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Entwurf eingebetteter Systeme

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Proseminar Technische Informatik Sommersemester 2002 Marc Halfmann. Entwurf eingebetteter Systeme. Strategien zum effizienten Systementwurf. Gliederung. Übersicht über eingebettete Systeme Was sind eingebettete Systeme Einsatzbereiche eingebetteter Systeme

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Presentation Transcript

  1. Proseminar Technische InformatikSommersemester 2002Marc Halfmann Entwurf eingebetteter Systeme Strategien zum effizienten Systementwurf

  2. Gliederung • Übersicht über eingebettete Systeme • Was sind eingebettete Systeme • Einsatzbereiche eingebetteter Systeme • Anforderungen an eingebettete Systeme • Designstrategien • klassischer, sequentieller Ansatz • HW/SW-Co-Design • Rapid Protoyping • Emulation • SPYDER-System • Zusammenfassung

  3. Was sind eingebettete Systeme? Definition : Unter eingebetteten Systemen versteht man ein (Mikro-) Computersystem, das in ein technisches System „eingebettet“ ist, das selbst nicht als Computer erscheint, z.B. CD-Player, Navigationssystem in PKW‘s etc.. Quelle: IDA Technische Universität Branschweig

  4. 200 150 100 50 0 Einsatzbereiche Eingebetter Systeme • Automobil • Motorkontrolle • Airbag • ABS/ASS/ESP etc. • Getriebekontrolle • Entertainment • Klimaanlage • Autotelefon • Diebstahl-sicherung • Navigation • Pers. Nutzung • Chipcard • Pieper • Handy • Entertainment • PDA • Palmtop etc. • Uhr • Büro • Telefon • Eingangskontrolle • Faxgerät • Computer • Kopierer • Laserdrucker • Farbdrucker • TV • Videoausstattung • Heimbereich • Haushaltsgeräte • Lautsprecher • Telefon • Alarmanlage • Anrufbeantworter • Faxgerät • PC • Stereo • TV • Video • Videospiele • Musikinstrumente • Rauchmelder Anzahl MICROCONTROLLER pro Person Büro Automobil Heimbereich Pers. Nutzung 1970 1980 1990 1995 2000 2005 Quelle: Prof. Rosenstiel

  5. Anforderungen an eingebettete Systeme • Hohe Ausfallsicherheit • kurze Reaktionszeiten • vorgegebene technische Randbedingungen und Schnittstellen • niedrige Entwicklungs-/Produktionskosten • Entwurfseffizienz • geringer Leistungsverbrauch

  6. Designstrategien • Klassischer, sequentieller Ansatz • Hardware / Software-Co-Design • Rapid Prototyping • Emulation

  7. Partitionierung in Hard-/Software HW-Architektur Implementierung SW-Architektur Implementierung Integration & Test Klassischer Ansatz (sequentiell) Spezifikation Entwicklungs- verzögerung (design delay)

  8. Ändern der Partitionierung HW/SW-Partitionierung Softwaresynthese Interface Hardwaresynthese System-Integration HW/SW-Co-Design Formelle Systemspezifikation

  9. Nachteile

  10. Rapid Prototyping • Schnelles Fertigen von Prototypen bereits in der Planungsphase • Verkürzung der Entwicklungszeiten • Schneller Markteintritt • Schnell in realer Einsatzumgebung

  11. Emulation Definition: Spezialfall der Simulation, bei der das Verhalten einer Maschine durch eine andere Maschine komplett nachgebildet wird.

  12. Anfängliche Partitionierung und Vorauswahl Stufe 1: Abschätzung Hardware Partition Stufe 2: Emulation Stufe 2: Emulation Software Partition Bestanden ? Bestanden? Nein Nein Ja Systemintegration Ja Systemtest Funktionelle Spezifikation

  13. Anfängliche Partitionierung und Vorauswahl Stufe 1: Abschätzung Ja Systemintegration Ja Systemtest Funktionelle Spezifikation SPYDER-VIRTEX-X2 SPYDER-CORE-P2 Nein

  14. SPYDER-System P C I Spyder-Virtex-X2E

  15. Configuration- Flash for Standalone mode 2M x 8 86 SSRAM 256k x 32 or/and SDRAM 4M x 32 SSRAM 256k x 32 or/and SDRAM 4M x 32 Spyder-Virtex-X2E arbiter Programmable User Clock (Clock Stop & Single Step) external FPGA configuration header CPLD XC95288xl Xilinx-VirtexE- FPGA I PCI-interface XCV400or XCV1000 or XCV1000E or XCV2000E microcontroller PCI - SLOT 30 PLX-PCI9054 86 32 II BGA 560 extension header I and II high density logic analyzer connectors JTAG (Chip-Scope)

  16. Anfängliche Partitionierung und Vorauswahl Stufe 1: Abschätzung Ja Systemintegration Ja Systemtest Funktionelle Spezifikation SPYDER-VIRTEX-X2 SPYDER-CORE-P2 Nein

  17. SPYDER-System: Integration

  18. Zusammenfassung • Überblick über eingebettete Systeme • verschiedene Designstrategien • Beispiel für Entwicklungsumgebung

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