Der Weg zur robusten Embedded-Plattform

Bei der Embedded-Geräte-Entwicklung werfen neue Projekte viele Fragen auf: Welchen Weg einschlagen, worauf aufbauen? Diese grundsätzlichen Entscheidungen bestimmen den Erfolg des Produktes. Dabei ist es essentiell, schon vor dem Entwicklungsbeginn alle Kostentreiber und Zeiträuber zu identifizieren.

Ginzinger setzt schon lange auf die Komplettintegration der Hard- und Software für die Produkte seiner Kunden. Ein bewährtes, skalierbares und logisches System vorintegrierter Hard- und Softwarebausteine ermöglicht den raschen Projektstart. (Bild: Ginzinger electronic systems GmbH)

Die Komplexität heutiger Gerätefeatures wird oft unterschätzt. Randthemen wie Lizenzen und Normen werden anfangs selten hinterfragt. Während der Entwicklung explodieren dann aber die Kosten, oft sind es 70 bis 80 Prozent der Gesamtaufwände.

(Bild: Ginzinger electronic systems GmbH)

Drei Wege führen zum Ziel

Um die Komplexität bei Embedded-Projekten in den Griff zu bekommen, ist eine geschickte Auswahl der richtigen Technologie essentiell. Sie muss zweckmäßig und praktikabel sein und mittel- und langfristig unterstützt werden. Dabei kristallisiert sich in den letzten Jahren vor allem Linux als ideales Betriebssystem für Embedded Systeme heraus. Es hat sich in den letzten Jahren stark verbreitet und durch eine breite Palette an Softwarepaketen und Frameworks sehr gut etabliert. Allerdings führen die extreme Flexibilität und Anpassungsfähigkeit von Linux und anderer Open-Source-Software selbst Experten vor schwierige Entscheidungen und zu einer sehr hohen Verantwortung. Grundsätzlich kann man zwischen drei Auswahlansätzen wählen:

1. Die Open-Source-Softwareplattform für das neue Gerät wird komplett selbst entwickelt, konfiguriert und erweitert.
2. Kommerziell erhältliche Software-Distributionen werden eingesetzt, erweitert und punktuell angepasst.
3. Ein externer Komplettanbieter übernimmt die Verantwortung für die gesamte Plattform: Hard- und Software.

Komplette Eigenentwicklung der Plattform

‚Selbst ist der Entwickler‘ lautet hier die Devise. Das bedeutet, bereits vom Linux-Kern weg die eigene Distribution zu erstellen. Building-Tools wie buildroot und Yocto sind dabei hilfreich. Der große Vorteil ist, dass man das komplette System am Ende auswendig kennt und von Grund auf selbst beherrscht. Nicht zu unterschätzen sind die hohen Ressourcen, die benötigt werden. Startet man ‚vom Kernel‘ weg, muss klar sein, dass alle eigenen Anpassungen sehr zeitaufwändig und fehleranfällig sind. Auch obliegt dem Entwickler die Wartung und Pflege des Systems. Themen wie die Integration, sowie die Tests der Treiber, die Verinnerlichung sämtlicher Chip-Konfigurationen, die Prüfung der optimalen Zusammenstellung der einzelnen Pakete zur Distribution, um nur einige Themen zu nennen.

Aufbau auf bestehenden Software-Distributionen

Alternativ zum kompletten Eigenaufbau können bereits existierende Embedded-Betriebssysteme offen und kommerziell verwendet werden, um darauf aufzubauen. Die Basis ist sofort verfügbar, inklusive zahlreicher Funktionen. Dies ist auf den ersten Blick sehr praktisch. Da Distributionen aber meist nicht auf das Endgerät des Kunden abgestimmt sind, muss das System angepasst werden. Unnötige Pakete müssen gestrichen, spezielle Treiber für CAN oder Wireless gesucht werden. Auch die Integration der Hardware, sowie die Tests für das System und die Stabilität müssen selbst durchgeführt werden. Nach erfolgter Implementierung der Funktionen und der Anbindung an die Hardware geht es weiter: Ist die Hardwareplattform fertig, beginnt die Wartung. Vor allem bei vernetzten Geräten spielen dann Themen wie Security eine wichtige Rolle, um z.B. Cyberattacken auf das Kundenprodukt zu verhindern. Ist das Gerät nach (idealerweise) etlichen Jahren am Ende seines Produktlebens angekommen, lautet der nächste Punkt auf der To-do-Liste Migration auf die nächste Gerätegeneration.

Einen Komplettanbieter für die ganze Plattform finden

Schließlich gibt es noch die Möglichkeit, externe Dienstleister als Komplettanbieter mit der Entwicklung und Betreuung der ganzen Hard- und Softwareplattform zu beauftragen. Diese kümmern sich (im Idealfall über den ganzen Produktlebenszyklus hinweg) um ein zuverlässiges Grundgerüst. Dies macht vor allem dann Sinn, wenn man sich als Gerätehersteller nicht in den umfangreichen Details der Hard- und Softwareintegration verlieren möchte. Man kann auf ein fertiges und funktionierendes Fundament aufbauen. Der größte Vorteil liegt auf der Hand: Die Konzentration auf die wichtigste Aufgabe, den Nutzen für den Kunden.

Die richtigen Fragen stellen

Egal, für welche Variante man sich als Entwickler am Ende entscheidet, die wichtigsten Fragen, die man sich vor dem Projektstart stellen muss, lauten:

1. Mit welchem Know-how stiften wir Nutzen für den Kunden und verdienen Geld?
2. Wie viel Ressourcen bleiben für die Entwicklung der Kernanwendung?
3. Welcher Weg ist der günstigste?
4. Wie minimiere ich das eigene Risiko?
5. Wie komme ich rasch zu einem marktfähigen Produkt?

Whitepaper als Wegweiser

Hilfestellung zu diesen Fragen bietet Ginzinger Electronic Systems mit seinem neuen Whitepaper zum Thema ‚Ihr Weg zur robusten Embedded-Plattform‘. Es bietet Unterstützung bei der Auswahl der richtigen Technologie im Spannungsfeld zwischen Gerätevernetzung, Usability, Gesetzgebung und Lizenzregelung.