Von
Martin Podolszki
Martin Podolszki ist Field Application Engineer bei PHYTEC und erster Ansprechpartner rund um PHYTEC Hardware und technischen Support.
Agiles Entwickeln ist längst Standard und das gilt für Hardware ganz genau so wie für Software. Vorbei also die Zeiten, in denen Design und Entwicklung viele Monate oder gar Jahre gedauert haben, bis der erste Prototyp entstanden ist – und dann im schlimmsten Fall gezeigt hat, dass eine gewünschte Funktionalität so überhaupt nicht realisiert werden kann oder der gewählte Prozessor die Anforderungen nicht erfüllt.
Die Herausforderung heute: Aus der Vielzahl an Optionen für das Rapid Prototyping die passende auswählen. Wir zeigen Ihnen, was Sie dabei beachten sollten, damit Sie schnell und einfach zum optimalen Entwicklungskit und Prototyp Ihrer Elektronik kommen. Und wie Sie darüber vielleicht auch direkt den passenden Lieferanten für Ihr Embedded System finden.
Kostengünstig und schnell verfügbar, eine große Entwickler-Community und entsprechend viele, oft frei verfügbare Ressourcen und Dokumentationen: Maker-Boards wie den „Klassiker“ Raspberry Pi gibt es in großer Auswahl und unzähligen Varianten.
So ein schnell zusammengestecktes Funktionsmuster ist oft das erste Ergebnis einer zündenden Idee und passt damit gut in die frühe, experimentelle Phase eines Projekts. Längst hat der Raspberry Pi seinen ursprünglichen Einsatz in Universitäten und Schulen hinter sich gelassen und wird sogar in industriellen Serienprodukten eingesetzt.
In der weiteren Entwicklung hin zum Serienprodukt zeigt sich dann jedoch oft: hier sind Eigenschaften gefordert, die Maker-Boards nicht erfüllen können. Das reicht von generellen Anforderungen an industrielle Serienprodukte in Bezug auf Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen, Vibration und Schock bis hin zu Langzeitverfügbarkeit und Software-Eigenschaften, zum Beispiel für das einfache Ausspielen von Updates oder die Pflege von Produktvarianten.
Der Weg über Rapid Prototyping mit Maker-Boards zum industrietauglichen Serienprodukt ist dennoch möglich. Viele Embedded Hersteller und Entwicklungsdienstleister unterstützen ihre Kunden bei der Überführung von Laboraufbauten zur Serientauglichkeit.
Eine Alternative zu diesem Weg über Community-Boards ist das Rapid Prototyping direkt mit Embedded Entwicklungskits. Diese sind für zahlreiche Prozessorplattformen erhältlich. Im besten Fall basieren sie auf industrietauglichen Komponenten oder sind sogar für den Serieneinsatz konzipiert und vorgesehen. Dann können nicht nur Leistungsfähigkeit und Funktionalität überprüft werden, sondern auch die Qualität von Design und Herstellung kann mit dem Prototypen-Board evaluiert werden.
Im besten Fall lässt sich der Single-Board-Computer direkt für das eigene Projekt einsetzen oder mit minimalen Änderungen an die eigenen Anforderungen anpassen. Solche seriennahen Entwicklungskits können Entwicklungszeit und Kosten erheblich reduzieren. Um das zu erreichen, sollten einige Aspekte beachtet werden.
Embedded Hardware Lösungen ausprobieren und Applikation evaluieren
Haben Sie bereits einen Wunschprozessor für Ihre Embedded Elektronik? Welche Prozessoren kommen in Frage und bieten sie die gewünschten Features für Ihre nächste Produktgeneration oder Ihre Neuentwicklung? Werden alle benötigten Schnittstellen unterstützt – und sind diese im besten Fall auch auf dem Entwicklungskit ausgebaut und von der Software unterstützt?
Das ermöglicht einen direkten Einstieg in die Applikations-Entwicklung und verkürzt die Zeit zur Serienreife zusätzlich. Oft lohnt es sich bei der Auswahl des Prozessors auch zu prüfen, inwiefern vorhandene Software weiter genutzt oder angepasst werden kann.
Haben Sie die Auswahl der Prozessoren eingegrenzt, lohnt sich auch ein Blick auf dessen Varianten und ob diese jeweils als Kit verfügbar sind. So können Sie direkt die von Ihnen favorisierte Ausbaustufe testen und erkennen, ob die Rechenleistung Ihren Anforderungen entspricht.
Die große Community ist ein Hauptgrund für die Beliebtheit von Maker-Boards – für viele Themen und Fragen gibt es online bereits passende Antworten. Vergleichen Sie für Ihr gewünschtes Development-Board, ob das hier ebenfalls gilt. Gibt es eine Dokumentation für Start-up und Einrichtung? Welchen Support leistet der Hersteller?
Phytec liefert zum Beispiel alle Development Kits mit einem QuickStart-Guide und Schritt-für-Schritt-Anleitungen für die einfache Inbetriebnahme. Außerdem steht der First-Level-Support im Rahmen der Inbetriebnahme-Garantie kostenlos für Fragen und Unterstützung zur Verfügung.
Neben der grundsätzlichen Ausstattung des Kits in Bezug auf Hardware und Software sollte auch der enthaltene Support eine Rolle bei der Entscheidung spielen. Oftmals werden dafür unterschiedliche Pakete angeboten, die so eine Anpassung an unterschiedliche Anforderungen ermöglichen.
Viele Funktionalitäten von Embedded Systemen sind ähnlich und häufig kommen Standard-Schnittstellen zum Einsatz. Den Unterschied machen oft Details aus – und nicht zuletzt sind es häufig besondere Funktionen, mit denen sich das Embedded System – und damit auch Ihr Produkt – vom Wettbewerb unterscheidet.
Die Lösung reicht von Development-Kits mit Steckleisten und Erweiterungs-Bussen über fertige Adapterplatinen für spezielle Funktionalitäten bis hin zur Integration kundenspezifischer Schaltungen und damit der individuellen Anpassung von Development-Kits.
Mit der individuellen Anpassung des Entwicklungskits kommen Sie Ihrer Serienhardware schon mit dem Funktionsmuster sehr nahe. Ein zusätzlicher Blick lohnt sich auf die Software: Erhalte ich das Development-Kit lediglich mit einem standard Board-Support-Package des Prozessorherstellers oder werden die Schnittstellen und Funktionen des Basisboards bereits komplett unterstützt?
Eine Besonderheit sind dabei Entwicklungskits, die bereits angepasste BSPs und umfassende Software als Beispielanwendungen oder Basis für eigene Applikationsentwicklungen enthalten – zum Beispiel für Funktionen wie Embedded Vision, Sprachsteuerung, Update- und Device-Management, umfassende Security-Funktionen oder AI-Unterstützung.
Last but not least spielen auch Verfügbarkeit und – weniger vordergründig – der Preis eine Rolle bei der Auswahl des passenden Embedded Development-Boards. Für einen schnellstmöglichen Start in die Entwicklung empfiehlt sich zu prüfen, ob Kits generell als Lagerware verfügbar sind und wie schnell der Versand in der Regel erfolgt. Checken Sie bei der Gelegenheit am besten auch, welche Zeit Sie zusätzlich für individuelle Anpassungen einplanen müssen – zum Beispiel für die Integration eines Displays oder Änderungen am Pinout.
Gleichzeitig sollte sichergestellt sein, dass das Kit und insbesondere der Prozessor langzeitverfügbar sind, um den Ansprüchen an industrielle Serienprodukte zu genügen. Achtet ein Embedded Hersteller auch für alle anderen Komponenten auf zuverlässige, langfristige Verfügbarkeit und Industriequalität, kann ihm diese Kompetenz auch für Serienprodukte unterstellt werden. Das gilt insbesondere, je näher der Prototyp an der finalen Elektronik ist – oft überschneiden sich die verwendeten Bauteile.
Der Preis des Kits relativiert sich schnell, wenn durch die Vorleistungen des Entwicklers in Bezug auf Hardware und Software, gute Dokumentation und Support Zeit auf dem Weg zur Marktreife eingespart werden kann. Er sollte deshalb bei der Entscheidung für- oder gegen ein Entwicklungskit nicht im Vordergrund stehen.
Diese Fragen und Faktoren helfen bei der Suche und Auswahl eines embedded Prozessorboards.
Phytec bietet passende Entwicklungskits für modernste Prozessoren wie die NXP i.MX 8-Serie, die neuesten Texas Instruments AM68x, AM64x und AM62x sowie mit weiteren Plattformen. Sie zeichnen sich aus durch Optimierung für industriellen Einsatz, angepasste Board-Support-Packages und Software sowie durch spezielle Varianten für AI-Integration, Embedded Vision, Security und Devicemanagement.
Mit dem PHYTEC Migration Guide auf der Überholspur in die nächste Produktgeneration