erstellt ist, besteht der nächs- samte Design darstellen oder mit zusätzlichem te Schritt darin, das Mikrocontroller-Programm Code als Teil eines größeren Designs kombiniert zu schreiben. Dies geschieht meist in C oder As- werden. Dabei bietet es sich an, nach einem sembler. Tool Ausschau zu halten, das beim Design-HDL- Jedes Element des Mikrocontrollers muss Debugging und beim Überprüfen der Design-Re- geln (Design Rule Checking) helfen kann. Ein derartiges Werkzeug erzeugt dann grafische Repräsentationen der hierarchischen Struktur sowie deren Verbindungen des Designs. Der Nutzer kann hierbei das Design in mehreren grafischen und hierarchischen Formaten betrachten sowie intelligente Tools verwenden, um zur gezielten Problem-Bearbeitung im Cross- Probe-Verfahren zwischen Ansichten zu wechseln. Dies ist besonders nützlich bei der Wartung der IP-Integration sowie beim Re-Engineering komplexer FPGA-HDL-Designs, die bei der Design-Ana- lyse sowie beim Design-Management jeweils einen umfassenden tiefgehenden Ansatz be- nötigen. Ein derartiges Tool zeigt die Design- Bild 2: Der typische Ablauf beim Design (Design- Flow) eines Mikrocontrollers (siehe Bild 1), der in ei- Struktur auf einer höheren Abstraktionsebene nem FPGA implementiert wird. als herkömmliche Simulator- oder Synthese-

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Tools. So erhält der Anwender Hilfe beim Werkzeuge. Diese Tools helfen Erstellen bzw. beim Management der Do- dabei, den Wirkungsgrad zu ver- kumentation sowie bei der Analyse der bessern, und sie helfen letzten Design-Struktur, wodurch wiederum der Endes, die Qualität der Ergeb- hierfür erforderliche Zeitbedarf in großem nisse zu optimieren. Umfang sinkt. Bei Synplify von Synplicity handelt es sich um eine Hochleis- Funktionale Simulation tungs-Engine zur Logik-Syn- Die funktionale Simulation beginnt mit these, welche die proprietäre dem Erstellen einer Arbeitsbibliothek (Work BEST-Technologie (Behaviour Library), in die das Design compiliert wird. Extracting Synthesis Technolo- Der Simulator erleichtert diesen Vorgang gy) nutzt, um schnelle, hoch- mit einer grafischen Anwenderschnitt- gradig effiziente FPGA- und stelle und Menüs oder durch die Nutzung CPLD-Designs zu liefern. Die einer Kommandozeile. Design- und Simu- einfach nutzbare Anwender- lations-Files (Test-Benches) sind dabei ein- schnittstelle liefert in Kombi- geschlossen. nation mit der leistungsfähi- Die Test-Bench stellt das Design konkret dar Bild 3: Project Navigator als Teil der Tool-Suite Isplever von gen Synthese-Engine schnell und legt Daten an den Eingängen an. Wenn Lattice. optimale Ergebnisse. das Design abläuft, stimuliert die Test- Bench das Design und die Ergebnisse wer- Stand-Alone-Modus (eigenständig) abge- Design-Implementation den angezeigt – normalerweise zu Analy- arbeitet werden oder als Hintergrund- Die Design-Implementation für die MPAR- sezwecken in einer Wellenform-Ansicht. Funktionalität im Projekt-Navigations-Tool Aufgaben (Map, Place and Route) wird mit Die funktionale Simulation des Designs des Anbieters ablaufen kann. Die Synthe- Hilfe der Anbieter-Tool-Suite durchgeführt lässt sich mit einer Vielzahl von Simula- se nimmt das eingegebene Design, führt – in diesem Beispiel mit Hilfe von Isplever toren durchführen. Dabei kann die funk- Logik-Optimierungen durch und erledigt aus dem Hause Lattice (Bild 3). Diese Tool- tionale Simulation auf Systemebene durch- das Technologie-Mapping. Suite enthält den Project Navigator, mit geführt werden, wenn das gesamte Zu den einzelnen Arbeitsschritten der Syn- dem das Projekt erstellt wird und über das System zuvor modelliert worden ist. Die these gehören das Erzeugen eines Pro- der Zugriff zu allen anderen Tools erfolgt, funktionale Simulation kann aber auch jekts, das Hinzufügen der Design-Files die für ein beliebiges FPGA-Design not- auf individuellen Design-Elementen durch- (Source-Files), das Festlegen von Vorga- wendig sind. geführt werden, um so sicher zu stellen, ben, die Abarbeitung des Designs im nor- Hier sind die Design-Files (Source-Files) im dass die korrekte Syntax sowie die ord- malen Run-Modus sowie die Analyse der linken Fenster untergebracht, während die nungsgemäße Funktionalität per RTL mo- Ergebnisse. einzelnen Vorgänge des Projekts (Project delliert wurde. Bei den Vorgaben (Constraints) handelt es Processes) im rechten Fenster zu sehen sind. In diesem speziellen Fall gibt es auf dem sich um Optionen bei der Implementation Dabei sind sämtliche Fenster aneinander- Markt zwei verfügbare OEM-Produkte. wie beispielsweise Begrenzungen des reihbar, so dass der Anwender die optische „Active-HDL Lattice Designer Edition Lite“ Fanouts und die Nutzung des globalen Darstellung beliebig anpassen kann. von Aldec ist als Add-On-Simulationsum- Set/Reset. Attribute werden an Objekte Das Log-Fenster erfasst alle ablaufenden gebung verfügbar. Dieses Tool bietet nicht angehängt, um die Optimierung, das Map- Prozesse und listet sämtliche Warnungen nur eine gemischte VHDL- und Verilog-Si- ping und die Analyse der spezifischen Ob- bzw. Fehler auf, die während der Verarbei- mulation für beide Sprachen, sondern es jekte zu steuern, an die sie angehängt wer- tung auftreten. Die Anwender haben ent- ermöglicht auch einen alternativen De- den. Auch hier gibt es die Wahlmöglichkeit weder über das Drop-Down-Menü oder über sign-Flow für das FPGA-Design. zwischen zwei führenden Synthese-Tools. die Icons in der Toolbar Zugriff auf die Tools. Das andere mögliche OEM-Produkt, Mo- Mentor Graphics nennt seine vorrangige Lö- Tools zur Implementation wie beispiels- delSim von Mentor Graphics, unterstützt sung zur RTL-Synthese Precision RTL Syn- weise Design Planner ermöglichen die Zu- die Sprachen VHDL und Verilog sowie die thesis. Die Schnittstelle von Precision RTL weisung von I/Os und Pins, die physikali- Timing-Simulation auf Gatterebene, um so ermöglicht leicht den Zugriff auf leis- sche und die logische Betrachtung sowie das Design in vollem Umfang zu simulie- tungsfähige Features und Tools wie bei- die physikalische Layout-Planung (Floor- ren und zu analysieren. spielsweise einen schematischen (RTL/ planning). Technology) Viewer, einen Constraint- Um im Rahmen der Design-Optimierung Synthese Analyzer (Tool zum Analysieren von Ein- mehrere Iterationen zu durchlaufen, kön- Nach dem Abschluss der funktionalen Si- schränkungen), PreciseTime (für die nen TCL/TK-Scripte zum Einsatz kommen. mulation ist die Synthese der nächste fortgeschrittenen Iterationen der Timing- Auch Tools für das statische Timing, das De- Schritt, wobei die Synthese sowohl im Analyse), Re-Timing-Support und andere bugging der Logik und die Berechnung des

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PROGRAMMIERBARE LOGIK

Leistungsbedarfs sind aus dem Project Na- Entwickler auf die Software, die auf dem Route-Phasen des Design-Flows über- vigator heraus verfügbar. Embedded-System laufen wird. Dabei kann springen. Ein Tool zur Speicher-Initialisie- der ISS (Instruction Set Simulator) dazu rung dient dabei zum Überschreiben der Software zur Programmierung genutzt werden, um die Prototypen- Speicher-Konfiguration mit einem neuen Wenn das Design komplett ist, kann die Pro- Funktion zu bestätigen sowie um den Hex- oder Binär-Image, das der Assembler grammierung der Hardware über die Pro- erforderlichen Speicherbedarf bzw. die zuvor erzeugt hat. grammier-Software erfolgen. Dieses Tool notwendigen Speicher-Ressourcen zu er- Wenn die Post-PAR-Datenbank dann über- stellt eine direkt nutzbare grafische An- mitteln. Nicht selten kommt es vor, dass arbeitet ist, wird das FPGA einfach mit ei- wenderschnittstelle (GUI) zur Verfügung, Veränderungen des Codes notwendig sind, nem neuen Programmier-Bitstrom oder die dazu entwickelt wurde, um automa- nachdem die Hardware integriert, die Port- per JEDEC reprogrammiert. tisch ein System-Board zu scannen, die Schnittstellen verbunden und die Fehler Für das Steuern der internen Register und zur Programmierung erforderlichen Da- entdeckt sind. deren Adressierung während der Debug- teien auszuwählen und die angemesse- Im Rahmen des FPGA-Design-Flows bei ei- ging-Phase des Designs bieten in diesem nen Programmierungs-Algorithmen aus- nem Embedded-System werden Verände- Beispiel Tools wie das JLINK-Interface einen zuführen. Dieses Tool unterstützt die rungen des Programms mit Hilfe des As- unschätzbaren Einblick, um so die Evalu- Erzeugung von IEEE-1532-ISC-Datenfiles für semblers recompiliert, um ein neues ierung sowie den Debugging-Prozess zu er- die meisten im System programmierba- Speicher-Image der auf dem Chip gespei- leichtern. (av) ren Bausteine sowie auch SVF-Dateien für cherten FPGA-Befehle oder der Daten- die Programmierung von Bausteinen, die speicher-Konfiguration zu erzeugen. Das dem Standard IEEE 1149.1 entsprechen. Image wird dann über ein einfaches ECO (Engineering Change Order) an die Spei- ˘ infoDIRECT 311ei0108 Debugging-Schnittstellen cherblöcke des FPGAs übertragen. Wenn die Hardware erst einmal imple- Dadurch kann der Entwickler die potenziell www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Lattice Semiconductor mentiert ist, dann konzentriert sich der zeitaufwändigen Synthese- und Place-and-

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Autosar-Implementierung beschleunigen Mikrocontroller steuern AutoSar Demonstrator

Nur wenige Themen beschäftigten die europäische Automobilindustrie so sehr wie die Frage, ob und ab wann die eigenen elektronischen Steuerungssysteme auf Autosar, dem neuen Stern am automobilen Betriebssysteme-Himmel, umgestellt werden. Der Autosar Demonstrator von Fujitsu kann die Einführung beschleunigen.

Bei vielen PKW-Herstellern ist die Ent- scheidung bereits gefallen und ihre Zulie- ferer arbeiten intensiv an der Implemen- tierung neuer Autosar basierender Systeme. Andere sind (noch) zurückhaltend in ihrer Entscheidungsfindung, aber dennoch nicht weniger aktiv in der Evaluierung.

Die Anforderungen Einig ist man sich grundsätzlich darin, dass die Komplexität in modernen PKWs, Bild 1: Blockschaltbild von MB91F467B und MB96F348HS. getrieben durch Forderungen nach einer höheren Umweltverträglichkeit und ge- -verarbeitung als auf die Datenübertra- Leistungsfähige Betriebssysteme stiegener Sicherheits- und Komfortan- gung bzw. -verteilung konzentrieren kön- benötigen leistungsfähige μCs forderungen, stetig zunimmt und es so- nen. Durch die Einführung von zusätzli- Fujitsu, als ein führender Hersteller von mit immer stärkeren Abstimmungsbedarf chen Abstraktionsebenen behält man die Mikrocontrollern für automobile An- zwischen den an einem Projekt arbei- Kontrolle über die eigentliche Applikati- wendungen, bietet mit seiner 32 Bit Fa- tenden Entwicklungsteams gibt. Was im on und nutzt standardisierte SW-Kom- milie MB91460 eine Vielzahl leistungs- Kleinen noch einigermaßen funktionieren ponenten für den Betrieb von Basisfunk- fähiger und populärer Mikrocontroller kann, wird bei firmenübergreifenden Pro- tionen wie Mikrocontroller-Schnittstellen an. Ausgehend von einem „Umbrella An- jekten aber schnell unübersichtlich und und -Peripherie (wie Timer, digitale I/Os satz“, werden in einer neuen Serie im- fehleranfällig. Als Ausweg aus diesem Di- und PWMs). mer erst die Bausteine mit der jeweils lemma bietet sich im ersten Schritt die Diese zusätzlichen Abstraktionsebenen maximalen Peripherie-, Flash- und RAM- Standardisierung im Bereich der Basis- bieten auf der einen Seite zwar ein hohes Konfiguration entwickelt und vorgestellt. Software und des Run-Time-Environments Maß an HW-Unabhängigkeit, bedingen Gerade bei Einführung eines neuen Be- (RTE) an. Ziel ist es die Abhängigkeit zwi- aber auf der anderen Seite, dass die zum triebssystems ist das ein nicht zu unter- schen Hardware und Software zu ent- Einsatz kommenden Mikrocontroller ent- schätzender Vorteil, da die benötigte koppeln und modularer zu gestalten. Au- sprechende Rechenleistung zur Verfügung Menge an Speicher meist nicht genau tomobile Netzwerke (z. B. CAN, FlexRay stellen können. abschätzbar ist. Hat man die Entwick- und LIN) bieten ein erhebliches Standar- Die Einführung eines neuen Betriebssys- lung abgeschlossen und alle Optimie- disierungspotential, damit sich Entwick- tems bietet die Chance zur Überprüfung rungen durchgeführt, so kann aus Kos- ler mehr auf die Datenerfassung und der eigenen Mikrocontroller Strategie: tengründen ggf. auf ein kompatibles ˘ Haben die eingesetzten Mikrocontroller Derivat mit weniger Speicher gewech- ˘ AUTOREN genügend Leistungsreserven, um die selt werden. Aber auch Hersteller von Dipl.-Ing. Oliver Glenz neue Herausforderung zu stemmen? Betriebssystemen schätzen diesen An- ˘ (oben) ist Applikations- Unterstützt die gegenwärtige Mikro- satz, können Sie doch ihre Portierungen Ingenieur bei Fujitsu Mi- controller-Architektur AutoSar und sind auf dem „Umbrella Baustein“ durchfüh- crorelectronics Europe entsprechende Low-Level Treiber (MCAL) ren und dadurch mit einem Schlag die ge- Dipl.-Wirtsch. Ing. bereits verfügbar? samte Serie abdecken. Erfahrungen zei- Vitor Ribeiro (unten) ist ˘ Ist es an der Zeit, sich am Markt nach mo- gen, dass die Portierung einer Autosar Senior Produkt Marketing dernen und leistungsfähigen Mikro- Roadster Applikation, innerhalb der 32 Bit Engineer für Automotive controller umzusehen, um einen Gene- FR Familie, einen Aufwand von weniger Mikrocontroller. rationswechsel einzuleiten? als einem Tag benötigt. Der kürzlich vor-

90 elektronik industrie 1/2 - 2008 !54/3!2 3OFTWARE¬FàR¬DIE¬3ERIE

%4!3¬'ROUP

%4!3ISTEINVERLËSSLICHER 0ARTNER WENNESDARUMGEHT %NTWICKLUNGSZEITENZUVER KàRZENUND'ARANTIEKOSTEN IMSPËTEREN3ERIENEINSATZZU REDUZIEREN

%INKOMPLETTES3PEKTRUM STANDARDISIERTER %NTWICK LUNGS UND$IAGNOSEWERK ZEUGEUMFASSTDENGESAMTEN ,EBENSZYKLUSEINES3TEUERGE RËTSIM&AHRZEUGnVONDER %NTWICKLUNGBISHINZUM 3ERVICEINDER7ERKSTATT

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3ETZEN3IEAUFERPROBTEUNDBEWËHRTE4ECHNOLOGIEN

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011_EI_07_51740.indd 1 18.01.2008 11:11:44 Uhr KFZ-ELEKTRONIK

˘ 16 PPG Verfügung stehenden Autosar Module ˘ 8 Capture + 8 Compare Einheiten (Bild 2) um die geforderte Funktionalität bereitzustellen. Diese Fülle an Peripheriefunktionen, ge- paart mit einem leistungsfähigen RISC- Das MB91F467B Starterkit als Herz Core und der üppigen Ausstattung an Flash des Autosar Roadsters und SRAM Speicher ermöglichen eine ein- Den schnellen Einstieg in die Program- fache und schnelle Autosar Implementie- mierung des MB91F467B ermöglicht der rung. Einsatz eines eigens dazu entwickelten Um dies zu demonstrieren haben sich die Starterkits das alle on-chip Ressourcen des Applikations-Ingenieure von Fujitsu etwas MB91F467B zur Verfügung stellt. Kom- Cleveres einfallen lassen. Man nehme ein plexe Systemfunktionen können so be- Starterkit für den MB91F467B, das Chas- reits in einer frühen Projektphase, ohne sis eines Modellautos, zwei leistungsfähi- eigenen Hardwareaufbau, getestet und ge 16 Bit Mikrocontroller aus der 16FX Fa- implementiert werden. milie (MB96F348HS) als „Slave-MCUs“ Das zentrale Gateway des Autosar Roasters nebst der MB91460 Autosar Toolchain von (Bild 3) nutzt in der gegenwärtigen Aus- ElektroBit – fertig ist der Autosar Road- baustufe hauptsächlich folgende Peri- ster von Fujitsu. pheriefunktionen des Starterkits: Zielsetzung der Entwicklung war der Auf- ˘ CAN bau eines modularen, stetig wachsen- ˘ LIN ˘ Bild 2: Liste der im Roadster eingesetzten den Demo-Systems zur Demonstration Watchdog Autosar Module. einer Autosar Implementierung und die ˘ PPGs Einarbeitung und Test der Elektrobit ˘ ADC gestellte MB91F467B folgt dieser Philo- Autosar Toolchain für die MB91460 Fa- ˘ General I/O Ports sophie und ist prädestiniert für den Ein- milie. satz eines Betriebssystems, bietet er doch Da Modularität der Plattform eines der Das von der Firma Elektrobit, als Partner von in einem 144 pin Gehäuse nicht weni- Ziele war, wurden eine Gateway Anwen- Fujitsu, bereitgestellte MB91460 Autosar ger als: dung als zentrale Komponente für den Paket bietet, neben den bereits erwähnten ˘ 32 Bit RISC Core ersten Aufbau ausgewählt. Damit ist si- Modulen, eine komplette Toolchain mit ˘ 1 MB Flash chergestellt, dass zukünftige Hardware- deren Hilfe das gesamte System konfigu- ˘ 40 KB SRAM Erweiterungen problemlos an den internen riert und getestet werden kann. Der kom- ˘ 6 x CAN Module mit je 128 Message System-Bus angebunden werden können plett implementierte MCAL-Layer ge- Buffer (Bild 3) einer schrittweisen Erweiterung währleistet den Zugriff auf die gesamte ˘ 7 x LIN-USART der HW-/SW-Funktionalität steht also Peripherie des eingesetzten Mikrocon- ˘ 2xI2C nichts im Wege. trollers von Fujitsu und bietet die von Au- ˘ 32 ch x 10 bit ADC Der MB91F467B, als Motor des zentra- tosar standardisierte Zugriffsmöglichkeit ˘ Realtime Clock len Gateway, nutzt eine Vielzahl der zur auf komplexe Schnittstellen und I/O-Funk- tionen. Das Paket beinhaltet alle Soft- warekomponenten die für eine schnelle und reibungslose Integration benötigt werden und setzt sich zusammen aus: ˘ Konfigurations Tools ˘ RunTime Environment ˘ Autosar OS ˘ Kommunikations Stacks (CAN, LIN, Flex- ray) ˘ Service Layers ˘ Diagnostic Layers ˘ MCAL – low level drivers and Driver I/F ˘ Digital Input/Output (DIO) ˘ Port (Port) ˘ Analog Digital Converter (ADC) ˘ Pulse Width Modulation (PWM) Bild 3: Grundschema des Autosar Roadster. ˘ Input Capture Unit (ICU)

92 elektronik industrie 1/2 - 2008 KFZ-ELEKTRONIK

˘ Serial Peripheral Interface (SPI) Der Autosar Roadster wird ˘ General Purpose Timer (GPT) kontinuierlich weiterent- ˘ Microcontroller Unit (MCU) wickelt um auch zukünftig ˘ Watchdog (WDG) das Leistungsspektrum der ˘ Flash (FLS) Fujitsu Mikrocontroller in ˘ CAN (CAN) Automobilen Applikationen ˘ LIN (LIN) zu demonstrieren. Zur Zeit ˘ FlexRay (FR) wird eine weitere CAN-LIN Gateway Funktion für die Kleines Model mit Kommunikation mit „LIN- großer Funktionalität Slaves“ implementiert. Die Grundfunktionalität des Roadsters bie- Interessierte können sich tet, in dieser frühen Ausbaustufe, bereits den Autosar Roadster am die folgenden Funktionen Stand der Fujitsu Micro- ˘ Steuerung Frontlicht Bild 4:Benutzeroberfläche zur Steuerung des Autosar Roadster. electronics Europe GmbH ˘ Steuerung Hecklicht auf der Embedded World ˘ Implementierung des System-Bus kation. Das Routing erfolgt somit auto- 2008 ansehen und die verschiedenen Funk- ˘ Implementierung des Service-Bus matisch auf den vorkonfigurierten Pfa- tionen der Demonstrator-Platform live er- ˘ Ansteuerung der Beleuchtung eines den. leben. Autosar Logos Einstellungen und Rückmeldungen, die ˘ Graphische Schnittstelle mit Instru- mittels der graphischen Benutzerschnitt- Schlussbemerkung menten-, Pedal- und Lenkrad- Simulation stelle vorgenommen und angezeigt wer- Für einen schnellen und reibungslosen zur Steuerung and Anzeige der Be- den (Bild 4), gelangen vom Service-Bus Start in die Entwicklung mit Fujitsus Mi- triebszustände über den System-Bus zum angesprochenen krocontrollern stehen eine Fülle an Hard- „Slave”-System. und Software Entwicklungswerkzeugen Die SW-Komponenten PduR, CAN und Ca- Die über den System-Bus angebundenen zur Verfügung. Starterkits, HW-Emulati- nIf wurden maßgeblich zur Implemen- 16FX Mikrocontroller dienen jeweils zur onssysteme, Compiler und eine komfor- tierung der CAN-Gateway Funktion zwi- Steuerung der LED-Leuchten die in die- table Entwicklungsumgebung können schen dem System- und Service-Bus sem Model das Vorder- und Rücklicht des direkt von Fujitsu oder von einem autori- verwendet. Roadsters darstellen. Über das CAN In- sierten Distributor bezogen werden. Die Hier zeigt sich bereits eine Eigenheit die- terface empfangene Nachrichten werden komfortable Entwicklungsumgebung „Sof- ser Autosar Implementierung, da das Rou- an die Applikation weitergeleitet, die mit- tune“ nebst der dazugehörigen Compiler- ting völlig unabhängig von der eigentli- tels einer PWM das jeweilige Lichtele- Toolchain können nach einer unkompli- chen Applikation abläuft und nur eine ment ansteuert. zierten Online-Registrierung frei und ohne Konfiguration zur Entwicklungszeit vo- Einschränkungen genutzt werden. Ein brei- raussetzt. Einmal gestartet läuft dieser Routing ist nicht alles tes Angebot an zusätzlichen Hard- und Prozess automatisch ab. Bewerkstelligt Das Starterkit bietet, neben der Aufgabe Softwareware-Tools von Drittanbietern wird dies durch den „Protocol Data Unit als zentrales Gateway, noch mehr Funk- rundet das Mikorcontroller-Entwick- Router“ (PduR). Die über den „Commu- tionalität an. So dient ein an einem ADC lungspaket nach oben hin ab. nication Driver“ empfangene CAN Nach- angeschlossenes Potentiometer als Soll- Die Unterstützung durch Entwicklungs- richten werden an die „Communication wert zur Steuerung der Beleuchtung eines tools für Software und Hardware, der di- Hardware Abstraction“ weiterleitet. Autosar Logos. Die analogen Eingangs- rekte Kundensupport und die Autosar Suite Der „Protocol Data Unit Router“ über- werte werden vom Analog-Digital-Con- bieten ein perfektes Paket für zukunfts- nimmt die Informationen und überträgt verter über die I/O-Treiber im MCAL Layer orientierte Entwicklungen und ermögli- nur die für die Applikation bestimmten an die „I/O Hardware Abstraktion“ weichen ein schnelles „Time to Market“ bei Botschaften aus dem Service Layer an das tergeleitet. Eine im „RunTime Environ- gleichzeitiger Optimierung der Entwick- „RunTime Environment“ (RTE). Sind die ment“ (RTE) laufende Runable Entity über- lungskosten. (sb) Nachrichten allerdings zum Routing über nimmt diese Sollgröße und wandelt sie in das Gateway bestimmt, so sendet der Puls-Weiten-Modulierte Stellwerte um. PduR die Nachricht zurück und über die Diese werden wieder an die „Hardware jeweilige Hardware Abstraktion, weiter Abstraktion“ zurückgeschickt damit der auf den ausgewählten Bus. Dies ge- für die PWM Hardware zuständige I/O Trei- ˘ infoDIRECT 418ei0108 schieht automatisch ohne zusätzliche ber die Umsetzung und die Erzeugung des Interaktion durch das Betriebssystem modulierten Signals zur Beleuchtung des www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Fujitsu oder Runable Entities (Tasks) der Appli- Autosar-Logos vornimmt.

elektronik industrie 1/2 - 2008 93 422 29.01.2008 16:31 Uhr Seite 94

KFZ-ELEKTRONIK

Internet-Zugang im Auto EV-DO: Evolution Data Only/ Evolution Data Optimized

Eine im September 2006 von CNW Marketing Research durchgeführte Umfrage ergab, dass sich 14 % der potenziellen Autokäufer unter 30 einen E-Mail und Internetzugang im Auto wünschen. Wie es technisch mit EV-DO geht, zeigt elektronik industrie in diesem Beitrag.

Sowohl das CDMA als auch das GSM-Lager Als Weiterentwicklung des UMTS-Standards können für den mobilen Zugriff auf das erreicht HSDPA die Anhebung der Daten- Internet auf eine High-Speed-Lösung verraten durch die Definition eines neuen W- weisen, die zur Kategorie des 3G-Mobil- CDMA-Kanals. Dieser gemeinsam genutz- funks (3. Generation) gehört. Die CDMA- te schnelle Downlink-Kanal, der anders Lösung heißt EV-DO oder ‚Evolution Data arbeitet als existierende W-CDMA-Kanäle, Only/Evolution Data Optimized’(bzw. 1xEV- Bild 1: Beim Wechsel zwischen verschiedenen wird für die Downlink-Kommunikation zum Netzwerktechnologien kann es zu Problemen DO). 1xEV-DO ermöglicht schnelle draht- beim Aufrechterhalten der Datenverbindung mobilen Gerät genutzt. lose Breitband-Internetzugänge (3G) direkt kommen. (Alle Bilder:Cypress) von einem Laptop oder einem anderen EV-DO Host-System aus, bei dem es sich auch um Die Fähigkeiten der EV-DO-Technik einen im Auto bereits vorhandenen Na- wurden von Qualcomm auf ein- vigationscomputer handeln kann. drucksvolle Weise demonstriert. EV-DO verleiht mobilen Geräten In einem Fall wurde eine Video- eine Luftschnittstelle mit einer Über- konferenz mit einem Teilnehmer tragungsrate bis zu 2,4 MBit/s bei abgehalten, der mit einer Ge- Rev. 0 (die Übertragungsraten liegen im schwindigkeit von nahezu 100 km/h un- Mittel zwischen 300 und 600 kBit/s). Die terwegs war. In einer anderen Situation da- Carrier haben jedoch bereits mit der Ein- gegen wurde ein VoIP-Gespräch mit einer führung von EV-DO Rev. A begonnen, das die Person in einem 240 km/h schnellen Hoch- maximale Downlink-Übertragungsrate von geschwindigkeitszug geführt. 2,4 auf 3,1 MBit/s anhebt, während die Einer der Hauptgründe, weshalb die Nutzer Uplink-Rate von 150 kBit/s auf 1,8 MBit/s bisher nicht gerade enthusiastisch über die steigt. Damit werden im Auto Internet-Zu- neue Technik sprechen, ist die Verbin- Bild 2: Potenzielle Topologien für Bordgeräte. griffsgeschwindigkeiten auf dem Niveau Einrichtung eines ‚Roaming Hot-Spot’ im Au- dungsqualität. In einem auf EV-DO basie- vieler DSL-Dienste erreicht. Ende 2005 gab tomobil. renden Netzwerksystem kann ein Benut- es weltweit über 12,9 Millionen EV-DO-Teil- zer, der eine aktive Verbindung unterhält, nehmer in 16 kommerziellen Netzwerken (High-Speed Downlink Packet Access) des Un- während er mobil ist, tatsächlich mit echten wie z. B. Verizon Wireless, Sprint PCS (in- ternehmens bekannt. In Südkorea haben Problemen konfrontiert werden. So wird die zwischen Sprint/Nextel), SK Telecom Korea die Firmen KTF und SK Telecom die Investi- Verbindung beim Wechsel von einer Netz- und KDDI Japan. tionen in ihre CDMA2000-Netzwerk einge- werktechnologie zur anderen (d. h. von EV- Wie es bei nahezu allen Debatten über Funk- stellt und stellten ihre Kunden ab Anfang DO nach CDMA2000 1x) unterbrochen. Dies Standards üblich ist, gibt es auch hier Netz- 2007 auf ihr neues HSDPA-Netzwerk um. kann in Gebieten mit lückenhafter EV-DO- werke, die ihre Kunden auf eine ganz andere Versorgung nicht ausgeschlossen werden. Technologie umtopfen. So gab Telstra in HSDPA Wenn ein mobiler Nutzer in die Zone mit Australien die Schließung seines EV-DO- HSDPA ist ein 3.5G Mobiltelefon-Protokoll CDMA2000 1x-Versorgung eintritt, wird Netzwerks und die Verlagerung seiner Kun- und stellt die logische Weiterentwicklung das EV-DO-Signal langsam immer schwächer den auf das schnellere HSDPA-Netzwerk der UMTS-basierten 3G-Netzwerke mit hö- und die Datenverbindung geht verloren heren Übertragungsraten dar. Gegenwärtige (Bild 1). Zwar gibt es mit PDSNs (Packet ˘ AUTOR HSDPA-Einrichtungen unterstützen in Data Serving Nodes) Elemente zur Ab- Downlink-Richtung 1,8 oder 3,6 MBit/s, wicklung des Datenverkehrs zwischen bei- Steve Kolokowsky, doch ist schon bald eine weitere Steige- den Netzen, doch wird eine ununterbro- Cypress Semiconductor rung auf 14,4 MBit/s und mehr geplant. chene Verbindung bei der Übergabe eines

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KFZ-ELEKTRONIK

Anwenders von einem Netzwerk an das ten Automotive-Applikationen ist Full-Speed andere nicht unterstützt. Dies ist zweifel- USB (12 MBit/s) ausreichend schnell für die los ein Grund für Frustrationen beim An- gängigen Aufgaben. Die durchschnittliche wender, da die Verbindung nach dem Wech- MP3-Datenrate beträgt beispielsweise sel in das Einzugsgebiet des neuen 128 KBit/s, und selbst hochwertige MP3- Netzwerks neu aufgebaut werden muss. Files mit 320 KBit/s liegen noch deutlich unter der von Full-Speed USB gebotenen 802.11-Netzwerke Netto-Datenrate von 10 MBit/s. Selbst WAV- In dicht besiedelten Innenstädten gibt es Dateien, die in unkomprimierter Form von überall 802.11-Netzwerke. Würde es sich einem CD-Player gestreamt werden, errei- nicht anbieten, sich vom Auto aus in diese chen eine Datenrate von nur 1,5 MBit/s und meist kostenlos nutzbaren Netze einzubu- werden von Full-Speed USB somit noch ein- chen? Mehrere Gründe stehen dem einfa- wandfrei unterstützt. Ohne High-Speed chen Zugriff mobiler Nutzer auf Netze in der USB geht es dagegen nicht mehr, sobald Umgebung im Wege. Ein Aspekt ist recht- Bild 3: Embedded-Host-Architektur. der Speicher des bordeigenen Navigations licher Natur. Viele öffentliche Netze ver- oder Musiksystems groß ist, denn die Syn- langen vom Anwender die Anerkennung Name Rate Family chronisation von 1 GByte Daten mit Full- der jeweiligen Nutzungsbedingungen, be- (Kbits/sec) (generation) Speed dauert doch mehr als 20 Minuten. vor der Zugriff freigegeben wird. Das An- EDGE 70-135 GSM (2.5G) Zu den größten Herausforderungen im Zu- klicken des entsprechenden Buttons ist Vie- UMTS (3GSM) 384 Uplink GSM (3G) sammenhang mit Bordcomputersystemen EVDO or Rev 0 150 uplink CDMA (3G) len schon in Fleisch und Blut übergegangen. 1xEV-DO 2,400 downlink. für Autos gehört die Tatsache, dass Info- Jede dieser Bildschirmmeldungen sieht aber Rev A 1,800 tainment-Systeme fürs Auto mit extrems- uplink anders aus und die Nutzungs-Konditionen 3,100 downlink. ten Temperaturen fertig werden müssen. Mit sind in jedem Netzwerk individuell formu- HSDPA 3,600 GSM (3.5G) dem Ziel, die einwandfreie Funktionsfä- liert, sodass der Anwender immer neue Re- WiFi – 802.11B 10,000 802.11 higkeit aller Automotive-Geräte unter sämt- gularien akzeptieren muss. Und auch wenn WiFi – 802.11G 100,000 802.11 lichen Bedingungen sicherzustellen, hat die Bedingungen überall gleich wären, wür- Tabelle: Vergleich der Übertragungsraten der der Automotive Electronics Council (AEC) die de sich die Prozedur zum Akzeptieren die- Systeme für mobile Kommunikation. Spezifikation AEC Q100 ausgearbeitet. Die- ser Regeln von Site zu Site unterscheiden se sieht die Eignung von Kfz-Bauteilen für (Bild 2). netzwerk zu Bereitstellung eines lokalen einen Temperaturbereich von – 40 bis Viele Wi-Fi-Netze bleiben unabsichtlich of- Hot-Spots für den PC; andererseits der USB + 150 °C (mit verschiedenen Abstufungen fen, weil die Sicherheitsfunktionen bei vie- als Datenanschluss und Akkulademöglich- dazwischen) vor. Dementsprechend ist es len Wi-Fi-Routern standardmäßig deaktiviert keit für das Mobiltelefon sowie zum An- wahrscheinlich, dass viele Breitbandsyste- sind. Während viele Menschen die gele- schließen beliebiger Geräte mit USB-Inter- me als Nachrüst- oder Zubehörprodukte gentliche Nutzung ihres Netzwerks durch face. Als USB-Host kommt in diesen Geräten angeboten werden, die sich nach den gän- vorbeifahrende Autos unkritisch sehen dürf- übrigens nicht der in konventionellen PCs gigeren Standards für Consumer-Elektro- ten, betrachten andere Personen dies als gebräuchliche USB-Hostcontroller zum Ein- nik konzipieren lassen. unerwünschten Eindringversuch. Wann im- satz. Viele Systeme, darunter auch Naviga- mer Sie solche Netzwerke nutzen, vertrau- tionssysteme, hochkarätige Stereoanlagen Schlussbemerkung en Sie den Sicherheitsmaßnahmen eines und bordeigene Diagnosesysteme sind viel- Die großen technischen Probleme beim Netzes, das Ihnen immerhin mehr oder we- mehr mit speziell entwickelten Prozessoren Versuch, Autos mit dem Internet zu ver- niger zufällig den Zugang ermöglicht hat. ausgestattet, die über integrierte, für binden, können als gelöst betrachtet wer- Wie viele Viren mögen in einem solchen Consumer-Elektronik konzipierte Host-ICs den. EV-DO und UMTS sind in vielen Märk- Netz lauern? Ein Betreiber wie T-Mobile verfügen. Einfachere Systeme wie etwa ten bereits verfügbar und ermöglichen den wird ein solches Problem eher lösen können, kostengünstigere Stereoanlagen und Internet-Zugang mit Übertragungsraten, da er schließlich ein landesweites Netz si- Freisprechanlagen benötigen dagegen we- die um ein Vielfaches höher sind als im cherer 802.11 Hot-Spots und ein Mobil- niger Rechenleistung und kommen unter Festnetz. In immer größerem Umfang ver- funknetz unterhält. Umständen mit einem einfachen Embed- langen die Konsumenten im Auto heute ded-Mikroprozessor aus. In diesem Fall lässt nach Video-Ausstattung und Navigations- Kommunikation im Automobil sich ein diskretes Embedded-Host-IC nach- systemen. (sb) Sobald der Bordcomputer online ist, muss rüsten (Bild 3). er mit den übrigen Bordgeräten kommu- Wenn ein Infotainment-System mit einem ˘ infoDIRECT 422ei0108 nizieren. Für die verschiedenen Aufgaben im USB-Host ausgestattet wird, richtet sich Auto bieten sich zwei Schnittstellen an: Ei- der Bandbreitenbedarf nach der Anwen- www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Cypress nerseits ein bordeigenes 802.11-Funk- dung und der Nutzungsweise. In den meis-

elektronik industrie 1/2 - 2008 95 HTT.qxp 29.01.2008 16:31 Uhr Seite 96

HIGH TECH TOYS – WAS ENTWICKLER AUCH INTERESSIERT!

SDR microtelecom Perseus: Revolution für den KW-Empfang Sehen, was los ist auf Kurz- welle – anklicken und hören

SDR oder Software Defined Radio gibt es in einigen Varianten. Der Perseus des italienischen Entwicklers Nico Palermo stellt wohl das Optimum dar. Nils Schiffhauer, DK80K, bekannter KW-Experte, spricht von einer Revolution, die begeistert. elektronik industrie zeigt warum.

Ein Blick auf das Block- schaltbild des Perseus zeigt, dass bei diesem SDR die letzte ZF-Ebene auf die Softwareebene verlagert wurde. Damit entspricht er als Direct Sampling Receiver z.B. dem in elektronik industrie 1-2/2006 auf dieser Seite vorgestellten WiNRADIO-WR-G313e. Der Unterschied zu diesem liegt aber in einem 400 kHz breiten Empfangsbereich, der auf einmal betrachtet werden kann. So arbeiten z. B. die Profi-Empfän- ger von Rohde&Schwarz. Der Empfangsbereich wird auf dem Bildschirm des steuernden Laptops oder PCs dargestellt, und per Maus- klick kann dann ein Signal zur Demo- dulation ausgewählt und angehört werden. Bild 1 zeigt einen Blick in das Wasserfall-Dar- Innere des Perseus und die wesentli- stellung (Bild 3 zeigt ein DRM-Sig- chen Komponenten. nal bei 6085 kHz mit Fading) gewählt Das Blockschaltbild zeigt schaltbare Oszillator bereitgestellt. werden. Auf diese Weise kann man ver- Dämpfungsglieder (10 und 20 dB) nach Die Signalverarbeitungseinheit DDC wird schiedene Parameter optimal ansehen, dem Antenneneingang, dann die Filter- von einem FPGA XC3S250E von Xilinx ge- beurteilen, messen oder einstellen. Eine bank mit den zehn Teilbereichsfiltern ge- bildet, dessen Ergebnisse über den USB Besonder- folgt von einem Alias Tiefpassfilter und ei- zum Laptop oder PC zur weiteren Bear- nem Breitbandfilter zur Rauschreduktion. beitung weitergegeben werden. Der Ein Herzstück des Empfängers ist der AD- FPGA liefert ein 24-Bit/Sample I/Q Wandler LTC2206 von Linear Technologie, Basisband-Signal mit 125, 250, 500 ein 14-Bit-ADC mit 80 MSamples/s. Der bzw. 1000 KSamples/s und Band- Takt für den ADC wird von einem 80 MHz breiten von 100, 200, 400 kHz. Der PC zaubert dann einen maximal 400 kHz breiten Einblick in Bild 2 ˘ AUTOR den Empfangsbereich, der von Siegfried W. Best, 10 kHz bis 30 MHz geht. Dabei Redaktion kann zwischen Spektrumdar- elektronik industrie stellung (Bild 2 zeigt Spektrum- darstellung mit Markern) oder

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˘ Perseus SSB Electronic GmbH Handwerkstraße 19 Bild 1 Eingangs- LEDs für Wideband, Clip Filterbank und Dämpfungsglied 58638 Iserlohn

Relais für Dämpfungsglieder ˘ infoDIRECT 400ei0108 www.elektronik-industrie.de 80MHz ˘ Link zu SSB Electronic Oszillator für ADC ˘ infoDIRECT 406ei0108 ADC Linear Technology LTC2206 www.elektronik-industrie.de ˘ Antennen-Eingang Link zum 50seitigen Kompendium BNC/50 Ω DDC FPGA Xilinx XC35250 Stromversorgung +5V/1A USB Controller Cypress CY7C6801 ˘ infoDIRECT 407ei0108 USB 2.0 Schnittstelle www.elektronik-industrie.de ˘ Link zum Datenblatt ADC LTC2206

˘ infoDIRECT 408ei0108 heit dieser Anzeige ist die Darstellung Updates ist der Perseus zukunftssicher. Da www.elektronik-industrie.de des gesamten Spektrums von 40 MHz die ZF-Ebene durch Software abgebildet ˘ Link zum Datenblatt FPGA mit der Möglichkeit für bessere Detai- ist sind alle denkbaren Filtercharakteristi- XC3S250E lauflösung dieses auf 10 MHz einzu- ken mittels Grafik „einstellbar“. Die Band- schränken. Die Wasserfall-Darstellung breite ist stufenlos, wobei die Flanken ˘ infoDIRECT 409ei0108 zeigt Frequenzen und Pegel im Zeitver- unabhängig voneinander verschoben www.elektronik-industrie.de lauf, so kann man z. B. Aktivitäten in be- werden können. Ein Notchfilter schneidet ˘ Link zum Datenblatt USB Controller CY7C6801 stimmten Bändern beobachten, neu auf- Störer sehr wirksam aus dem Nutzsignal. tauchende Sender und Fading erkennen Ebenso wirksam ist ein digitaler Noise- und nach ihrer Signalstärke und Band- Blanker. Die Bedienung des Perseus er- Technische Daten des Perseus breite beurteilen. Der gesamte 400 kHz folgt über den Bildschirm des PC oder Lap- ˘ Frequenzbereich: 10 kHz...30 MHz breite Frequenzbereich kann auf Fest- tops auf dem eine Frontplatte mit allen ˘ Modes: SSB, CW, AM, FMNB, DRM usw. (Software Defined) platte aufgezeichnet werden, womit Funktionen abgebildet ist. Steuerungs- ˘ Sensivity: 0,39 μV SSB (S+N)/N = 10 dB Zeit versetztes Hören möglich ist. So und Analysesoftware ist Winrad, auf die ˘ Selectivity: Software Defined kann man z. B. ein komplettes Rund- hier nicht weiter eingegangen werden (> 100 dB Stop Band Attenuation) ˘ Image Rejection: 90 dB funkband in der Nacht aufnehmen kann. ˘ Input IP3: > 31 dBm und später dieses Band nach Sta- ˘ Dynamic Range: typ. 100 dB (SSB, 2,4 KHz BW) tionen absuchen. 10 Minuten Wer sich näher mit dem Gerät vertraut ˘ typ. 104 dB (CW, 500 Hz BW) Aufzeichnung benötigen etwa machen möchte, dem sei die Lektüre des ˘ SFDR (Spurious Free Dynamic Range): typ. 110 dB 1,8 GByte auf der Festplatte des PCs. 50seitigen Kompendiums zum Perseus ˘ Blocking Dynamic Range: 125 dB (CW, 500 Hz BW) Das bei einem SDR alle Modulationsarten empfohlen, das Nils Schiffhauer verfasst ˘ MDS (Minimum Detectable Signal): – 131 dBm (500 Hz BW, Preamp On) demoduliert werden, ist selbstverständ- hat (über infoDIRECT downloadbar). ˘ – 124 dBm (2,4 KHz BW, Preamp On) lich, auch ist ein Synchrondetektor „einge- Der Preis des Perseus liegt bei 900 Euro, er ˘ Input ADC Clipping Level: –4 dBm baut“. Auch DRM ist möglich und durch wird von SSB-Electronic GmbH vertrieben. ˘ – 7 dBm (Preamp On) ˘ Attenuators: 0, 10, 20, 30 dB ˘ RF Preselection Filters Bank: LPF Filter (0-1,7 MHz) ˘ BPF filters (1,7-30 MHz): 0-1.7, 1.7-2.1, 2.1-3.0, 3.0-4.2, 4.2-6.0, 6.0-8.4, 8.4-12.0, 12-17, 17-24, 24-32, OFF (0-40 MHz Wide-Band Mode) ˘ ADC (Analog to Digital Converter): 14 bit, 80 Ms/s with internal dither generator ˘ DDC (Digital Down Converter): FPGA Based (Xilinx’s Spartan IIIE XC3S250E) ˘ PC Interface: High-speed 480 Mbit/s USB2.0 port ˘ Output Sampling Rate: 125 Ks/s, 250 Ks/s, 500 Ks/s ˘ Output Bandwidth: 100/200/400 KHz (– 130 dB Alias Rejection), ˘ Output Signal: 24 bit/sample I-Q pair ˘ Power Supply: + 5 Vdc ± 5 % - 650 mA Steckernetzteil 110/220 V ˘ Gehäuse: Aluminium ˘ 110 x 36 x 185 mm (W x H x L) ˘ Operating Temperature Range: 0-40°C Bild 3 ˘ Frequency Accuracy: ± 1 ppm after calibration

elektronik industrie 1/2 - 2008 97 Impressum 30.01.2008 11:14 Uhr Seite 98

IMPRESSUM

www.elektronik-industrie.de IHRE KONTAKTE: SERVICEwww.all-electronics.de> Redaktion: Telefon: 0 62 21/489-240, Fax: -482 39. Jahrgang Anzeigen: Telefon: 0 62 21/489-363, Fax: -482 ISSN 0174-5522 Abonnement- und Leser-Service: erfolgsmedien für experten *Telefon: 0 180/36 73-124, Fax: -126

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Chefredakteur (jj), sers gekennzeichnete Beiträge stellen nicht unbedingt (Messtechnik, Stromversorgung, Elektromechanik, Leitung Herstellung: Horst Althammer die Meinung der Redaktion dar. Es gelten die allgemeinen CAD/CAE, Sensoren, Boards, Betriebssysteme), Art Director: Jürgen Claus Geschäftsbedingungen für Autorenbeiträge. Tel: 06221/489-260 oder 089/78018827, Layout und Druckvorstufe: JournalMedia GmbH, E-Mail: [email protected] Gruber Straße 46b, 85586 Poing AUSLANDSVERTRETUNGEN Druck: CyPress GmbH, Max-Planck-Str. 13, 97204 Höchberg Dipl.-Ing. Alfred Vollmer, Redakteur (av), Frankreich, Belgien: SL REGIE, Sophie Lallonder, (μP/μC, Speicher, Leistungselektronik, Erscheinungsweise: 10 Ausgaben jährlich 39 rue Lamarck, F-75018 Paris, Programmierbare Logik), Tel: +33/1/53 41 07 55, Fax: +33/1/42 52 20 80, Tel: 089/60668579, Bezugsbedingungen/Bezugspreise 2008 (unverbind- E-Mail: [email protected] E-Mail: [email protected] liche Preisempfehlung): Jahresabonnement (inkl. Großbritannien: Richard H. Thompson Ltd., Versandkosten) Inland € 158,00; Ausland € 167,00. Ein- 38 Addison Avenue, GB-London W11 4QP, Diana Bönning (Assistenz), zelheft € 14, zzgl. Versandkosten. Der Studentenrabatt Tel: +44/20/76 02 10 65, Fax: +44/20/76 02 21 98, Tel: 06221/489-206, beträgt 35 %. Kündigungsfrist: jederzeit mit einer Frist E-Mail: [email protected] E-Mail: [email protected] von 4 Wochen zum Monatsende. Alle Preise verstehen Schweiz, Liechtenstein: interpress Verena sich inkl. MwSt. Loewenthal, Postfach, CH-8267 Berlingen, ANZEIGEN Tel: +41/52/76 13 03 0, Fax: +41/52/76 13 20 0, © Copyright Hüthig GmbH 2008, Heidelberg. E-Mail: [email protected] Anzeigenleitung: Eine Haftung für die Richtigkeit der Veröffentlichung kann USA, Kanada: Detlef Fox, D.A. Fox Advertising Sales, Inc. Britta Dolch, Tel: 06221/489-363, trotz sorgfältiger Prüfung durch die Redaktion, vom Ver- One Penn Plaza 250 West 34th Street, Suite 3600 E-Mail: [email protected] leger und Herausgeber nicht übernommen werden. Die USA - New York, NY 10119, Tel.: +1/212/896/3881 Fax: Zeitschriften, alle in ihr enthaltenen Beiträge und Abbil- +1/212/629/3988, E-Mail: [email protected] Anzeigendisposition: dungen, sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung Angelika Scheffler, Tel: 06221/489-392, außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes Angeschlossen der Informationsgemeinschaft E-Mail: [email protected] ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und straf- zur Feststellung der Verbreitung von Werbeträ- bar. Dies gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Überset- gern (IVW), (Printed in Germany) Sonderdruckservice: zungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Bearbeitung in elektronischen Systemen. Diana Bönning, Tel: 06221/489-206, DATENSCHUTZ: Mit der Annahme des Manuskripts und seiner Veröffent- E-Mail: [email protected] Ihre personenbezogenen Daten werden von uns und lichung in dieser Zeitschrift geht das umfassende, aus- den Unternehmen der Süddeutscher Verlag Medien- schließliche, räumlich, zeitlich und inhaltlich unbeschränk- Zur Zeit gilt die Anzeigenpreisliste Nr. 37 vom 01.10.2007 gruppe, unseren Dienstleistern sowie anderen ausge- te Nutzungsrecht auf den Verlag über. Dies umfasst wählten Unternehmen verarbeitet und genutzt, um Sie insbesondere das Printmediarecht zur Veröffentlichung in VERLAG über interessante Produkte und Dienstleistungen zu Printmedien aller Art sowie entsprechender Vervielfälti- informieren. Wenn Sie dies nicht mehr wünschen, gung und Verbreitung, das Recht zur Bearbeitung, Umge- Hüthig GmbH, schreiben Sie bitte an: [email protected] Im Weiher 10, 69121 Heidelberg staltung und Übersetzung, das Recht zur Nutzung für eige- Tel: 06221/489-0, Fax: 06221/489-482, ne Werbezwecke, das Recht zur elektronischen/digitalen www.huethig.de Verwertung, z.B. Einspeicherung und Bearbeitung in elek- Amtsgericht Mannheim HRB 703044 tronischen Systemen, zur Veröffentlichung in Datennetzen Inhaber und Beteiligungsverhältnisse: (Entsprechend sowie Datenträger jedweder Art, wie z. B. die Darstellung der Bekanntgabepflicht nach dem Gesetz über Geschäftsführung: Sabine Buckley im Rahmen von Internet- und Online-Dienstleistungen, die Presse vom 03. Okt. 1949): Alleingesellschafter: Verlagsleitung: Rainer Simon CD-ROM, CD und DVD und der Datenbanknutzung und Süddeutscher Verlag Hüthig Fachinformationen Vertriebsleitung: Ulrike Endert das Recht, die vorgenannten Nutzungsrechte auf Dritte zu GmbH, München (100%). Leitung Internet-Koordination: Andreas Aho übertragen, d.h. Nachdruckrechte einzuräumen. Die Wie-

Firmenverzeichnis Redaktion / Anzeige A Abacus Deltron GmbH, ETAS, Stuttgart 91 Lauterbach Datentechnik, PEAK- System, Darmstadt 39 Unterhaching 14 EVG Elektro-Vertriebs-Ges. Hofolding 35 PLS, da 37 Acal GmbH, Flein 24 Martens GmbH & Co KG, LeCroy Europe, Heidelberg 55 pls GmbH, Lauta 46 Acam-messelectronic, Mönchengladbach 42, 89 Linear Technology, USA-Milpitas 20 R Rittal, Herborn 30 Stutensee-Blankenloch 53 F Fischer, Lüdenscheid 59 LTW TECHNOLOGY CO.,LTD., RM Components, Schwabach 65 Advantech Europe GmbH, Fujitsu Microelectronics, RC-Shinjuang City 6, 66 RUTRONIK, Ispringen/Pforzheim 19 Feldkirchen 47 NL-Hoofddorp 74 M MeasX GmbH & Co. KG, S Seiko Instruments GmbH, Agilent Technologies, Fujitsu Microelectronics, Mönchengladbach 10 Neu-Isenburg 39 Böblingen 49, 54 Langen 33 MEDEA+, F-Paris 16 Spectra Computersysteme GmbH, ALTIUM Europe GmbH, G GlobTek, USA-Northvale 16 MEDI – Kabelhandels GmbH, Karlsruhe 67 Glyn, Idstein 25 Waldkraiburg 30 Leinfelden-Echterdingen 13 Analog Devices, Göpel, Jena 54 Meilhaus Electronic GmbH, SPECTRUM Systementwicklung, USA-Wilmington, MA 01887 2 gsh-Systemelectronic GmbH, Puchheim 6, 62, 67-82 Großhansdorf 55 Anders Electronics, Malsch 18 München 64 MEN Mikro, Nürnberg 6 SSB Electronic GmbH, Iserlohn 80 ASM, Moosinning 30 H HACKER Datentechnik, Metec Electronic, Müden/Örtze 14 STMicroelectronics GmbH, Avnet, Bad Camberg 14 Bad Breisig 64 MEV Elektronik Service GmbH, Grasbrunn 28 B Beta Layout, Aarbergen 73 HAMEG GmbH, Mainhausen 15, 56 Hilter 38 STROBL GmbH, Ilsfeld-Auenstein 17 Bicker Elektronik, Donauwörth 29 Hartmann Elektronik GmbH, Microchip Technology, Supa Technology Co., Ltd., Franz Binder GmbH + Co., Stuttgart 48 GB-Wokingham. RG41 5TU 43 RC-Taipei City 66 Neckarsulm 42 Hilscher, Hattersheim Microsoft, Unterschleißheim 31 T Tektronix Europe, Brose Fahrzeugteile, Coburg 7 8, 12, 13, 15, 17, 18 MSC-Vertriebs GmbH, Stutensee 8 GB-Bracknell Berks 58 C Channel, Esslingen 3 I IBH softec, Beerfelden 85 MTS Systemtechnik, Mertingen 35 Teledyne Relais, Quickborn 30, 39 Compumess, Unterschleißheim 65 Industrial Computer Source, Murata Elektronik GmbH, Telemeter, Donauwörth 54 Congatec AG, Deggendorf 44 Pulheim 27, 42, 43 Nürnberg 65 Texas Instruments Deutschland, COSMIC Software GmbH, Ineltek, Heidenheim 5 N NATIONAL INSTRUMENTS, Freising 10, 21, 32 Stuttgart 39, 40 Infineon Technologies AG, München 52, 64 Trenew Electronic, CH-Rüti 21 Cypress Semiconductor GmbH, Neubiberg 36 National Semiconductor, Zorneding 78 Infratron GmbH, München 34 Fürstenfeldbruck 11, 19 Tyco Electronics AMP GmbH, D dataTec GmbH Messtechnik, iSYSTEM AG, Schwabhausen 20 NCS Navi Technology Inc., Bensheim 18 Reutlingen 50, 65 K Kontron Embedded RC-Sinsheng 66 U UNITRONIC AG, Düsseldorf 12 Date Exhibition, EDA Modules GmbH, Eching 26 Nova Elektronik GmbH, V Vieweg Verlag, Wiesbaden 43 Exhibitions Ltd, GB-London 30 Kurz, Remshalden 45 Pulheim 12, 57 Y YOKOGAWA Measurement, Digi-Key, USA-Thief River Falls 9 L Laser 2000 GmbH, Wessling 60 O Obtronic, Süßen 10 Herrsching 64 E ELECTRONIC ASSEMBLY, Lattice Semiconductor GmbH, P Panasonic Electric Works, Z Zilog, Inc., USA-San Jose, CA 22 Gräfelfing 87 Hallbergmoos 70 Holzkirchen 8 ZVEI, Frankfurt 14

98 elektronik industrie 12 - 2007 SPEZIAL LED FÜR BELEUCHTUNGSZWECKE

Spezial-Heft „LED” GmbH Semiconductor Bild: Osram

LEDs waren bis vor einigen Jahren nur Indikatoren, heute sind sie so hell, dass sie Glühlampen ersetzen und für Beleuchtungszwecke eingesetzt werden können. Damit wird das Design von Lampen und Scheinwerfern, Taschenlampen, Raumbeleuchtung usw. wesentlich beeinflusst. Mit großflächigen OLEDs kann man Lampen wie Tapeten an der Decke anbringen oder am Autohimmel. Für die Ansteuerung von LEDs und OLEDs kommen DC/DC-Wandler, Schaltreg- ler, Stromregler usw. zum Einsatz, die auf hohe Wirkungsgrade und gutes Regelverhalten getrimmt sind. Das Special LED für Beleuchtungszwecke wird anlässlich der Messe Light+Building in Frank- furt herausgegeben. In diesem Sonderheft werden die LEDs und OLEDs, die Treiberbausteine, die Montage der LEDs, Kühlkörper für LEDs usw. in Fachartikeln ausführlich behandelt. Erscheinungstermin 14.3.08, Damit bietet das Heft einen kompletten Überblick zum Thema LED für Beleuchtungszwecke.

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