Čas pro inovace? Získejte jej s deskou RDK4

Čas a energie jsou vzácné a také omezené zdroje, které je zapotřebí velmi efektivně využívat. Stejně důležitý zde ale bude i návrh řešení, jak uplatnit aplikace co nejrychleji na trhu, resp. je zavést do sériové výroby.

Vývojové kity poskytují ve zmíněném procesu obrovskou výhodu, protože umí přípravnou fázi výrazně zkrátit. Zejména v případě trhů či firem, které musí kromě nedostatku „talentů“, dostupnosti součástek nebo udržitelnosti rovněž řešit přesně dané certifikace, jako např. v automobilovém sektoru, se mohou vývojové desky stát něčím, co skutečně mění celou situaci. Andreas Heder, Field Application Engineer ze společnosti Rutronik, vysvětluje, proč se nový RDK4 od broadline distributora, jakým je Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH, stává optimálním řešením pro vývojová oddělení OEM či Tier-1 v automobilovém průmyslu.

Nejnovější základní deska vyvinutá divizí Rutronik System Solutions je založena na čipu PSoC™ 4100S Max firmy Infineon, který bude tento podzim k dispozici jako samostatná součástka. RDK4 se tak aktuálně stává celosvětově jediným vývojovým kitem, který zmíněný mikrokontrolér používá. Vedle mikrokontroléru s certifikací pro automobilový průmysl najdou vývojáři v rámci nejmenšího možného prostoru na RDK4 též i SBC (system base chip), včetně nejdůležitějších „automotive“ rozhraní, jakými jsou CAN-FD a LIN. V praxi to znamená, že řadu důležitých součástek k vývoji jednotek pro řízení motoru máme již přímo k dispozici na kompaktní desce, takže drtivou většinu aplikací lze v této oblasti zrealizovat a důkladně i vyzkoušet, aniž by bylo nutné objednávat či dále osazovat samotný hardware. Rutronik System Solutions tak pro vývojáře zajišťuje výraznou úsporu času, který mohou využít při jiných nových úkolech. Především pro účely analýzy proveditelnosti poskytuje RDK4 efektivnější řešení.

Mikrokontrolér a SBC: jedinečné spojení v řadách vývojových desek

Vývojáři v Rutronik System Solutions zapracovali kromě mikrokontroléru i čip SBC v podobě OPTIREG™ Mid-Range+ od Infineon, který je klíčový pro napájecí zdroje s automotive kvalifikací průmyslu (High Voltage Input/Output), protože mikrokontrolér by to sám o sobě nemusel zvládnout. Taková kombinace na jediné desce bude i jednou z unikátních předností RDK4. Speciálně se přitom zaměřuje na vývojáře z automobilového prostředí, protože téměř v každém projektu je vedle mikrokontroléru použit také nějaký druh čipu SBC. Výrobci vývojářům obvykle nabízí separátní kity pro SBC a mikrokontrolér, ale nikdy pro oba prvky společně.

Netrpělivě očekávaná možnost pracovat až do 42 V

Elektrické systémy ve vozidlech obvykle používají 12 V či 24 V (nákladní automobily), ovšem napěťové špičky zde mohou být mnohem větší, a to zejména při zapínání či vypínání. Abychom u daného systému zajistili funkčnost a také bezpečnost, musí být odolný proti krátkodobému zvýšení provozního napětí. Deska RDK4 byla proto navržena tak, aby analogové vstupy mohly nejen ustát, ale i změřit napětí až do 42 V – to vše bez potřeby dodatečného hardwaru. Samotný mikrokontrolér je pak standardně napájený 5V zdrojem.

Povinná úspora energie? Ne na úkor bezpečnosti

Jedním z opakujících se problémů při vývoji systémů určených pro vozidla bude rostoucí složitost, a tudíž i počet řídicích jednotek, které mnohdy zůstávají trvale připojené k napájecímu zdroji. Moderní automobily sice běžně disponují duálními bateriovými systémy, ve kterých dodatečné požadavky zákazníků či různých zátěží na napájení řeší pomocné články, nicméně s rozmachem aplikací zajišťujících bezpečnost i pohodlí se zvyšuje i počet zákazníků, kteří je budou využívat. Vozidlo lze samozřejmě zcela „vypnout“, ale to by nebylo v některých případech účelné. Třeba řídicí jednotky pro alarmy musí být v pohotovostním režimu právě v době, kdy vozidlo parkuje. Na druhou stranu ale nepotřebují být zapnuté trvale a odebírat přitom spoustu energie.

Abychom v takovém případě zamezili bezděčnému vybíjení baterie při parkování vozidla, máme zde jasné požadavky a také směrnice ohledně spotřeby řídicích jednotek v režimu standby. V případě RDK4 pak mohou vývojová oddělení výrazně zkrátit proces výběru součástek na základě jejich spotřeby energie. Díky propojkám lze navíc změřit výkonovou spotřebu na úrovni systému či dílčího subsystému, jako je pouze mikrokontrolér, a přesně zjistit, jak moc energie si daná aplikace či součástka žádá a také ve kterém režimu.

Maximální úroveň odběru v mikroampérech je definována v každé specifikaci pro ECU, takže OEM stojí v automobilovém průmyslu před naléhavou potřebou nalézt řešení, která vzájemně skloubí komfort, bezpečnost a také energetickou účinnost, aniž by ve vozidlech zbytečně zkracovaly životnost baterií. Díky možnosti selektivního měření proudu pak deska RDK4 podporuje dodržování mezních úrovní během přípravné fáze vývoje.

Bezpečné spouštění a také vypínání díky SBC

Napájecí zdroj na desce RDK4 (s automotive kvalifikací), který je integrován s využitím čipu SBC, zajišťuje, že mikrokontrolér bude správně zapínán a také vypínán. Taková součástka je obzvláště důležitá, protože v okamžiku, kdy vozidlo startuje, klesá napětí v palubní síti. Pokud by zmíněný prvek chyběl, mikrokontrolér by se mohl v případě pochybností sporadicky zapínat a také vypínat. V nejhorším případě to pak může znamenat i závažné selhání celého systému. Pokaždé je proto nutné zajistit, aby při dosažení určitého napětí došlo ke spolehlivému zapnutí mikrokontroléru, resp. jeho vypnutí, to když napětí klesne pod stanovenou hladinu.

Praktické řešení hardwaru i softwaru, které šetří čas

Vývojový proces často začíná volbou mikrokontroléru, přičemž vývojáři hardwaru dále pokračují návrhem vlastní desky. V závislosti na dostupnosti potřebných součástek to může trvat i několik měsíců – tedy dobu, kdy vývojáři softwaru musí vyčkávat. Ledaže by sáhli po deskách, jako je RDK4, a záležitosti spojené s programováním a také testy řešili souběžně. Výhodou je, že jakmile hardwarové oddělení skončí s vývojem, lze danou aplikaci prakticky bez přerušení dotáhnout do konce, protože software, samozřejmě až na drobné úpravy, již může být rovněž připravený.

Aby bylo možné pro vývojáře softwaru zajistit nejlepší možnou podporu, je deska RDK4, podobně jako i další základní a adaptérové desky od Rutronik System Solutions, integrována do vývojového prostředí ModusToolBox^TM od Infineon, které obsahuje celou řadu vývojových nástrojů, knihoven či balíčků (embedded runtime asset) pro mikrokontroléry Infineon, stejně jako vývojové kity. Díky sadě Board Support Package, kterou Rutronik System Solutions dodává společně se základní deskou, vývojáři zase obdrží úplný popis, včetně dokumentace (návrhové soubory pro PCB, rozpiska součástek), definující desku společně se všemi vstupy a výstupy po hardwarové stránce. Okamžitě je například jasné, ke kterému vývodu máme přiřadit aktuálně vedené rozhraní. Časově náročné studium dokumentace a schémat již není zapotřebí. Rozhraní CAN lze třeba aktivovat pouhým jedním kliknutím.

Základní deska je rovněž vhodná pro další běžná vývojová prostředí se zaměřením na aplikace pro automobilový průmysl, jako je Adobe AIR nebo Keil Microvision Compiler a Visual Studio Code. Ukázky softwaru od Rutronik System Solutions jsou kromě toho řešeny ve stylu Open Source a máme je zdarma k dispozici.

Nadešel čas pro inovace

Jedním z cílů, které si v Rutronik System Solutions vytyčili, je podpora vývojářů firmwaru a také hardwaru během přípravné fáze s použitím vlastních desek (základní, adaptérové), takže lze zkrátit dobu pro uvedení nových aplikací na trh.

S deskou RDK4 jde Rutronik System Solutions stejnou cestou. V oblasti vývoje řídicích jednotek motorů pro automobilový průmysl zmíněná základní deska pomůže dostat aplikace na trh mnohem rychleji, takže vývojáři (OEM) se již nemusí trápit s návrhem svého vlastního hardwaru. Jak je to možné? Mimo jiné i díky kombinaci nejmodernějších součástek na nejmenším možném prostoru. Z důvodu snižování časové náročnosti přípravné fáze vývoje lze nyní uvolnit i kapacity a vytvořit prostor k rozvoji dalších inovací.