Direkter Einstieg in die FPGA Evaluierung Interview mit Dr. Harald Schmidts, Director Global Engineering bei Kontron

Direkter Einstieg in die FPGA Evaluierung
Interview mit Dr. Harald Schmidts, Director Global Engineering bei Kontron

Bis vor kurzem gab es auf Bauteilebene kein Standardlösungsangebot, das FPGA und x86er vorintegriert in Kombination angeboten hatte. Es war also immer ein kundenspezifisches Design erforderlich. Das hat sich mit der Verfügbarkeit der neuen Intel E6x5C Serie, die Intel Atom Prozessor und Altera FPGA auf einem Multichip-Modul integriert, geändert. Das Tandem aus Intel Atom Processor und Altera FPFA ist von Kontron sowohl vorintegriert auf einem kompakten und standardbasierten PCIe/104 Single-Board-Computer verfügbar als auch in Form des neuen, modularen COM Express FPGA Starterkits, das einen direkten Einstieg in die FPFA Evaluierung ermöglicht.
eD: Was hat sich mit der Einführung des neuen Multi-Chip-Moduls für die Entwickler verändert?

Harald Schmidts: Mit der Einführung der Intel E6x5-Serie verzichtet Intel erstmals auf den proprietären Front Side Bus zum Chipsatz und bietet stattdessen standardisierte PCI Express-Verbindungen, über die sich nun anstelle des Chipsatzes auch ein FPGA anbinden lässt. Das ermöglicht einen bisher nie dagewesenen Freiheitsgrad, denn Entwickler sind so nicht länger von den Chipsatzfunktionalitäten abhängig, die der Prozessorhersteller für seine Chipsätze definiert hat, sondern sind komplett frei in der Entscheidung, welche Funktionalitäten und Schnittstellen ausgeführt werden sollen.

eD: Welche Hauptvorteile ergeben sich durch diese neuen Möglichkeiten für den Anwender/Entwickler? Wodurch profitiert der Entwickler am meisten?

Harald Schmidts: Durch die Symbiose von x86er Prozessor und FPGA profitieren Entwickler, weil sie den flexibel programmierbaren FPGA direkt vorintegriert mit dem Prozessor erhalten. Damit entfällt der Aufwand, der bei der Integration eines separaten FPGA erforderlich war. Zum einen ist die Schnittstelle zwischen Prozessor und FPGA standardisiert und mit Support vom Multi-Chip-Modul-Anbieter Intel versehen. Zum anderen wird aber auch das Gesamtlösungsangebot inklusive FPGA-Logik und I/O-Baugruppen aus einem Hause verfügbar. Es ist also in der Summe signifikant weniger Entwicklungsaufwand erforderlich, will man eine Lösung bestehend aus FPGA I/O-Erweiterung und x86er CPU umsetzen. Dass x86er CPU und FPGA zudem auf einem Multichip-Modul verfügbar sind, reduziert zudem die Stückliste und ermöglicht einen höheren Integrationsgrad sowie kompaktere Bauformen.

eD: Lohnt es sich für OEMs mit eigener Hardware-Entwicklung überhaupt noch, den Aufwand für die Entwicklung und Fertigung der Hardware-Plattform selbst zu übernehmen?

Harald Schmidts: Das kann man so pauschal nicht sagen. Wenn die Kernkompetenzen des OEM auch in der Hardwarelogik liegen, dann ist die Eigenentwicklung oft geboten. Wenn Lösungsanbieter aber vor allem eine passend zugeschnittene Hardwaregrundlage für ihre Software-Applikation benötigen, dann lohnt es sich sicherlich nicht. Hier bietet es sich viel mehr an, je nach Individualisierungsbedarf entweder eine unmittelbar einsatzfertige Plattform, wie unserem MSMST PCIe/104 Single-Board-Computer oder unser COM Express Starterkit als Evaluierungsplattform einzusetzen, um so von reduziertem Entwicklungsaufwand zu profitieren. Auf Basis dieser Plattformen sind zudem dann auch sehr schnell individuelle Wunschsysteme umsetzbar. Beim Einsatz von FPGAs sehen wir außerdem, dass vor allem die spezifischen IPs für die FPGAs sowie die Softwareentwicklung für die Kundenapplikationen beim OEM liegen. Andere IP-Cores für die benötigten Schnittstellen wie z.B. Real-time Ethernet Protokolle und legacy I/0s können Kunden aber auch direkt bei uns erhalten, denn diese bieten wir bereits als Standardimplementierungen an, was in der Folge zu kürzeren Entwicklungszyklen und damit mehr Spielraum für das eigene Innovationspotential führen kann.

eD: Welche Komponenten beinhaltet das COM Express FPGA Starterkit um Kunden bei der Evaluierung ihrer Bedarfsanforderungen zu unterstützen?

Harald Schmidts: Das Starterkit beinhaltet alle Komponenten, die für einen direkten Einstieg in die Evaluierung neuer Board-Designs mit frei definierbaren I/Os benötigt werden. Neben dem Carrierboard mit Altera Cyclone IV GX 150 FPGA und dem vom Kunden ausgewählten Computer-on-Module umfasst das Kit auch zwei HSMC Karten, welche die physikalischen Schnittstellen ausführen, wie sie z.B. für die Automatisierung, die Intersystemkommunikation oder auch für Bildverarbeitungs- und Video-Applikationen benötigt werden. Das Starterkit ist innerhalb von Minuten zusammengesetzt sodass Softwareentwickler unmittelbar mit der eigentlichen Programmierung der Plattform beginnen können.

eD: Wie sieht die Unterstützung durch Kontron nach der Evaluierungsphase aus?

Harald Schmidts: Bei Bedarf übernimmt Kontron anschließend die komplette Board- und/oder System-Entwicklung und Produktion, einschließlich Revisionskontrolle, Supply Chain Management, sowie landes- und marktspezifische Test- und Prüfverfahren. Das Kontron Global Software Design Center bietet Kunden zudem die FPGA-Programmierungen als optionalen Software Service an.

Wo geht Ihrer Meinung nach der Trend hin?

Harald Schmidts: Je tiefer ein Embedded PC in eine Zielapplikation eingebettet werden soll, desto dedizierter und spezifischer müssen die benötigten Interfaces ausgelegt werden, so dass viele der verfügbaren Standard PC-Schnittstellen, die die x86er Technologie mitbringt, gar nicht benötigt werden. Der Trend geht deshalb weiter in Richtung von noch kleineren, dedizierteren Systemen, die passgenau auf die individuelle Zielapplikation zugeschnitten sind und so noch platzsparender und energieeffizienter ausfallen. Die Kopplung von x86er Prozessor und FPGA bildet die ideale Grundlage für diese Progression, denn nie war der Freiheitsgrad größer, selbst zu definieren, welche Funktionalitäten in Schnittstellen umgesetzt werden. Langfristig ist deshalb davon auszugehen, dass das x86-nahe FPGA Ökosystem um weitere applikationsfertige Lösungen bereichert wird, deren Funktionalität primär durch die individuelle FPGA-Programmierung bestimmt ist.

eD: Wie unterstützt Kontron diesen Trend?

Harald Schmidts: Unser Ziel ist es, OEM-Kunden applikationsfertige Designs bereitzustellen, die bedarfsgerecht implementierte Schnittstellen aufweisen und komplett getestet sind, damit direkt mit der Endanwendung zertifiziert werden können. OEM Kunden wollen sich nicht mit der spezifischen Schnittstellenumsetzung oder Kommunikationsprotokollen auseinandersetzen, ihre Kernkompetenz liegt in der Applikation selbst. Als Board- und Systemlieferant ist es unsere Kernkompetenz, alle relevanten Schnittstellen und getestete Kommunikations-Protokolle bereitzustellen. Das können wir für unsere FPGA-Lösungen nun auch dank der Kooperation mit Softing auf Basis von bereits im Feld erprobten FPGA-Stacks und IP-Cores für Real-Time Ethernet Protokolle. Damit können wir kundenspezifische Implementierungen inklusive First, Second- und Third-Level-Support sehr schnell zur Verfügung stellen.

Kontron embedded computers AG
www.kontron-emea.com

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