Safety & Security
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
06 23. März 2021 8,00 € Organ der Elektronik SAFETY & SECURITY Mit den richtigen Tools und Testmethoden zu besserer Software Sensoren-Highlights für die Medizintechnik und den Bereich Automotive Digi-Key_9-6_Mill_DE_Snipe_EK_22_20.pdf;S: 1;Format:(55.00 x 55.00 mm);12.Oct 2020 09:55:57 NEU Jetzt 28 Seiten als Heft im Heft! EDITORIAL DER BLICK AUFS GANZE „Was haben Sie schon Neues oder Interessantes gesehen?“ – Diese Frage wird mir oft auf Messen gestellt. Auf der embedded world DIGITAL, die Anfang März statt- fand, war vieles anders als bisher, aber sie bleibt auch in Pandemiezeiten ein Branchentreff, der Trends und Entwicklungsrichtungen aufzeigte. Die Embedded-Branche war in den vergangenen Jahren von Schlagworten geprägt, die gut klingen und von denen sich auch alle einig sind, dass sie die Entwicklung kennzeichnen, aber dennoch waren es Inseln, die wenig Verbindung miteinander hatten: Hardwarehersteller setzen auf Edge Computing, die Soft- werker machen DevOps, die Tool-Hersteller verlagern ihre Angebote mehr und mehr in die Cloud, Betriebssysteme werden virtualisiert, Analysten und Wissen- schaftler prophezeien eine Welt autonomer, intelligenter und adaptiver Systeme. Die embedded world mit ihren zahlreichen Ausstellerforen, Roundtables und den zehn Conference-Tracks hat diese Bestandteile zu einem Gesamtbild zusammen- gefügt und wer die Zeit hatte, etwas intensiver in die verschiedenen Angebote reinzuhören, konnte einen recht guten Überblick gewinnen, wie die smarten Ökosysteme der Zukunft aussehen, was sie können, aber auch, was noch Aufgabe der Forschung ist. Die noch anhaltende Phase der Zentralisierung durch Cloud Computing hat die IT-Branche weitaus stärker erfasst als die Embedded-Branche. Erst jetzt, wo Server- Rechenleistung auch am Rand des Netzwerks entsteht (S. 13) und Mikrocontroller mit dedizierten KI-Beschleunigern einzelne Geräte „smart“ machen, treibt dies die Vernetzung auch bei den Embedded-Geräten voran. Das Internet of Things besteht aus vielen Inseln und Zweigen mit ihren eigenen Technologien, die nicht direkt miteinander kommunizieren. Da wird die Cloud als Bindeglied benötigt, das alle Daten zusammenführt und daraus Informationen extrahiert. KI- und ML-Technologie werden produktiv vor allem in der industriellen Bildver- arbeitung eingesetzt. Bei allen sicherheitskritischen Anwendungen hingegen ist es noch ein weiter Weg bis zum Einsatz in der Praxis, denn wie man ein adaptives, selbstlernendes System mit Zertifizierung zusammenbringt, ist ein bisher ungelöstes Problem. Allerdings konnte man auf der embedded world auch recht anschaulich den Nutzen solch adaptiver Systeme erleben und wie sich dadurch Produkte opti- mieren und an neue Rahmenbedingungen oder an das Kundenverhalten anpassen lassen. „Develop once, deploy forever is over“, so sagte es Wind-River-CEO Kevin Dallas plakativ. Klingt einfach, wird in der Praxis aber noch auf einige Hürden für die Umsetzung stoßen. Genug Stoff also für die nächsten embedded „worlds“. JOACHIM KROLL Chefredakteur [email protected] 06.2021 Elektronik 3 INHALT 11 16 60 64 EDITORIAL GMM-NEWS 3 Der Blick aufs Ganze 15 Bis 30. April Bewerbungen einreichen: GMM-Preis und Alfred-Kuhlenkamp-Preis der GMM IMPULSE ENTWICKLUNGSTOOLS 6 Softwareentwicklung: Updates over-the-air für Embedded-IoT-Geräte 16 Fehler in Änderungen vermeiden: 8 Debugging komplexer Multicore-Controller: Regressionstests von Softwarecode UDE 2021 vereinfacht Testen und Debuggen 20 Automatisiertes Testen von Embedded-Software: 10 LED-Beleuchtung: Testfallgüte problemlos prüfen Kundenspezifisches Lichtfasersystem ausgebaut 25 Interview mit Ravi Subramanian, Siemens EDA: 11 EU-Projekt Graphene Flagship: Hardware ist wertvoll – und profitabel Graphen in die Halbleiterfertigung integrieren 13 COM-HPC: Standard für Computermodule offiziell SAFETY & SECURITY ratifiziert 14 Kombination aus SOM und SBC: 57 Schutz für vernetzte Maschinen: Technik als Tresor Computermodule – neu gedacht 60 Zertifizieren von Systemen: Mit dem richtigen Tool zum Erfolg 4 Elektronik 06.2021 INHALT 20 70 SENSORIK 64 Wearables und Medizintechnik: Vitalparameter erfassen 70 Funktionsweise und Anwendungsgebiete von VCSEL: Alternative zur IR-LED 76 Halleffekt-Halbleiter: Graphen im ersten Großeinsatz VORSCHAU 79 Ausblick: Elektronik 07/2021, Termine und mehr 75 Impressum, Inserenten Ab Seite 27 als Heft im Heft! 06.2021 Elektronik IMPULSE SOFTWAREENTWICKLUNG UPDATES OVER-THE-AIR FÜR EMBEDDED IOT-GERÄTE Die Software von IoT-Geräten ist oftmals noch mit versteckten Fehlern behaftet. Mit Over-the- Air-Updates ergeben sich jedoch Möglichkeiten für Entwickler, Bugs frühzeitig zu eliminieren. Von Dr. Johan Kraft Over-the-Air (OTA)-Updates sind einfach OTA-Update lässt sich zwar das Problem Bugs neu und relevant sind und die Ent- auszuführen: Download und Installation im Feld lösen, jedoch benötigen Entwick- wickler anschließend darüber informie- erfolgen oft unbemerkt im Hintergrund. ler zusätzlich eine Art Rückmeldesystem, ren. Ist das geschehen, gilt es, die ak- Zusammen mit Software-Tracing, las- um überhaupt von Fehlern in den ausge- tualisierte Software per OTA-Update an sen sich mit OTA-Updates Qualität und lieferten Produkten zu erfahren – und das alle Geräte zu verteilen. Zuverlässigkeit von Embedded-IoT-Sys- möglichst zügig. Beim Entwickeln von Seinen Anfang nimmt der Informations- temen verbessern. Denn trotz aller Mü- Mobile- und Cloud-Anwendungen ist die fluss im Fehlerbehandlungscode des hen der Entwickler weisen die Systeme Vorgehensweise schon längst Standard IoT-Geräts, beispielsweise in den bereits oft noch Bugs auf. Beim Programmieren (DevOps), ab sofort kommt sie ebenso für existierenden Sanity Checks und Fault entstehen pro 1.000 Codezeilen durch- die Embedded-Entwicklung in Betracht. Exception Handlern. Mithilfe eines Soft- schnittlich 120 Bugs, wovon ungefähr wareagenten werden Firmware-Proble- fünf Prozent, also etwa sechs Bugs pro EFFIZIENZ DES CODES me als Warnung in den Cloud-Account 1.000 Codezeilen, bis zum Ausliefern ENTSCHEIDEND eines Kunden hochgeladen. Ein solcher nicht behoben werden. Alert kann neben der eigentlichen Feh- Entwickler sollten sich aber nicht darauf Entscheidend für das Aufdecken und Lö- lermeldung ebenso Zusatzinformatio- verlassen, dass Anwender die Fehler sen von Fehlern ist ein Zusammenspiel nen umfassen, die für das betreffende melden. Zumal Benutzerantworten meist zwischen Software-Tracing, Cloud-Ma- Problem relevant sind – zum Beispiel eher vage sind und kaum zum Behe- nagement und OTA-Updates. In einem Softwarezustandsvariablen und Inhalte ben beitragen. Noch schwerer wiegen System, das ohnehin von Ressourcen- von Hardwareregistern. Abhängig da- die Fakten, wenn es nicht um Tausen- verknappung geprägt ist, muss der Tra- von, wie gravierend der Fehler ist, wird de, sondern um Millionen von Geräten cing-Code möglichst effizient sein. Ei- der Alert entweder sofort oder nach ei- geht. Außerdem treten die unentdeck- nerseits muss die Cloud sicher und nem Neustart des Geräts hochgeladen, ten Bugs meist nicht sofort auf, sondern transparent angebunden sein, anderer- sobald die Verbindung zur Cloud wie- bereiten lediglich unter ganz bestimmten seits sind die richtigen Daten zu übertra- derhergestellt ist (Bild). Bestandteil der Bedingungen Probleme. Andernfalls hät- gen. So können Entwickler Fehler schnell Warnung kann ebenso ein automatisch ten Entwickler sie bereits vor dem Aus- und einfach beheben. Der Cloud-Dienst aufgezeichneter Trace der jüngsten Soft- liefern der Produkte gefunden. Mit einem muss also zunächst feststellen, welche wareereignisse im Gerät sein. Hierin sind Bild. Sobald die Verbindung zur Cloud hergestellt ist, wird der Alarm entweder sofort oder nach Neustart des Ge- räts hochgeladen – abhängig davon, wie gravierend der Fehler ist. (Bild: Percepio) 6 Elektronik 06.2021 IMPULSE Detailangaben zum Fehler selbst sowie Fehler informiert, können sie auf die mithilfe von automatischen Benachrich- zum Kontext enthalten. Warnmeldung und Traces zugreifen. tigungen der Entwickler beschleunigt. Dabei kommt es entscheidend auf die Ein solches System muss skalierbar, Codeeffizienz an, um möglichst wenig DATENSCHUTZ HAT VORRANG sicher und für die Entwickler transparent Speicher für den Trace in Anspruch zu sein. Einmal eingerichtet, informiert es nehmen. Wichtig ist eine solche Effi zienz Hierbei hat der Datenschutz eine hohe Entwickler umgehend beim ersten Auf- aus zwei Gründen: Erstens reduziert Priorität. Zum Beispiel darf ein Software- treten eines Fehlers. Zu dem Zeitpunkt sich beim Zusammenstellen hinreichend Trace niemals den Cloud-Account des wurde es vom Anwender oft noch nicht langer Traces die Uploadzeit auf Bruch- Kunden verlassen. Für das Verarbeiten in einmal bemerkt. Anschließend kön- teile einer Sekunde. Zweitens werden die der Cloud, welches ein externer Cloud- nen die Entwickler dann die Vorteile der Cloud-Kosten für das Entgegennehmen Dienst übernehmen kann, wird lediglich OTA-Updates nutzen, um ihr Produkt und Abspeichern der Alerts minimiert. Es eine anonyme Signatur der Alarmmel- zügig zu verbessern. TS ist die Codeeffizienz, die den Einsatz der dung benötigt. Eine solche Information Trace-Technik im Feld, selbst in kleinen lässt sich vollkommen transparent, kon- IoT-Geräten erlaubt. figurierbar und für sich genommen be- DR. JOHAN Der Softwareagent lädt Warnmeldun- deutungslos gestalten. Kommunikation KRAFT gen in die Cloud des Kunden hoch. Sie und Speichern handhabt die bestehen- ist so konfiguriert, dass sie Alerts spei- de IoT-Entwicklungsplattform,