eihr ELEKTRONIKMAGAZIN AUSGABE 4 Berühren erwünscht Die Zukunft des User Interface

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1 eihr ELEKTRONIKMAGAZIN AUSGABE 4 06 Berühren erwünscht Die Zukunft des User Interface

2 WECHSELN SIE JETZT ZU APEM APEM ist ein bekannter Name für Schalter und steht für Innovation, Qualität und Zuverlässigkeit. APEM kann aufgrund der Zulassung für die meisten europäischen und internationalen Normen Schalter für Leiterplatten und Tafeln, Membranund Edelstahltastaturfelder, LEDs, Kontrollleuchten und Joysticks liefern, die jeder Entwickler mit einem sicheren Gefühl in seinen Designs verwenden kann. APEM hat auf der ganzen Welt Einrichtungen, die technischen Support und Verfügbarkeit bieten. DRUCKSCHALTER FÜR ANSPRUCHSVOLLE BEDINGUNGEN Serie IR - Schutzart IP67 - Beleuchtet oder unbeleuchtet - Taster, Varianten zur Leiterplattenmontage - eckiger oder runder Betätiger - Große Auswahl an Betätigerfarben - Große Auswahl an Beleuchtungsfarben - Kabel-, Löt- oder Steckanschlüsse - Mikroschalter-Varianten ausgelegt für 5 A, 250 VAC - Schraubanschlüsse ausgelegt für 2 A, 250 VAC

3 06 User Interface 24 Schalteroptionen 14 BAHN FREI FÜR 4G Herzlich willkommen zu unserer neuesten Ausgabe von etech. Das Thema dieser Ausgabe ist User Interface und Mobiltechnologie und wir konzentrieren uns dabei besonders auf die Zukunft von Benutzerschnittstellen, 4G und Batterien für Mobilgeräte. Außerdem stellen wir in Verbindung mit isuppli unsere neue Kolumne Markttrends vor, in der wir zukünftige Technologietrends sowie die zunehmende Verwendung von Bewegungssensoren in Mobiltelefonen untersuchen - siehe dazu Seite 22. Die Welt der Elektroniktechnologie ist äußerst dynamisch, und dies zeigt sich besonders deutlich in den Foren und Blogs von DesignSpark.com. DesignSpark ist eine Online-Plattform, die Elektronik-Ingenieuren verlässliche Informationen und Ressourcen zur Verfügung stellt. DesignSpark.com ist ein ideales Forum für uns alle, um uns über die neuesten Trends, Themen und Bewertungen auf dem Laufenden zu halten, und einige davon bilden daher auch die Grundlage dieser Ausgabe. Allgemeine Geschäftsbedingungen Die Verkaufs- und Lieferbedingungen sind im aktuellen RS Katalog bzw. im Internet unter angeführt. Diese Ausgabe ist gültig von Oktober 2010 bis Dezember Veröffentlicht von: RS Components Handelsges.m.b.H., Albrechtser Straße 11, 3950 Gmünd. LG Krems, FN 33655v RS ist eine Marke von RS Components Limited. Ein Unternehmen der Electrocomponents-Gruppe. Sie haben uns über Ihr Feedback mitgeteilt, dass Sie mehr Konstruktionsbesprechungen sehen möchten. Wir haben diesen Bereich daher erweitert, mit Artikeln zu ARM mbed auf Seite 20 und Embedded-Systemen auf Seite 34. Es ist jetzt einfacher denn je, mit uns in Verbindung zu bleiben! Besuchen Sie dazu einfach DesignSpark.com oder senden Sie mir eine unter etech@rs-components.com. Glenn Jarrett Leiter Elektronik-Marketing INHALT 04 isay 05 RS NACHRICHTEN 06 Die Zukunft des User Interface 10 PRODUKTNEUHEITEN 12 Akkus FÜR MOBILGERÄTE 14 BAHN FREI FÜR 4G 16 FAHRSPURERKENNUNG 20 BESPRECHUNG: ARM mbed 22 MARKTTRENDS: Bewegungssensoren 24 Die neue Welt des Schaltens 26 EDP-UPDATE: DRAHTLOS 29 ENTWICKLERTIPPS: ELEKTOR 32 Aktuelle Highlights 34 BESPRECHUNG: EMBEDDED-SYSTEME 38 KUNDENPROFIL 40 MITTAGSPAUSE 42 BRACHENNACHRICHTEN: FRAUNHOFER ELE_0010_1010 etech - AUSGABE 4 03

4 isay PROF. FERNANDO AGUADO, UNIVERSITÄT VIGO, SPANIEN, SAGT: warum die Raumfahrt heute so relevant wie nie zuvor ist Vega, die neue kostengünstige Trägerrakete der Europäischen weltraumbehörde (ESA), ist ein Indiz für die Demokratisierung des weltraums aber auch für die Geschäftschancen, die sich für Elektronikunternehmen in diesem Bereich bieten. So wird's gemacht. Kleinere Satelliten machen es möglich, Missionen zu realisieren, die noch vor wenigen Jahren undenkbar waren. CubeSat ist einer der beliebtesten Standards für kleine Satelliten und er gestattet Wissenschaftlern mit nur sehr moderaten Budgets, Experimente im Weltraum durchzuführen. Die Konstruktion eines einzelnen Satelliten war bisher mit enormen Kosten, langen Entwicklungs- und Testperioden sowie einem großen Team von Spezialisten verbunden, aber CubeSats stellen diese Regeln auf den Kopf. Sie sind kleiner, einfacher und kostengünstiger zu starten und darüber hinaus können Sie von einem kleinen Team von Technikern in einigen Jahren anstatt in Jahrzehnten entwickelt werden. Niedrigere Startkosten und geringere Nutzlasten machen es wirtschaftlich, kürzere Missionen zu fliegen dafür aber eine größere Anzahl. Dies bedeutet wiederum, dass die elektronischen Komponenten an Bord nicht strahlungsgehärtet werden müssen und sie keine zeit- und kostenintensive Weltraumqualifikation benötigen. Es können stattdessen kommerzielle, vorgefertigte Komponenten verwendet werden. In diesem positiven Kreislauf tragen moderne COTS- Komponenten dazu bei, den strengen Anforderungen von CubeSats in Bezug auf Masse, Leistung und Abmessungen nachzukommen, und dies zu niedrigeren Kosten. Zusammen genommen führt dies dazu, dass CubeSat für 04 etech - AUSGABE 4 kommerzielle Anwendungen äußerst wettbewerbsfähig ist. Darüber hinaus werden an diesen kleineren Satelliten neue Techniker in Weltraumtechnologien geschult, so dass Weltraummissionen sich für viele verschiedene Forschungsgebiete öffnen. Ein Beispiel dafür ist das XATCOBEO- Projekt, ein Gemeinschaftsprojekt zwischen INTA und der Universität Vigo, das drei faszinierende und fordernde Experimente umfasst: eine während des Flugs konfigurierbare Funkstation auf der Grundlage standardmäßiger FPGAs, ein Sensor für Strahlungsdosen und ein Einrichtungsmechanismus für Solarpaneele. Diese grundlegende Arbeit wird den Weg für viele zukünftige Kleinsatellitenprojekte ebnen, bei denen die Universität Vigo eine wichtige Rolle spielt. Beispiele dafür sind HUMSAT, eine kostengünstige, globale Kommunikationsinfrastruktur zur Überwachung von Katastrophenhilfe oder Klimawandel; GENSO, ein weltweites Netzwerk von Bildungs- und Amateurfunk-Bodenstationen; sowie der European Student Earth Orbiter (ESEO) und der European Student Moon Orbiter (ESMO). In allen diesen Projekten schafft der Einsatz von COTS-Komponenten hervorragende Gelegenheiten für die europäische Elektronikbranche, ihre Technologien zu testen und eine wichtige Rolle zu spielen. Niedrigere Startkosten und geringere Nutzlasten machen es wirtschaftlich, kürzere Missionen zu fliegen - und dafür eine größere Anzahl. Wenn Sie eine Meinung haben und gerne die Gelegenheit erhalten würden, diese zu äußern, dann schreiben Sie sie bitte in ca. 300 Wörtern auf und senden Sie sie per an etech@rs-components.com 3D CAD-Bibliothek von RS wächst weiter an RS führt 3D CAD-Modelle von weiteren Herstellern ein Im Rahmen einer bedeutenden Erweiterung seines 3D CAD- Programms führt RS weitere 5000 neue Modelle ein, die alle als Download auf der RS-website verfügbar sind. Zu den Modellen des führenden Herstellers Tyco Electronics gehören die beliebten Mate-n-Lok- und MODU-Serien, zusammen mit den Hochgeschwindigkeits-Steckverbindern Z-Pack und Multigig. Ebenfalls eingeführt werden eine Serie von Sensor- und Relaismodellen von Schneider Electric, die ideal für Sicherheitsgeräte geeignet sind. Mit dieser Erweiterung bietet RS jetzt eine enorme Anzahl von 3D CAD-Modellen in über 20 verschiedenen Dateiformaten an, die mit allen gängigen 3D-Softwarepaketen verwendet werden. Alle Modelle sind als kostenlose Downloads verfügbar und können direkt in Ihr Design integriert werden. Um 3D-Modelle von RS herunterzuladen, besuchen Sie RS unterzeichnet neuen Distributionsvertrag mit Bourns Partnerschaftsabkommen für EMEA und APAC, zusätzlich zur bestehenden US-Vereinbarung Das Partnerschaftsabkommen mit Bourns, einem führenden Hersteller passiver Komponenten, festigt die langjährige Geschäftsbeziehung mit RS. Die beiden Unternehmen werden in Bereichen wie Produktreihenerweiterung und Marketing-Aktivitäten an einer Serie von globalen Initiativen zusammenarbeiten. Über 700 neue Produkte wurden zum RS-Katalog hinzugefügt, einschließlich TBU Hochleistungsschutzkomponenten. weitere Details finden Sie unter Dank der Erweiterung des bereits umfassenden Produktspektrums von ARM-Geräten bei RS um die Energy Micro Serie steht Elektronikentwicklern jetzt eine Welt von Anwendungen mit extrem niedrigem Stromverbrauch offen. Diese Erweiterung umfasst 128K Flash-Versionen aller Geräte in der Gecko-Familie. Neben den bestehenden Halbleiterprodukten sind sowohl Gecko- als auch Tiny Gecko-Entwicklertools verfügbar, so dass Konstrukteure den modernen 32-Bit RS NACHRICHTEN Energy Micro Cortex M3-Serie jetzt erhältlich Extrem stromsparende Anwendungen erweitern das ARM-Portfolio von RS Cortex M3-Kern und seine integrierten stromsparenden Peripherieelemente gründlich austesten können. Die Kombination von extrem niedrigem Stromverbrauch und einem Industriestandard-Kern sollte für energiebewusste Entwickler der verschiedensten Bereiche attraktiv sein. für detaillierte Informationen besuchen Sie elektronik Verdoppeltes Angebot von Entwicklungskits und Zubehör mit über 1300 Artikeln RS sucht Rezensenten für Entwicklungskits Bedeutende Investitionen von RS im Bereich moderner Entwicklungstools haben zu einer Erweiterung des Angebots für Entwicklungskits und Zubehör auf über 1300 Artikel geführt. In diesem Zusammenhang sucht RS jetzt aktiv nach Rezensenten, die Artikel zu unserer ständig wachsenden Datenbank unabhängiger Besprechungen auf DesignSpark.com hinzufügen können. Das vollständige Angebot von Entwickler-kits finden Sie unter wenn Sie daran interessiert sind, eine Besprechung zu schreiben und zu veröffentlichen, senden Sie eine mit Ihren Details an etech@rs-components.com. wir lassen Ihnen Einzelheiten dazu zukommen, wie Sie kostenlos ein Entwicklungskit erhalten können. etech - AUSGABE 4 05

5 Berühren erwünscht Die Zukunft des User Interface Entwickler von Home Computing- und Konsumententechnologien wissen genau, dass der Erfolg ihrer Produkte stark davon abhängig ist, dass sie das bestmögliche Benutzererlebnis bieten. Spielekonsolen, Smartphones und sogar PCs entwickeln sich ständig weiter, um nahtlose, intuitive Interaktion zu bieten, die Kunden nicht nur verlangen, sondern die sie benötigen, um zunehmend diverse und leistungsfähige Funktionen voll ausnutzen zu können. Um dies zu erreichen, bemühen Entwickler sich, die Technologie zu verstecken. Vormarsch der Berührung Mechanische Schalter, Knöpfe und Regler, die noch im letzten Jahrzehnt sogar auf tragbaren Musikgeräten gang und gäbe waren, gehören heute der Vergangenheit an. Mobiltelefone führten das Konzept von Softkeys ein, um den kontextabhängigen Zugriff auf eine große Anzahl von Funktionen und Optionen zu ermöglichen. Moderne MP3-Player haben dieses Konzept weiterentwickelt, um eine noch flexiblere Benutzeroberfläche mit kapazitiven Berührungssensoren zu bieten. Und in der jüngsten Vergangenheit haben die Multitouch-Funktionen von Smartphones dazu geführt, dass Benutzer noch freier und natürlicher mit ihren Geräten interagieren. Einfache Two-Touch-Sensoren machen Funktionen wie Pinch-to-Zoom möglich, mit denen Benutzer die zunehmende Vielfalt von Inhalten, die heute auf Mobiltelefonen verfügbar sind, spontaner und natürlicher denn je genießen können. Doch es ist der nächste Schritt - echtes Multitouch mit gleichzeitigem Dekodieren von zehn oder mehr Punkten - der uns einen Ausblick in eine neue Welt vielfältiger Einzelund Mehrfachbenutzeranwendungen gibt; nicht nur für Handhelds und Spielekonsolen, sondern auch in professionellen Anwendungen wie Zeichenprogrammen, Management-/Logistiksoftware und Zusammenarbeits- Tools für Entwicklungsprojekte. Um den nächsten Technologiesprung zu ermöglichen, hat die britische Firma Peratech eine kostengünstige Druckmesstechnologie für Touchscreens entwickelt, die zwischen einer sanften Berührung und einem harten Stoß unterscheiden kann. Dank der Verwendung von Quantum Tunnelling Composite (QTC) kann ein Touchscreen sehr effizient verzeichnen, wo und wie hart der Bildschirm gedrückt wird. Peratechs QTC hat enorme Bedeutung für die Entwicklung von Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine, da es die Konstruktion echter 3D-Benutzeroberflächen in kleinen, stromsparenden Geräten ermöglicht. In Produkten mit einem eingebettetem QTC-Schalter könnten Konsumenten diese dritte Dimension z. B. verwenden, um durch variablen Druck tiefer in eine Dateistruktur vorzudringen, um die Bewegungen eines Avatars in einem Spiel natürlicher zu machen oder um die dicken und dünnen Linien zu generieren, die in fernöstlichen Zeichen so große Bedeutung haben. Optische Sensoren Trotz heftiger Proteste seitens Computerfreaks und Couchkartoffeln hat verdeckte Technologie auch im Gaming-Sektor bedeutende Auswirkungen. Nintendo Wii mit MEMS-Bewegungssensoren in seinen kabellosen Handsets bot Benutzerinteraktion auf höherer Ebene, als es mit herkömmlichen Tastenund Joystick-Bedienelementen möglich war. Und die kürzliche Ankündigung von Microsofts Kinect für die Xbox 360 nimmt für sich in Anspruch, das Konzept ultra-zugänglicher, fesselnder Computerspiele noch weiter auszudehnen. Kinect verwendet von der Fortsetzung auf Seite 08> 06 etech - AUSGABE 4 etech - AUSGABE 4 07

6 < Fortsetzung von Seite etech - AUSGABE 4 israelischen Firma PrimeSense entwickelte optische Sensorenund Erkennungstechnologien, um den Körper des Spielenden selbst in das ultimative Steuergerät zu verwandeln. Optische 3D-Erfassung kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Einige Systeme ermitteln die Position des Benutzers bzw. seiner Arme und Beine durch die Berechnung der Flugzeit eines Lichtimpulses. PrimeSense verwendet so genanntes Light Coding mit an Infrarot grenzenden Wellenlängen, um Feldtiefendaten zu berechnen. Die kurze Reaktionszeit dieser Methode bedeutet, dass sie sich sehr gut für Hochgeschwindigkeits- Konsumentengeräte eignet. Das 3D-Erfassungssystem von PrimeSense demonstriert, wie die optische Erkennung auf der Grundlage von Komponenten wie CMOS-Bildsensoren Maschinen ermöglichen kann, auf Benutzerbewegungen zu reagieren. Erfasste Aktionen können dann auf dem Bildschirm Und in der jüngsten Vergangenheit haben die Multitouch-Funktionen von Smartphones dazu geführt, dass Benutzer noch freier und natürlicher mit ihren Geräten interagieren. repliziert und zur Bestimmung darauffolgender Spielereignisse verwendet werden, ohne dass dazu irgendein gehaltener oder getragener Controller erforderlich ist. Aufbauend auf dem Konzept bewegungsgesteuerter Spiele, das vom Nintendo Wii fest im kollektiven Konsumentenbewusstsein verankert wurde, läutet die Technologie von PrimeSense eine neue bedeutende Phase ein: das Zeitalter des controllerlosen Controllers. Dieses Konzept wird jedoch weit über Computerspiele hinaus Anwendungsbereiche finden. So sieht PrimeSense beispielsweise voraus, dass Fernsehzuschauer Handbewegungen anstatt der herkömmlichen Fernbedienung verwenden werden, um Programme auszuwählen, interaktive Funktionen zu verwenden um auf Onlinedienste zuzugreifen. Dementsprechend hat CEO Inon Beracha bereits verlautbart, dass die Technologie einen Paradigmenwechsel in der Art und Weise ermöglicht, in der Menschen mit elektronischen Verbrauchergeräten interagieren. Das Endziel von PrimeSense ist daher, Benutzer durch seine Erkennungstechnologien in die Lage zu versetzen, Geräte auf einfache und natürliche Weise zu steuern und intuitiv mit ihnen zu interagieren. Implikationen für professionelle Technologie Dies ist natürlich ein Ziel, das viele Eigentümer professioneller Technologien z. B. industriellen, medizinischen oder Bürogeräten - gleichermaßen anstreben. Ein natürlicheres und intuitives Benutzererlebnis wird als zentraler Faktor angesehen, um die Produktivität zu fördern, Schulungskosten zu senken und durch Betriebsausfälle und Bedienerfehler entstehende Kosten zu senken. Darüber hinaus sollte auch berücksichtigt werden, dass Bediener von heute ein besseres Benutzererlebnis erwarten. Als zunehmend erfahrene Technologienutzer sind sie an problemlose Interaktion mit Geräten im Haus und auf dem Weg zur Arbeit gewöhnt - warum sollten sie dann ihre wertvolle Arbeitszeit damit vergeuden, mit umständlichen und komplizierten industriellen Technologien zu kämpfen? Die Vorteile ergonomischer industrieller Konstruktion sind natürlich bereits gut bekannt. Gerätkonstrukteure haben sich stark an bestehender PC- Technologie orientiert, nicht wegen der deutlich verbesserten Verarbeitungskapazitäten, sondern auch, um die Fortschritte auf dem Gebiet von Benutzeroberflächen zu nutzen, wie z. B. Zeiger und Menüs und in den letzten Jahren auch Touchscreen-Funktionen. Wenn man die modernsten Geräte von heute untersucht, wie z. B. Fertigungsgeräte im Elektronikbereich, dann wird deutlich, wie vereinfachte Grafiken und Touchscreens erfolgreich eingesetzt werden, um Benutzern zu helfen, komplexe Prozesse schnell und genau einzurichten - und dies obwohl aus Kostengründen oft nur sehr kurze und oberflächliche Schulung bereitgestellt werden kann. Die breite Verwendung bildbasierter anstatt textgestützter Anweisungen hilft außerdem, Sprachbarrieren zu überwinden, was auf dem heutigen globalisierten Markt sowohl Vorteile für Geräteigentümer als auch für Anbieter mit sich bringt. Eine genaue Untersuchung der wichtigen Neuentwicklungen auf dem Gebiet der Unterhaltungselektronik besonders Technologien wie Multitouch, Bewegungserkennung und optische 3D-Techniken könnte zukünftige Generationen von Konstrukteuren professioneller Geräte dazu inspirieren, noch produktivere, benutzerfreundliche und bereichernde Designs zu entwickeln. Die neuesten Produkte von RS zur Unterstützung von Benutzeroberflächen für Anwendungen finden Sie unter elektronik switch Omron solutions Die neue A9-Schalterserie Diese neue Schalterpalette von Omron verfügt über einen Kippmechanismus, der hohe Kontaktsicherheit mit einer schnellen elektrischen Umschaltung kombiniert und so das Risiko der Funkenbildung und des Prellens minimiert. Schnappmechanismus mit doppelter Kontaktierung mit Kippschalterfunktion Vergoldete Schnapp- und Selbstreinigungsmechanismen gewährleisten Zuverlässigkeit Speziell entworfene Abdichtung gegen Eindringen von Fett in den Kontaktbereich Abdichtung gegen Eintreten von Flüssigkeiten und integrierter O-Ring, was eine Nutzung unter Wasser zulässt Waschbare Modelle (IP64) Druckknopfschalter A9P Gerade, rechtwinklig oder vertikal montierbar, mit oder ohne 5 mm breite Schalterkappe erhältlich. Schiebeschalter A9S Erhältlich in zwei (umschalter) oder drei Haltepositionen (off-on-off). Toggle-Schalter A9T Dieser Schalter wird mit Tast- und Rast-Funktion mit zwei oder drei Haltepositionen und einem Standard-, einem flachen oder anti-elektrostatischen Betätiger angeboten. Die Anschlüsse sind entweder gerade, rechtwinklig, vertikal oder mit Bügel verfügbar. Die Omron-Produktpalette an Schaltern umfasst qualitativ hochwertige Präzisionsmikroschalter für nahezu alle Industriezweige, taktile Schalter, darunter den kleinsten auf dem Markt erhältlichen Klickschalter sowie DIP-Schalter für fast alle Produktionsprozesse. Die von Omron entworfenen Schalter verbinden Funktionsfähigkeit, Nutzerfreundlichkeit und Kundennutzen. Unsere gesamte Produktpalette finden Sie auf unserer Website

7 PRODUKT- NEUHEITEN Agilent Serie Signalgenerator Agilent Technologies präsentiert 30 MHz Funktions-/ Arbiträrsignalgeneratoren mit Kompaktanschlüssen und beispielloser Signalgenauigkeit PRODUKT- NEUHEITEN Molex Mini-Fit H20-Serie Das dichte Mini-Fit H2O -System mit Schutzart bis IP67 ist ideal für wetterfeste, kompakte Verbindungen n Der Mini-Fit H2O Midrange- Netzsteckverbinder ist für wetterfeste Anwendungen konzipiert. Er hat ein kompaktes Profil und ist mit bis zu 9,0 A pro Schaltkreis belastbar. Online-Suchbegriff: molex h2o minifit n Die Agilent Serie von Signalgeneratoren liefert den niedrigsten Gesamtklirrfaktor, echte Point-by-Point-Arbiträrsignale und den niedrigsten Jitter ihrer Klasse für anspruchsvollste Messanwendungen. Die Generatoren haben USB 2.0, 10/100 Base-T Ethernet (LAN), LXI-C (optional) und GPIB (optional) für schnelle und problemlose Verbindung mit PCs oder Netzwerken. Online-Suchbegriff: Agilent, 30MHz JTAG Programmierer und Boundary-Scan-Tester Größere Reichweite mit JTAG Master n JTAGMaster ist ein Boundary-Scan-Tester und systemintegrierter Programmierer von ABI Electronics. Der ABI JTAGMaster bietet eine vollständige und leistungsfähige Lösung für das Progammieren, Fehlersuche und Testen bei komplexen Platinenbaugruppen mit JTAG-Geräten. Online-Suchbegriff: JTagMaster RECOM REC3.5 und REC6 isolierte DC/DC-Konverter Re³inforced DC/DC-Konverter bieten Kompaktanschlüsse mit bis zu 10 kv DC Isolierung RS WÄRMELEITENDE FOLIEN Effizienter Wärmetransfer zwischen Kühlkörper und Wärmequelle n Neu bei RS: Verschiedene Reihen wärmeleitender Isolatoren bis 3 mm, selbstklebend, bis 16 KV/mm in verschiedenen Wärmeleitvermögen bis 6 W/m.k. Preisgünstig - aber kompromisslos in der Leistung. Online-Suchbegriff: RS wärmeleitende Isolatoren Desco EMIT Null-Volt-Ionisator im Tischgehäuse Null-Volt-ESD-Gerät für die Behandlung empfindlicher elektronischer Komponenten Schaffner Serie 9244x FN 9244 EMV-Steckerfilter mit IEC-Inlet mit hervorragender Leistung n Die leistungsfähigen IEC-Eingangsfilter der Serie FN9244 von Schaffner bieten eine praktische Lösung, um in kürzester Zeit eine EMV Systemgenehmigung zu erhalten. Die Produkte verbinden IEC-Eingangs- und Netzfilter mit hervorragenden Dämpfungseigenschaften in einem kompakten Formfaktor. Online-Suchbegriff: schaffner FN9244* n Ionisationssysteme neutralisieren Aufladungen von Komponenten wie Leiterplattenmaterialien und Geräteverpackungen. Die Ionisatoren von Desco Emit sind sehr kompakt, haben zwei Lüfterdrehzahlen, optische und akustische Alarmindikatoren und eine 5-jährige Garantie vom Hersteller. Online-Suchbegriff: DESCO Ionisator Hall-Effekt-Joysticks von Apem Berührungslose Joysticks für raue Umgebungen n Die 3000-Serie umfasst berührungsfreie Joysticks mit hoher Präzision. Die Joysticks sind in Formaten mit einer, zwei oder drei Achsen erhältlich. Neueste Hall-Effekt-Technologie gewährleistet lange, störungsfreie Lebensdauer. Online-Suchbegriff: Hall Effect Apem n Die Re³inforced-Produktreihe von Recom bietet die dreifachen Vorteile verstärkter Isolierung, hoher Isolierungsspannung und hoher Effizienz. Der REC3.5-R8/ R10 hat eine Leistung von 3,5 W und der REC6-R8/R10 leistet 6 W, beide mit 10 kv DC Isolierung in einem DIP24-Gehäuse. Online-Suchbegriff: recom, rec35*, rec6* Microchip MCP2200EV-VCP MCP2200 USB-RS232-Entwicklungs- und Evaluierungsmodul n Das MCP2200EV-VCP ist ein USB-RS232-Entwicklungs- und Evaluierungsmodul für das MCP2200 USB-UART-Gerät. Über die dazugehörige Software können spezielle Gerätefunktionen konfiguriert und gesteuert werden. Das Modul wird über USB mit Strom versorgt. Online-Suchbegriff: Microchip MCP2200* NEU Kostengünstige passive Komponenten von RS RS-Serie von Dickschichtwiderständen, Format 0402 / 0603 / 0805 / 1206 n RS-Serie von Dickschichtwiderständen im Format 0402 / 0603 / 0805 / Dickschicht-Chipwiderstände von RS bieten besseren Schutz vor Stromstößen als normale Metallfilmwiderstände und sie sind sehr zuverlässig. Sie eignen sich sowohl für Aufschmelz- als auch für Schwalllötvorgänge und sie haben eine einheitliche Größe, so dass Bestückungsmaschinen verwendet werden können. Online-Suchbegriff: RS Widerstand RS Serie Kohleschichtwiderstände, Axialformat 0,25 W / 0,5 W / 1 W / 2 W n Die RS Kohleschichtwiderstände bestehen aus einem festen, zylindrischen Widerstandselement. Der Widerstandkörper ist durch Farbe oder eine Polymerschicht geschützt und entsprechend seinem Wert farbkodiert. Online-Suchbegriff: RS Kohleschichtwiderstand 10 etech - AUSGABE 4 Mehr Infos online - Jeden Monat über neue Produkte unter etech - AUSGABE 4 11

8 Akkus für Mobilgeräte leben länger Von Vincent Bannigan Produktmanager, RS Components Die stetige Evolution von Mobilgeräten bedeutet, dass sie immer kleiner und immer intelligenter werden. Die Hochleistungsprozessoren moderner Mobilgeräte verlangen mehr Strom, und Benutzer wünschen sich schnell aufladbare Akkus mit langer Lebensdauer in immer kleineren und leichteren Gehäusen. Die Akkus für solche Anwendungen werden kontinuierlich mit höheren Energiedichten weiterentwickelt, wobei Hersteller neue wiederaufladbare Technologien wie Lithium-Ion und Lithium-Polymer sowohl in professionellen und industriellen Geräten als auch in Verbraucherprodukten einsetzen. Li-Ion-Akkus, die nicht mit nichtaufladbaren Lithium-Primärzellen verwechselt werden dürfen, sind in der tragbaren Unterhaltungselektronik verständlicherweise beliebt, da sie eines der besten Energie/ Gewicht-Verhältnisse haben, gegen Speichereffekt unempfindlich sind und ihre Ladung nur langsam verlieren, wenn sie nicht verwendet werden. Aufgrund ihrer hohen Energiedichte finden Li-Ion-Akkus darüber hinaus auch zunehmend in Elektrofahrzeugen, militärischen Anwendungen sowie in der Raumfahrt Verwendung. Hersteller haben dabei einer Reihe technologischer Verbesserungen eingeführt, speziell in den Bereichen Energiedichte, Lebensdauer, Kosten und Sicherheit. So bietet Enix Energies für RS-Kunden beispielsweise eine Reihe von Li-Ion-Akkus in zylindrischen und flachen prismatischen Hard- und Soft-Packs. Die Werte liegen zwischen 3,7 V, 1840 mah und 15 V, 6800 mah in Paketen von bis zu 12 Zellen. Alle bieten hohe Energiedichte und lange Lebensdauer, sind wartungsfrei und haben integrierte Schutzschaltungen. Verbesserungen zu Li-Ion Lithium-Polymer-Technologie ist eine Weiterentwicklung von Li-Ion-Akkus, bei der der Lithiumsalz-Elektrolyt in einem festen Polymer-Verbundstoff anstatt in einem organischen Lösungsmittel gehalten wird, wie es bei Li-Ion der Fall ist. Zu den Vorteilen dieses Ansatzes gehören niedrigere Fertigungskosten, eine robustere Bauweise und größere Anpassungsfähigkeit an verschiedene Gehäuseformen. Darüber hinaus können sie genau wie Li-Ion- Zellen zur Konstruktion von Akkupacks mit verschiedensten Spannungen und Kapazitäten verwendet werden können, die alle ultraleicht in Relation zu ihrer Kapazität sind. Die innovative EasyPack-Serie von Varta, die auf der führenden PoLiFlex - Technologie des Unternehmens basiert, bietet eine kostengünstige, vorgefertigte Hochleistungslösung. Der RS-Katalog enthält 3,7 V EasyPack-Module mit Kapazitäten bis zu 2000 mah. Die fortdauernden Forschungsanstrengungen der Batteriehersteller werden laut Herbert Schein, GD und CEO von VARTA Microbattery, zu weiteren Innovationen auf diesem Gebiet führen: Die Leistung von Akkus nimmt kontinuierlich zu, und besonders im Bereich aufladbarer Akkus herrscht starke Nachfrage nach technisch hochentwickelter, zuverlässiger Energiespeicherung. VARTA Microbattery kommt diesen Anforderungen durch Grundlagenforschung nach. Die Herausforderungen der Zukunft werden von einem vergrößerten Team in einem neuen Forschungs- und Entwicklungszentrum angegangen. Die richtige Auswahl das breiteste Angebot Trotz dieser Neuentwicklungen können für bestimmte Anwendungsbereiche herkömmliche Lösungen weiterhin am besten geeignet sein. Der beschränkte Ausgangsstrom von Li-Ion- und Li Polymer- Batterien kann ein Nachteil sein, besonders wenn ein Schutzschaltungsmodul benötigt wird. Darüber hinaus müssen bei lithiumgestützten Technologien auch Transportfragen berücksichtigt werden. Daher bieten herkömmliche Technologien häufig eine besser geeignete Alternative: beispielsweise kann ein 2,7 Kg schwerer reiner Bleiakku über 300 A generieren. Er ist damit tragbar und dennoch leistungsstark genug, um ein großes Fahrzeug zu starten. RS hat Hunderte verschiedener Akkutypen von Dutzenden Herstellern auf Lager, von kleinen Pufferbatterien bis hin zu Bleisäure- Primärzellen, so dass Sie immer die perfekte Lösung für jede Anwendung finden können. Unabhängig von der Technologie bleibt die grundlegende Frage für Entwickler immer gleich: Welche Lösung erfüllt am besten meine Anforderungen in Bezug auf Größe, Spannung, Stromstärke, Lebensdauer, Gewicht, Temperaturbereich, Aufladbarkeit, Umweltfreundlichkeit und Sicherheit? Für ein vollständiges Angebot von Akkus für Mobilgeräte besuchen Sie bitte 12 etech - AUSGABE 4 etech - AUSGABE 4 13

9 Bahn frei für 4G Drahtlose Kommunikation der vierten Generation (4G) ist bisher nur langsam angelaufen, aber die Migration zu einem schnelleren mobilen Internet hat bereits begonnen. In Städten wie Atlanta, Chicago und Las Vegas sind 4G-Dienste bereits verfügbar und der US-Betreiber Sprint fügt nach und nach weitere Städte zu dieser Liste hinzu. Der Betreiber TeliaSonera hat in Stockholm und Oslo gegen Ende des letzten Jahres die ersten 4G-Dienste implementiert. Aber genau wie bei seinen 3G-Vorgängern hat die Sache einen Haken. Obwohl alle diese Dienste unter die Überschrift 4G fallen, verwenden diese amerikanischen und europäischen Netzwerke unterschiedliche Protokolle. Sprint und eine Reihe von Betreibern in Asien haben sich für Dienste entschieden, die auf einer mobilen Form des Wimax-Standard basieren. Dieser wurde ursprünglich entwickelt, um drahtloses Breitband für Haushalte bereitzustellen, und mindestens 250 solcher Dienste liegen bereits vor. TeliaSonera und andere große Betreiber wie Verizon Wireless in den USA und NTT DoCoMo in Japan haben die LTE (Long-Term Evolution) des Standards gewählt, der heute in Europa und Japan weit verbreitet für 3G verwendet wird. Wie bei 3G bestehen auch zwischen LTE und Wimax starke technische Ähnlichkeiten, und ihre Unterschiede sind oft das Ergebnis ihrer unterschiedlichen Herkunft. Obwohl es schließlich weltweit drei verschiedene 3G-Protokolle gab, basierten diese alle auf dem Technologiekern CDMA (Code-Division Multiple Access). CDMA2000, das hauptsächlich auf Technologie von Qualcomm basiert, entwickelte sich zum bevorzugten Standard in den USA und Korea. In Europa und Japan setzte sich Wideband-CDMA durch. TDS-CDMA wurde zuletzt eingeführt, kurz vor den Olympischen Spielen 2008 in Peking. Eine Tatsache wurde bei der Entwicklung der 4G-Standards bereits frühzeitig offensichtlich, nämlich, dass 4G-Netzwerke eine Art der orthogonalen Frequenzdivision-Multiplexverarbeitung (OFDM) verwenden würden. Dies ist die gleiche grundlegende Technologie, die in drahtlosen WiFi-Netzwerken und in ADSL für den kabelgestützten Zugang zum Internet verwendet wird. Die Situation ist etwas einfacher als sie bei 3G war, da Qualcomms eigener Nachfolger von CDMA2000 keinen Erfolg hatte: Betreiber entschieden sich entweder für LTE oder für Wimax. Dies sind gute Nachrichten für alle, die LTE in industrieller Kommunikation implementieren wollen. In Bezug auf den beanspruchten IC-Platz ist die Umstellung von 3G auf 4G wesentlich geringfügiger als die von GSM zu 3G, die Entwickler vor zehn Jahren bewältigen mussten. Professor Gerhard Fettweis von der Technischen Universität Dresden erklärt dazu, dass ein 3G-Modem vor zehn Jahren einen ganzen integrierten Schaltkreis (IC) eingenommen hätte. Dank moderner Halbleitertechnologie benötigt ein Modem, das 2G, 3G und LTE unterstützt, heute dagegen weniger als ein Viertel eines ICs. Es ist daher wahrscheinlich, dass diese Funktionen zukünftig mit Anwendungen und Grafikprozessoren kombiniert werden. Dies würde nicht nur die Kosten von 4G-Handgeräten senken, sondern es bedeutet auch, dass die zusätzliche Bandbreite und die niedrigeren Latenzzeiten von LTE gemeinsam mit Hochgeschwindigkeitsprozessoren zur Verfügung stehen, die für eingebettete Prozesse verwendet werden können. Das Resultat für Entwickler von industriellen Systemen ist ein Satz von Wireless-Standards, die Hochgeschwindigkeitszugriff auf das Internet zu niedrigeren Kosten als 3G bei dessen Einführung unterstützen. Analytiker erwarten darüber hinaus, dass der Markt für drahtlose Dongles in der frühen Entwicklung von 4G wesentlich wichtiger als bei 3G sein wird, besonders da die Netzwerke, die 4G zugrunde liegen, auf Internet Protocol (IP) basieren anstatt im Hinblick auf die Anforderungen von Sprachkommunikation konzipiert zu sein. Die Entwicklungsentscheidungen, die hinter den 4G-Standards stehen, werden positive Auswirkungen für Anwendungsbereiche wie Sicherheit, Echtzeitüberwachung und Steuerung haben. Viele Netzwerkprotokolle werden aus der niedrigen Latenzzeit sowie der hohen Bandbreite Nutzen ziehen, und LTE wurde spezifisch im Hinblick darauf entwickelt, die Latenzzeit im Vergleich zu 3G zu verkürzen. Dies reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass Timeouts und ähnliche Probleme die Kommunikation unterbrechen, und es unterstützt Anwendungen wie Videokonferenzen, bei denen eine Verzögerung in Ton und Bild problematisch sein kann. In Anwendungen wie Telemedizin, bringen LTE und Wimax höhere Spitzenbandbreiten als ihre 3G-Vorgänger mit sich. Dies macht hochwertiges bidirektionales Video möglich, so dass Ärzte bessere Remotediagnostik durchführen können. Wimax kann Downlink-Datenraten von annähernd 50 MBit/s unterstützen, während LTE 100 MBit/s verspricht. Die Umstellung von 3G zu 4G ist wesentlich geringfügiger als die von GSM zu 3G, die IC Entwickler vor zehn Jahren bewältigen mussten Mehr online... Allerdings wurde diese höhere Spitzengeschwindigkeit von LTE erst vor kurzem in Australien von Telstra demonstriert. Dies sind jedoch drahtlose Geschwindigkeiten, die für Benutzer in der Nähe einer Basisstation mit ADSL vergleichbar sind und die daher ein breites Spektrum neuer Anwendungen möglich machen. Erfahren Sie mehr zu 4G und geben Sie Ihre Meinung zum Rollout ab unter 14 etech - AUSGABE 4 etech - AUSGABE 4 15

10 Fahrspurerkennung blendet die Störungen aus Von Yifei Wang, Naim Dahnoun und Alin Achim Fachbereich Elektrotechnik und Elektronik, Universität Bristol, England In den letzten zwei Jahrzehnten wurden eine Reihe von Forschungsprojekten auf dem Gebiet der Fahrspurerkennung durchgeführt, um die Sicherheit von Automobilen zu verbessern. Solche Systeme sollen verhindern, dass Fahrer sich unabsichtlich aus ihrer Fahrspur und in den Pfad anderer Fahrzeuge bewegen. Dies ist ein schwieriges Problem, da von Kameras erfasste Bilder selbst bei klar markierten Fahrspuren viele externe Merkmale enthalten, die einen Fahrspurerkennungsalgorithmus verwirren können. Das Isolieren von Merkmalen ist einer der wichtigsten Aspekte bei der Fahrspurerkennung. Dabei wird Bildverarbeitung verwendet, um zu ermitteln, welche Formen in einem Frame die Fahrspuren kennzeichnen, entlang derer sich das Fahrzeug bewegt. Unter Verwendung der Eigenschaften der Fahrspuren und deren Forminformationen wurde ein neuartiger Algorithmus zum Isolieren von Merkmalen entwickelt, der prüfen kann, ob Merkmale in einem verarbeiteten Bild zu den Fahrspuren gehören, oder ob sie externe Störungen sind. Wenn Sie auf einer geraden Straße mit durchgehenden Fahrspurmarkierungen fahren, werden sich die Positionen der Fahrspuren aus der Sicht des Fahrers im Laufe der Zeit nicht bedeutend ändern. Der neue Algorithmus nutzt dieses Phänomen und versucht, die nicht beweglichen Merkmale in der Szene zu identifizieren. Um dies zu erreichen, wird eine digitale Interpolation verwendet. Durch vorsichtige Auswahl eines Bildbereichs sowie durch die Interpolation dieses Bereichs zurück zur ursprünglichen Bildgröße kann die Sicht des Fahrers simuliert werden, und dabei sollten die interpolierten und die ursprünglichen Bilder sich überlappen. Die erste Aufgabe ist, einen passenden Bereich für die Interpolation auszuwählen. Auf einer ebenen, geraden Straße bewegt sich das Fahrzeug in Richtung des Fluchtpunkts, an dem sich die linke und die rechte Fahrspur am Horizont begegnen. Es wird ein Sobel-Filter verwendet, um Linien für jede deutliche Kante im Bild zu generieren. Der Schnittpunkt dieser Linien mit der Fluchtlinie des Horizonts ist eine mögliche Position für den Fluchtpunkt der Fahrspur. Ein Bewertungssystem wählt den Punkt auf der Fluchtlinie aus, auf den die meisten der verzeichneten Kanten zeigen. Diese Methode funktioniert für ebene, gerade Straßen, aber davon gibt es nur wenige. Um den Ansatz auf kurvenreiche Straßen auszudehnen, wird das Bild in eine Anzahl horizontaler Bänder aufgeteilt, und für jedes Bildband wird dann der Fluchtpunkt ermittelt. Die vom Sobel-Filter gefundene Anzahl der Kanten, die zu den Fahrspurbegrenzungen gehören, wird mit zunehmender Fortsetzung auf Seite 18> 16 etech - AUSGABE 4 etech - AUSGABE 4 17

11 < Fortsetzung von Seite 16 Wollen Sie Ihr Design mit einer USB-Anbindung nachrüsten? Entfernung abnehmen, so dass der Fluchtpunkt des niedrigsten und nächstliegenden Bildbands zuerst erfasst wird. Die Fluchtpunkte auf den oberen Bändern werden auf der Grundlage der Fluchtpunktposition der unteren Bänder erfasst, um den Erkennungsfehler und den Verarbeitungsaufwand zu minimieren. Die Erkennungsgenauigkeit wird durch das Verfolgen des Fluchtpunkts Frame um Frame verbessert, basierend auf der Annahme, dass sich die Position des Fluchtpunkts nicht dramatisch ändern wird. Um die Fahrspurmerkmale zu extrahieren und die Kanten auszuschließen, die nicht zu Fahrspurmarkierungen gehören, wird pixelweise eine logische UND-Operation auf die ursprünglichen Bildkanten und auf das skalierte, interpolierte Bild angewendet. Wenn sich die interpolierten Kanten mit den Kanten der ursprünglichen Bilder überlappen, werden diese beibehalten. Weitere Störungen können durch das Ablehnen von Kanten entfernt werden, die eindeutig den falschen Winkel für eine Fahrspurmarkierung haben. Der Skalierungs- und Kantenvergleichsprozess wird mit unterschiedlichen Skalierungsverhältnissen ausgeführt, bis die meisten unerwünschten Merkmale entfernt wurden. Typischerweise bleiben die Fahrspuren dabei intakt, weil sie (bei einer geraden Straße) unabhängig vom Skalierungsfaktor ungefähr in der gleichen Position bleiben. Die anderen Objekte verschwinden, weil sie nicht in allen Fällen passen. Experimente haben gezeigt, dass zehn Iterationen normalerweise ausreichend sind, selbst unter sehr schwierigen Bedingungen. Während des Kantenvergleichsprozesses werden segmentierte Fahrspurmarkierungen verkürzt. Dies liegt an der Änderung ihrer Länge und Position, die durch die Bildskalierung verursacht wird. Obwohl sie nach der Interpolation auf der gleichen Linie bleiben, wird der obere Teil der Linie gelöscht. Da in segmentierten Bildern mehrere Fluchtpunkte existieren, hat jedes Bildband seinen eigenen entsprechenden Fluchtpunkt, und die Ergebnisse der Kantenerkennung werden getrennt verglichen. Bildinhalte über dem Fluchtpunkt, die keine nützlichen Informationen enthalten, werden nicht verarbeitet, um die Komplexität der Berechnung zu reduzieren. Das System wurde auf einem Texas Instruments TMSD6437 Digital Media Processor implementiert. Dieser basiert auf dem C64+-Kern, der bis zu acht 8-Bit- MAC (Mulitply-Accumulate)-Operationen pro Taktzyklus durchführen kann. Der Prozessor unterstützt Taktfrequenzen von bis zu 700 MHz, obwohl wir ihn mit 600 MHz ausführen. Aufgrund der großen Genauigkeit, die in bestimmten Algorithmen erforderlich ist, wurde eine Kombination von 8 8-Bit- und 4 16-Bit- MACs verwendet, die der Prozessor unterstützt. Dieser Prozessor enthält darüber hinaus ein Video-Subsystem. Dies bietet eine nahtlose Schnittstelle zum Standard- Videodekoder und zur Bildschirmanzeige. Die Kombination von Video-Subsystem und EDMA (Enhanced Direct Memory Access)-Unterstützung im Prozessor vereinfacht die Datenübertragung von der Kamera zum Verarbeitungspuffer und vom Ausgangspuffer zur Bildschirmanzeige. Wenn EDMA und der Hauptprozessor (CPU) perfekt synchronisiert sind, wird der für die Übertragung benötigte Arbeitsspeicher auf ein Minimum reduziert. Die erfassten Frames (Testvideos sind im NTSC-Format) werden von der integrierten Größenveränderungshardware auf Pixels verkleinert, um den Berechnungsaufwand zu reduzieren. Die Größenveränderungskomponente kann Ausgabebilder von 1/4 bis zu 4x der Originalgröße in Schritten von 256/N generieren, wobei N eine Ganzzahl zwischen 64 und 1024 ist. Das implementierte System kann in drei Hauptteile aufgegliedert werden. Der erste Teil ist die Erkennung von Kanten und Fluchtpunkten, die 16% der verfügbaren Verarbeitungskapazität einnimmt. Die Behandlung mehrfacher Fluchtpunkte nimmt 2% der Verarbeitungskapazität ein. Der letzte Teil des Prozesses, die digitale Interpolation und das Extrahieren von Merkmalen, nimmt mit 82% den größten Teil der Verarbeitungskapazität ein. Da der iterative Skalierungsprozess normalerweise zehn Schritte umfasst, müssen für Interpolation und Kantenvergleich zehn verschiedene skalierte Bereiche in den internen Arbeitsspeicher übertragen werden, zusätzlich zu der Kantenabbildung des Originalbilds. Da das maximale Skalierungsverhältnis im Normalfall auf 0,9 eingerichtet ist, haben die ausgewählten skalierten Bereiche fast die gleiche Größe wie das Original. Dies bedeutet, dass große Datenmengen übertragen werden müssen. Dabei wird für jedes Paar nebeneinanderliegender ausgewählter Bereiche jedoch immer ein großer Teil des Bildes wiederholt. Durch die Wiederverwendung wiederholter Bildbereiche kann die übertragene Datenmenge deutlich reduziert werden. In Experimenten enthielt die anfängliche Anstiegsabbildung viele Störungen, d. h. nicht signifikante Merkmale. Der Bildverkleinerungs- und Störungsentfernungsalgorithmus entfernt erfolgreich die meisten unerwünschten Merkmale und behält dabei die Fahrspurmerkmale bei. Dies bedeutet, dass die Ergebnisse der Implementierung die Theorie unterstützen und dass sie robust sind. Die Möglichkeit, das integrierte Größenänderungsmodul zum Interpolieren der skalierten Bereiche zu verwenden, muss noch näher untersucht werden. Das vollständige System arbeitet heute jedoch in Echtzeit und mit einer Geschwindigkeit von über 23 Frames pro Sekunde, allein durch effiziente Verwaltung des Arbeitsspeichers und ohne, dass dazu Code auf Assemblerebene geschrieben werden muss. Eine weitere Optimierung des Systems könnte erzielt werden, indem die langsamen Teile des Codes identifiziert und über Intrinsics, lineare Assembly oder Assembly optimiert werden. Sehen Sie sich unser umfassendes Angebot von TI- Digitalmedienprozessoren an unter Erweitern Sie Ihre Anwendung um USB, ohne dabei das System überarbeiten zu müssen Microchip bietet Entwicklern eine komplette Out-of-the-Box-Lösung, die bestehende Systeme einfach um eine USB-Anbindung erweitert. Das USB-zu-RS232-Demo-Board MCP2200EV-VCP ist ein kostengünstiges Evaluierungstool, das durch Softwarebibliotheken und ein PC-basiertes Konfigurationstool unterstützt wird. Für Entwickler erübrigt sich damit die Einarbeitung in das USB-Protokoll, was eine Erweiterung bestehender Designs um flexible USB-Funktionalität vereinfacht. Das Board dient als kompletter USB-zu-RS232-Umsetzer (Dongle) und bietet zusätzlich Zugang zu weiteren I/O-Pins über USB. Damit können Entwickler die On-Chip I/Os mit Hilfe der mitgelieferten der PC-Software ändern, sodass sie verschiedene Funktionskonfigurationen programmieren und testen können. Die gesamte Lösung trägt zu einer schnellen Markteinführung verschiedener Applikationen wie auch vorhandener RS-232-Anwendungen bei. Leistungsmerkmale: Versorgung über USB Testpunkte für alle GPIOs RS232-Device- und 9-Pin-D-Sub-Stecker zum Anschluss an RS232-Anwendungen LEDs zur Anzeige des USB-zu-UART-Datenverkehrs (falls aktiviert) Software zur Konfiguration zusätzlicher Funktionen Intelligent Electronics start with Microchip rs-components.at/microchip Bestellen Sie das MCP2200EV-VCP von RS MCP2200EV-VCP : RS Stock No : ~ MCP2200-I/MQ : RS Stock No : 1.84 MCP2200-I/SO : RS Stock No : 1.69 MCP2200-I/SS : RS Stock No : 1.69 Microcontrollers Digital Signal Controllers Analog Memory 18 etech - AUSGABE 4 Der Name und das Logo Microchip sowie PIC sind eingetragene Marken der Microchip Technology Incorporated in den USA und in anderen Ländern. Alle anderen hier erwähnten Marken sind im Besitz der jeweiligen Eigentümer. 2010, Microchip Technology Incorporated. Alle Rechte vorbehalten. ME276Ger/08.10D

12 KONSTRUKTIONS- BESPRECHUNG Die Einführung des mbed-entwicklungssystem für ARM-basierte Microcontroller stellt eine Revolution bei der Entwicklung von Computersoftware und Firmware dar. Die kostenintensive Anschaffung von Entwicklungstools wie IDEs und Compiler entfällt, da internetgestützte Ressourcen verwendet werden. Dieser Artikel beschreibt meine ersten Erfahrungen mit dieser neuen Arbeitsweise. Ich hatte mir dabei zum Ziel gesetzt, herauszufinden, wie schnell ich unter Verwendung eines NXP LPC1768-basierten mbed-moduls und eines kommerziellen Ultraschall-Sonargeräts einen Prototyp für ein einfaches mobiles System zur Verhinderung von Roboterkollisionen entwickeln könnte. Die Hardware des mbed-kits Beim Öffnen der Verpackung finden Sie das winzige mbed-modul selbst, ein USB-Kabel, eine kreditkartengroße Zusammenfassung der Stiftfunktionen für das Modul und ein einzelnes Blatt mit Anleitungen. Ach ja, und dazu noch einen nützlichen mbed-aufkleber. Keine CD mit Hunderten von Megabytes an Software, die auf Ihrem PC installiert werden muss, und auch kein Kleingedrucktes, in dem Sie erfahren, dass Sie die Vollversionen der Entwicklungstools erwerben müssen, um Programme entwickeln zu können, die mehr tun als nur eine LED zum Blinken zu bringen. Anstelle dessen werden Sie angewiesen, das Modul über das mitgelieferte USB-Kabel an einen PC mit Internetzugriff anzuschließen und dann die mbed-website anzusteuern. Das Modul wird über das USB-Kabel mit Strom versorgt und benötigt daher keinen getrennten Stromanschluss. Programmieren mit ARM mbed Von Dr. William Marshall, RS Components Online gehen Sobald Sie die USB-Verbindung zu Ihrem PC einrichten, werden die entsprechenden Treiber installiert und das mbed-modul erscheint im Windows Explorer als neues Laufwerk. Das Laufwerk enthält zu diesem Zeitpunkt nur eine einzige Datei: mbed.htm. Durch Doppelklicken auf die Datei wird Ihr Webbrowser auf der mbed-startseite geöffnet, wo Sie durch Klicken auf Signup zur Registrierungsseite gelangen. Nachdem Ihr Modul registriert ist, erhalten Sie Zugriff auf den Compiler. Die Website ist ein soziales Netzwerk für Entwickler, d. h. Sie erhalten Ihre eigene Startseite, ein Notizbuch oder Blog, in dem Sie Ihre Ideen und Gedanken zu einem Projekt festhalten können und Speicherplatz für Ihre Programme. Was mir dabei besonders gefällt, ist dass ich an beliebigen Orten arbeiten kann, solange dort eine Internetverbindung verfügbar ist. Ich packe die Platine und meinen Laptop einfach in die Aktentasche und schon bin ich von meinem Labor frei! Die Hardware zusammenstellen Mein Testprojekt umfasste das Entwickeln einer Schnittstelle zwischen einem SRF08 Ultraschall-Entfernungsmesser, einem einfachen Gleichstrommotor und dem mbed-modul. Der SRF08 hat einen I2C- Bus, so dass für den Anschluss an einen in der Cloud der beiden verfügbaren I2C-Ports lediglich einige Verbindungsdrähte und zwei Pull- Up-Widerstände erforderlich waren. Das mbed-modul hat eine Spannungsabgabe von +5 V (vom USB-Port) und diese versorgt den Entfernungsmesser. Der Motor benötigt mehr Strom als das mbed-modul bereitstellen kann und er benötigt daher eine getrennte Stromquelle. Dies könnte jedoch ein Batteriepaket sein, damit das Gerät portabel bleibt. Der beliebte L293D H-Bridge- Treiberchip wird verwendet, um den Motor über eine der sechs verfügbaren PWMout- Leitungen anzutreiben. Programmierung Bevor ich mit dem Erstellen des Code begann, überlegte ich, dass es das Debugging wesentlich vereinfachen würde, wenn ich die Programm-Ausgabedaten über einen seriellen Terminalemulator wie z. B. Windows Hyperterminal auf dem PC anzeigen könnte. Dazu muss zuerst ein Treiber für den seriellen Port auf dem PC installiert werden, und dieser wird fürsorglicherweise im Abschnitt Handbuch bereitgestellt. Dies ermöglicht den Gebrauch der C-Funktionen printf und scanf in einem Programm. Klicken Sie auf Compiler, um ein neues Fenster mit einem IDE-ähnlichen Layout zu öffnen, das jedoch wesentlich einfacher ist und keine Debugging-Funktionen enthält. Wählen Sie New, geben Sie einen Namen für das Programm ein und schon sind Sie bereit, Programmzeilen einzugeben. Die Sprache ist C mit den Objektklassen von C++. Die erste Zeile eines C-Programms ist normalerweise #include stdio.h, womit die Bibliothek der Standardfunktionen aufgerufen wird, aber in diesem Fall verwenden wir #include mbed.h für den gleichen Zweck. Die Bibliothek enthält die erforderlichen Treiber für alle Portstifte, einschließlich I2C, PWM und DigitalOut. Das // Uses SRF08 Ultrasonic Range Finder #include mbed.h I2C sonar(p9, p10); Serial pc(usbtx, USBRX); PwmOut motor(p21); const int addr = 0xE0; char cmd[2]; char echo[2]; int main() { in Abb. 1 abgebildete Programm ist mein Sonarsystem. Wenn Sie Ihren Quellcode erstellt haben, wählen Sie Save, um ihn in Ihrem mbed- Ordner zu speichern. Wählen Sie dann Compile und warten Sie auf die Meldung Success! (oder wahrscheinlicher auf eine Liste von Kompilierfehlern). Nachdem Sie alle Bugs ausgemerzt haben und keine weiteren Fehler angezeigt werden, erscheint eine Meldung, die Sie zum Speichern der Binärdatei auffordert. Damit wird der Download in das mbed-modul ausgelöst. Betätigen Sie die Reset-Taste und Ihr Programm wird ausgeführt. Der Entwicklungszyklus ist wirklich so einfach: ein paar Stunden für die Montage der Hardware und zum Schreiben des Programmcodes. Und die Gewöhnungsphase ist darin schon eingeschlossen. Beispielprogramm Das Beispielprogramm zeigt, wie Gerättreiber aus dem Web-Handbuch entnommen und wo // Define SDA, SCL pins // Define Tx, Rx for PC // Define PWM pin // I2C device address for SRF08 // Set up SRF08 max range and receiver sensitivity over I2C bus cmd[0] = 0x02; // Range register cmd[1] = 0x1C; // Set max range about 100cm sonar.write(addr, cmd, 2); cmd[0] = 0x01; // Receiver gain register cmd[1] = 0x1B; // Set receiver gain sonar.write(addr, cmd, 2); // Set up PWM frequency motor.period(0.01); while (1) { // Get range data from SRF08 // Send Tx burst command over I2C bus cmd[0] = 0x00; cmd[1] = 0x51; sonar.write(addr, cmd, 2); wait(0.07); // Read back range over I2C bus cmd[0] = 0x02; sonar.write(addr, cmd, 1, 1); sonar.read(addr, echo, 2); // Set PWM frequency = 100Hz // Command register // Ranging results in cm // Send ranging burst // Wait for return echo // Address of first echo // Send address of first echo // read two-byte echo result // Generate PWM mark/space ratio from range data float range = (echo[0]<<8)+echo[1]; range = range/100; // Turn range into PWM ratio motor.write(range); // Update PWM pulse-width } } pc.printf( range = %0.2f\n, range);// Send PWM ratio to PC display wait(0.1); Abb. 1. Quellcode des Sonarprogramms benötigt eingefügt werden. Das Programm liest den Abstand zu einem Hindernis bis zu einer Entfernung von maximal 100 cm vom SRF08-Module über einen seriellen I2C-Bus ein. Ein PWM-Signal treibt den Motor bei maximaler Entfernung mit voller Geschwindigkeit und reduziert diese zunehmend, wenn das Hindernis näherkommt. Die erste Version des Programms war aufgrund eines Programmfehlers in einem der übergeordneten I2C-Treiber etwas länger als notwendig ausgefallen. Ich wandte mich an das Forum, um das Problem zu besprechen, und dies führte dazu, dass der Fehler identifiziert und entsprechende Modifikationen in die nächste Version der mbed-bibliotheks- Headerdatei aufgenommen wurden. Interaktive Entwicklung Dies ist typisch für Entwicklungsarbeit in der Cloud : schneller Zugriff auf Experten und Interaktion mit anderen Entwicklern, die an ähnlichen Problemen arbeiten. Dieses Konzept offener Entwicklungsarbeit ist KONSTRUKTIONS- BESPRECHUNG Abb. 2. mbed-stiftfunktionen natürlich sehr verführerisch, aber man sollte bedenken, dass es in einer kommerziellen Umgebung nicht für alle geeignet sein wird. Zunächst muss hier die Frage der Sicherheit betrachtet werden sowie die praktischen Beschränkungen der Entwicklungssoftware und -hardware. Sie haben beispielsweise keinen Zugriff auf Debugging-Funktionen wie Haltepunkte und Einzelschrittbetrieb. mbed ist jedoch ideal für den Austausch kleinerer Programmteile geeignet, so dass es sehr gut zu Schulungszwecken eingesetzt werden kann sowie für kleinere Firmen, die keine Mittel für vollständige Entwicklungssysteme verfügbar haben. RS Embedded Development Platform (EDP) RS Components hat ein Adaptermodul (RS Best.-Nr ) für mbed herausgegeben, mit dem diese Art internetgestützter Entwicklung auf ein EDP-System angewendet werden kann. Ein dediziertes Prozessormodul für den LPC1768 ist ebenfalls erhältlich (RS Best.- Nr ), welches die mbed-einheit ersetzen kann, wenn eine anspruchsvollere Entwicklungsumgebung benötigt wird. Diese wird in einer zukünftigen Besprechung behandelt werden. Zusätzliches Material Das Schaltkreisdiagramm für die Kollisionsvermeidungs-Hardware und eine Dateiversion des Programm- Quellcodes können von der etech- Website heruntergeladen werden. Das in diesem Artikel verwendete mbed-modul LPC1768 ist von RS Components erhältlich (RS Best.-Nr ). Mehr online... Laden Sie den Quellcode des Sonarprogramms und den Schaltplan herunter von 20 etech - AUSGABE 4 etech - AUSGABE 4 21

13 MARkT- TRENDS fünffacher Anstieg im Verkauf von Bewegungssensoren für Mobiltelefone bis 2014 Mehr als ein durchschnittlicher Messplatz Nie war die Fehlersuche an komplexen Designs einfacher als heute! Beschleunigungsmesser, kompasse, Gyroskope und Drucksensoren fassen fuß im Smartphone-Markt Die globalen Verkaufszahlen von Bewegungssensoren für Mobiltelefone werden sich laut isuppli Corp bis zum Jahr 2014 verfünffachen, da Smartphones und deren Betriebssysteme in zunehmendem Maße bewegungsgestützte Befehle und Navigation unterstützen werden. Lieferungen von Bewegungssensoren für Mobiltelefone d. h. Beschleunigungsmesser, Kompasse, Gyroskope und Drucksensoren werden von 435,9 Millionen Einheiten im Jahr 2009 auf 2,2 Milliarden Einheiten im Jahr 2014 ansteigen. Der Umsatz für diese Produkte wird im Jahr 2014 etwas mehr als 1 Milliarde USD betragen, verglichen mit 316 Millionen USD in Bewegungssensoren wie Beschleunigungsmesser und Kompasse spielen bereits eine wichtige Rolle in der Funktionalität von Smartphones wie iphone oder Google Phone. Beschleunigungsmesser erkennen, wann ein Mobiltelefon mit großem Touchscreen auf die Seite gedreht wird, so dass das Gerät die Anzeige vom Hochformat zum Querformat ändern kann. Sie sind auch in Gaming- und Navigationsfunktionen von Bedeutung und sie werden zunehmend in Anwendungen zu erweiterter Realität und Kontextbewusstheit verwendet. Die zunehmende Präsenz von Beschleunigungsmessern in Mobiltelefonen wird darüber hinaus durch Hunderte unabhängiger Entwicklungsfirmen in China unterstrichen, die im Jahr 2009 Bewegungssensoren übernommen haben. Nach Schätzungen von isuppli gingen fast 20 Prozent der weltweiten Lieferungen von Beschleunigungsmessern für Mobiltelefone in 2009 nach China, wobei der Großteil im chinesischen grauen Markt für Handgeräte Verwendung findet. Beschleunigungsmesser geben Gas Im Jahr 2014 werden Beschleunigungsmesser 44 Prozent des Gesamtumsatzes von Bewegungssensoren für Mobiltelefone ausmachen. Zu diesem Zeitpunkt werden 65 Prozent aller Mobiltelefone Beschleunigungsmesser enthalten, verglichen mit 2 Prozent in 2007 und 28 Prozent in Fallende Preise für 3-Achsen- Teile werden das Wachstum von Beschleunigungsmesserverkäufen fördern. Preise für dreiachsige 6-Bit- Einstiegsprodukte werden bis 2014 auf 34 Cent absinken, verglichen mit einem Preis von 90 Cent in Der Anteil hochwertigerer 12- bis 14-Bit-Produkte wird ansteigen, da diese für anspruchsvolle Anwendungen zur Erkennung von Handgestik benötigt werden. Lieferungen von Bewegungssensoren in Mobiltelefonen kompasse zeigen nach Norden Lieferungen von Kompassen stiegen in der zweiten Hälfte von 2009 explosionsartig an. Im Jahr 2009 enthielten 19 Prozent aller GPS-Mobiltelefone einen Kompass, im Vergleich zu 4 Prozent in Kompasse ermöglichen die automatische Rotation von Straßenkarten, so dass sie in die Fahrtrichtung zeigen. Erweiterte Realitätsanwendungen, die einen Kompass, GPS-Signale und eine Kamera verbinden, sind ebenfalls ein wichtiger Faktor in Android- Geräten sowie in iphone 3Gs. Diese Attribute sind für Verbraucher so attraktiv, dass ihre Unterstützung für konkurrierende Smartphone- Plattformen wie Google Android und Microsoft Mobile Windows 7 ein Muss ist. Dies wird in den kommenden Jahren zu einem Boom in den Verkäufen von Kompassen führen. Gyroskope drehen auf Mobiltelefonhersteller zeigten bis Anfang 2009 nur wenig Interesse an Gyroskopen. Dies änderte sich jedoch Mitte 2009 im Anschluss an den Erfolg von Nintendo Wii Motion Plus und nach der Markteinführung einer Reihe neuer zwei- und dreiachsiger Gyroskope von IvenSense und STMicroelectronics. Es wurde erwartet, dass Gyroskope diesen Sommer in den ersten Smartphones erscheinen würden. Die Hauptanwendungen in 2010 und 2011 werden Benutzeroberflächen sein, die ein Gyroskop zusammen mit einem Beschleunigungsmesser verwenden, gefolgt von Bildstabilisierung und Koppelnavigation für den Gebrauch in Fahrzeugen. Ab 2012 werden Gyroskope in Verbindung mit Beschleunigungsmessern, Kompassen und Drucksensoren für die Navigation innerhalb von Gebäuden verwendet werden. Der Gesamtumsatz von Gyroskopen für Mobiltelefone im Jahr 2014 wird auf 190 Millionen USD geschätzt. Halbleiterchance Nach Ansicht von isuppli wird der erwartete starke Anstieg in Verkäufen von Bewegungssensoren in den kommenden Jahren zu neuen Marktchancen für Halbleiterfirmen führen, genauso wie für Hersteller von Prozessoren, Microcontrollern und Navigations- Chipsets. Es werden gegenwärtig neue Architekturen untersucht, die den Anwendungsprozessor auslagern, den Stromverbrauch auf Systemebene optimieren und die Reaktionszeit verbessern können. Von Jérémie Bouchaud, Direktor und Chefanalytiker für MEMs bei isuppli Corp. Fehlersuche ist hart genug. Ihre Messgeräte sollten Sie bei der Arbeit unterstützen und nicht behindern. Unsere Test Bench Lösung bietet Ihnen die gleiche Benutzerfreundlichkeit, die Sie bereits von unseren Oszilloskopen kennen, wie z.b. die direkte Bedienung der häufigsten Funktionen am Frontpanel oder Datenspeicherung via USB Port. Um Ihnen komplizierte Messaufgaben zu erleichtern, können Sie Ihren Laboraufbau mit der beigefügten Version von Labview Signal Express vernetzen. Steuern Sie Ihre Tektronix Geräte über Ihren PC. Automatisierte Messungen und Datenanalyse mit mehreren Messgeräten. Erfassen und speichern Sie Ihre Ergebnisse, erstellen Sie eigene Reports. Vom durchschnittlichen Messplatz zur außergewöhnlichen Test Bench. Oszilloskope 40 MHz bis 500 MHz Bandbreite Bis zu 25 automatisierte Messungen Batteriebetrieb möglich* Laboroszilloskope 100 MHz bis 200 MHz Bandbreite Bis zu 4 analoge und 16 digitale Kanäle Parallele und serielle Bus Analyse Wave Inspector für das schnelle Navigieren der aufgezeichneten Daten *Modellabhängig. Digitale Multimeter NEU! 5.5 Digit und 6.5 Digit Auflösung Dual Display Statistiken, Histogramme und Trend-Analysen Netzgeräte NEU! Ausgangsspannung bis zu 72 V Auflösung bis zu 0.5mV und 0.1mA Arbiträre Funktionsgeneratoren Bis zu 240 MHz Bandbreite 1- oder 2-Kanal Modelle 12 Standard Signale, incl. arbitrary Millionen Einheiten Alleinstehende Bewegungssensoren Bewegungssensoren als Teil eines Chipsatzes mit mehreren Sensoren Sichern Sie sich die neuesten Marktforschungsergebnisse zu MEMS und Sensoren unter oder kontaktieren Sie isuppli unter info@isuppli.com. Industrieweit einzigartige 3 Jahres-Garantie beim Kauf von allen Tektronix Laborinstrumenten. Copyright 2010 isuppli Corporation Tektronix, Inc. All rights reserved. Tektronix products are covered by U.S. and foreign patents, issued and pending. TEKTRONIX and the Tektronix logo are registered trademarks and LabVIEW SignalExpress is a trademark of National Instruments. 22 etech - AUSGABE 4

14 Die neue Welt des SchalteNS Von Jerry Abraham Central Product Manager, RS Components Mehr als je zuvor konzentrieren Entwickler sich auf die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine, angespornt von den vielfältigen Designs und Technologien, die von Schalterherstellern erhältlich sind. Neue Berührungsschalter und -tastaturen finden bereits Verwendung in Branchen wie Medizin, Fertigung, Sicherheit, Verteidigung, Telekommunikation, Computer, Transport und Unterhaltungselektronik. Hersteller müssen jedoch nicht nur ein vielfältiges Produktangebot anbieten, sondern sie müssen auch Kosten sparen und die Anforderungen von Normen und Standards erfüllen. Ihre Produkte müssen darüber hinaus kompakt, zuverlässig und langlebig sein. Kleinere Berührungsschalter Kompakte Formate und hohe Produktqualität sind die Hauptmerkmale der APEM MEC Mikro-Berührungsschalter. Sie bieten bedeutende Einsparungen an Platinenplatz und Oberflächenmontageoptionen für hochvolumige automatische Fertigung. MULTIMEC-Schalter sind nach IP67 verkapselt und für bis zu 10 Millionen Schaltzyklen geeignet. Die MULTIMEC-Familie bietet kompakte Formfaktoren und variable Höhen von der Platine bis zum oberen Schalterrand. Die Schalter sind für Schmelzlötungen geeignet und sie sind, wenn gewünscht, als Tape und Reel erhältlich. Große Schalter für behinderte Benutzer Am anderen Ende des Größenspektrums bilden Ergonomie und Normen den Hintergrund für APEMs neue LPI-Serie, die das größte Betätigungselement und die geringste Einbautiefe im Produktportfolio bietet. Die LPI-Serie basiert auf einem modularen Konzept und sie bietet daher eine große Anzahl von Permutationen und Kombinationen, um individuelle Kundenanforderungen zu erfüllen. Diese Berührungsschalter sind in zwei Ausgabeversionen für Vorderoder Rückseitenmontage erhältlich: eine kombinierte getrennte Schließer/Öffner-Version für 5 A und eine Schließerversion für 0,5 A. Die niedrige Einbautiefe ermöglicht die Installation in Umgebungen, in denen nur begrenzter Platz verfügbar ist. Aufgrund seines großen Betätigungselements ist diese Serie ideal für alle Anwendungsbereiche geeignet, in denen die Drucktaste schnell gefunden werden muss. Der Schalter entspricht den Anforderungen des Standards EN81-70, so dass behinderte Menschen Fahrstühle und Gebäude einfacher erreichen können. Innovative Membranschalter OEMs, die nach komplexeren Mensch- Maschine-Schnittstellen suchen, verwenden in zunehmendem Maße Membranschalter, um ihre Endprodukte zu verbessern und zu schützen. Medizinische Geräte, Geräte in der Nahrungsmittelverarbeitung und Geräte für den Außengebrauch (z. B. Kioske) verfügen über Vorteile wie einfache Anpassung, hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit sowie problemlose Reinigung. Aufgrund ihrer Sandwich-Konstruktion von Polyester und Haftstoff sind APEM- Membranschalter einfach zu montieren, und sie können über ein flexibles Ende direkt an das elektronische Gerät angeschlossen werden. Taktile Rückmeldung kann entweder über eine metallische Schnappscheibe unter der flexiblen Oberfläche oder durch Prägung der Oberschicht bereitgestellt werden. APEM verwendet ein breites Spektrum von Materialien und Haftstoffen, einschließlich Versionen mit Microban antimikrobiellem Schutz für medizinische Geräte. Die neueste Entwicklung auf dem Gebiet von Schalttafeln ist Elektrolumineszenz- Hintergrundbeleuchtung. Dabei erlaubt der elektrolumineszente Film, der eine integrale Schicht hinter der Oberflächengrafik bildet, den Gebrauch von Schalttafeln in lichtarmen Umgebungen, was ideal für Anwendungen in den Bereichen Automobilbau, Navigation, Schifffahrt und Medizin geeignet ist. Durchsichtige Druckfarbe kann auf dem Film verwendet werden, um Beleuchtung in verschiedenen Farben zu erzeugen. Bei Innovationen wie diesen ist es wenig erstaunlich, dass sie zu einer wahrhaftigen Explosion von Optionen für Konstrukteure geführt haben. RS hat in den letzten sechs Monaten über 800 neue Produkte von APEM hinzugefügt. Unser vollständiges Produktangebot direkt ab Lager finden Sie unter 24 etech - AUSGABE 4 etech - AUSGABE 4 25

15 EDP- UPDATE EDP für Drahtlosanwendungen Aufgrund der unaufhaltsam anwachsenden Nachfrage nach drahtloser Konnektivität wurde EDP erweitert, um die schnelle Entwicklung von RFID- und GSM/ GPRS-gestützten Anwendungen zu unterstützen. Dank der Einführung zweier neuer Drahtlosmodule können Entwicklerteams, die EDP und das mbed-modul verwenden, jetzt schnell und einfach RFID, GSM/GPRS oder beide Technologien zu ihren Anwendungen hinzufügen. Beide Drahtlostechnologien werden jetzt vollständig von der EDP unterstützt, einschließlich einer Erweiterung der Softwareentwicklungsumgebung auf drahtlose Telemetrie und einer von ARM entwickelten Softwarebibliothek von Drahtlosmodulen für RFID und GSM/GPRS. EDP Die RS Embedded Development Platform (EDP) gibt Entwicklern Zugang zu führenden Technologien in einem konfigurierbaren und flexiblen Format, für schnelle F&E- Aktivitäten mit Hilfe von produktionsbereiter Software bewährten Referenzdesigns. Eine der großen Stärken von EDP ist die enge Partnerschaft mit ARMs mbed, dem Prozessormodul, das Entwicklungsteams über LPC1768 von NXP problemlosen Zugriff auf den eingebetteten Cortex-M3 32-Bit-Microcontroller bietet. Diese Module werden vollständig von EDP unterstützt, einschließlich der Softwarebibliothek, die zur Unterstützung der wachsenden Anzahl verfügbarer EDP-Module geschaffen wurde. Die Partnerschaft mit ARM hat zu zwei Referenzdesigns geführt, die die neuen drahtlosen Module verwenden. Andere verkaufen Ihnen Uhren. Wir schenken Ihnen Zeit. Das RS Online-Angebotsservice. Die neuen drahtlosen Module Die neuen EDP-Drahtlosmodule wurden von RF Solutions entwickelt und sind exklusiv von RS Components erhältlich. Die RFID-Module werden über eine generische Schnittstelle an die EDP angeschlossen, die auch den Anschluss der von IB Technologies entwickelten MicroRWD (HITAG) RFID-Module gestattet. IB Technologies bietet eine Reihe produktionsbereiter Module, so dass Entwickler mit Unterstützung von der EDP eine drahtlose Technologie implementieren können, die in der Branche rapide an Beliebtheit zunimmt. Die GSM/GPRS-Module werden ebenfalls über eine generische Schnittstelle an die EDP angeschlossen und sie umfassen eine vollständige Materialaufstellung und Diagramme, so dass Kunden die gleiche Lösung in Produktionsvolumen implementieren können. Diese Module basieren auf den Huawei GTM900-Modulen, die Tri-Band-Betrieb bei 800, 900 und 1800 MHz, Paketdatendienste der GPRS-Klasse 10, eine maximale Bandbreite von 115,2 KBit/s und Unterstützung für Sprachkodierung bieten. Mit seinen neuen Drahtlosmodulen verbindet die EDP jetzt eine noch größere Auswahl führender Technologien, so dass komplementäre Lösungen in einer einzigen Entwicklungsumgebung zusammengestellt werden können. Dadurch werden Entwicklungszyklen beschleunigt und das Systemdesign wird vereinfacht. 26 etech - AUSGABE 4 Mehr online... Besuchen Sie um Softwarebibliotheken und Schaltbilder für das ARM-Projekt herunterzuladen. Halten Sie sich über die neuesten Produkte im RS EDP-Portfolio auf dem Laufenden unter Online-Angebotsservice

16 R-78-Schaltregler. Die Nummer Eins seit über fünf Jahren IN VERBINDUNG MIT ENTwICkLER- TIPPS Die Serie R-78xx-0.5, die in gewissem Sinn die Mutter aller unserer R-78-Schaltregler ist, bietet eine Ausgangsspannung von 1,5-15 VDC mit einem maximalen Ausgangsstrom von 500 ma und 32 VDC Eingangsspannung. Das SIP-3-Gehäuse der Einheit misst nur x 10 x 8 mm und liefert bis zu 7,5 Watt Ausgangsleistung. Die Regler sind auch in einer SMD-Version erhältlich. Die Serie R-78AAxx-0.5SMD und R-78AAxx-1.0SMD sind RoHS 6/6-konform und daher 100 % bleifrei. Die Hauptmerkmale der Serie R-78 auf einen Blick: Effi zienz von bis zu 97 Prozent Voller Kurzschlussschutz Pinbelegung kompatibel mit LM78 Linearreglern Zusätzlicher Eingangsspannungsbereich (4,75 V - 32 V) Kein Kühlkörper notwendig Da die Schaltregler der Serie R-78 eine Effi zienz von bis zu 97 Prozent erzielen, wird ein Kühlkörper unnötig. Für weitere Informationen, besuchen Sie: Schutz der Elektronik in den Geräten/Boxen im Falle von Wartung, ungestecktem Zustand oder Kabelschäden Abgedichtet Nicht gesteckt UTS Hi-Dichtung Wasserdichte dynamische IP68/IP69K Verbinder, gesteckt und ungesteckt Korrosionsbeständig Kunststoffgehäuse SOURIAU Ihr Schlüsselpartner für Erfolg Arbeitssicherheit - ESD Kunststoffgehäuse Schnelle und sichere Schließanlage Schnelltrennung Zum Umspritzen geeignet abgedichtete Kontakte und Isolierkörper Erhältlich: 4 Gehäusegrößen, 16 verschiedene Layouts mehrere Polarisierungsoptionen Standardverbinder, mit vormontiertem Lot und PCB-Kontakten geliefert UV-beständig für Außenbereiche geeignet R-78 Serie R-78-Schaltregler werden oft für Mikroprozessorkreise mit sehr kleiner Leistung verwendet. RoHSkompatibel BOOSTER für AUDIOSIGNALE kurbelt Bass und Höhen an Von Markus Aebi (Schweiz) Dumpfer, verwaschener Sound? Dank moderner Aufnahmetechnologien ist dies nur selten der fall. Aber es gibt dennoch Situationen, in denen ein vollerer Sound wünschenswert wäre, wie z. B. bei Livekonzerten oder auch bei billigen kopfhörern. In diesen fällen könnte ein wenig Effekt das Tonerlebnis perfekt machen. Schwache Bass- und dumpfe Höhenfrequenzen gehören mit diesem Schaltkreis der Vergangenheit an. Das ausgeklügelte Prinzip des hier beschriebenen Projekts macht die Wiedergabe vielschichtiger, voller und subjektiv lauter. Der Schaltkreis war ursprünglich für ein Mischpult konzipiert (kurz bevor dem Master Fader), aber er funktioniert genauso gut als eigenständiges Gerät, wenn die Eingangs- und Ausgangsspannungen entsprechend angepasst werden (etwa 1,5 Vp/0 db am ersten Operationsverstärker). Das Prinzip Die hohen und niedrigen Frequenzen werden unabhängig voneinander verarbeitet. Die linken und rechten Kanäle sind identisch, mit Ausnahme des Teils des Schaltkreises, der die Verstärkung der niedrigen Frequenzen kontrolliert. Dieser wird für beide Kanäle verwendet und er braucht daher nicht zweimal implementiert zu werden (siehe Abb. 1). Nach dem Hochpassfilter mit C4 (C15 für den rechten Kanal) werden die hohen Frequenzen von den Schaltkreisen um T1 (T2) schnell verstärkt. Das Diodenpaar D1, D2 (D3, D4) generiert höhere Oberschwingungen, die mit dem Potenziometer P1A (P1B) zum Originalsignal hinzugefügt werden. Dies führt zu einem frischeren Sound. Die niedrigen Frequenzen werden mit dem Netzwerk um IC1B (IC2B) vom Originalsignal getrennt und dann an den stromgesteuerten Transkonduktanzverstärker Fortsetzung auf Seite 30> etech - AUSGABE 4 29

17 ENTwICkLER- TIPPS ENTwICkLER- TIPPS L R C1 220n C12 220n 100k 100k R1 R19 92k 92k 92k 92k R2 R3 C2 10n IC1A IC1B 100n 100n IC1 IC2 IC C26 C28 R20 R21 C13 10n V -15V C3 47n C25 100n IC2A C14 47n IC2B V 0-15V 100u 100u C31 25V C32 25V P2A 4k7 log. 7 P2B 4k7 log. R4 1k 47k C27 100n R22 1k 47k R11 R29 1k5 1k5 C4 3n9 R12 C15 3n9 R30 4k7 2k2 R5 390k C5 10p BC550C 3 R13 R14 C16 10p 4k7 2k2 C29 C30 R23 390k BC550C 14 R31 R n 100n V 3k9 R6 T1 +15V 3k9 C6 1n +15V 11-15V R24 T2 C17 1n +15V 10k D1 D2 1N4148 1N4148 R39 C24 10u 63V IC4A D3 10k D4 R15 1N4148 1N4148 IC4B 16 10k R33 10k C7 470p R7 33k R16 D6 1N k p R k C18 R34 10k R8 C11 22n R37 470R 10k 4k7 log. C22 22n P1A 4k7-15V 39k R17 +15V BC547B R26 4k7 log. P1B 4k7-15V R35 4k7 D7-15V R38 T3 39k R9 C9 1u R27 C20 1u D5 C23 220n 1N4148 C8 220p C19 220p 10k 10k R18 R IC3A IC3B 1 IC1 = NE5532 IC2 = NE5532 IC3 = NE5532 IC4 = LM13700 Abb. 1. Das Diagramm sieht groß aus, aber die Abmessungen der Leiterplatte halten sich im Rahmen. < Fortsetzung von Seite weitergeleitet, der hier als spannungsgesteuerter Verstärker (VCA) konfiguriert ist (IC4A und IC4B respektive). Das Dynabass - Potenziometer P2A (P2B) ermittelt, wie viel des Originalsignals verarbeitet wird. Das RC-Netzwerk R16/C11 fungiert als ein variabler Tiefpassfilter (und es hat darüber hinaus eine variable C10 10u 50V C21 10u 50V R10 100R R28 100R L R Phasenverschiebung in Bezug auf das Originalsignal, die zu einer subjektiven Verstärkung der niedrigen Frequenzen führt). Die Werte des RC-Paars beeinflussen die Abstimmung des Filters. Der ausgewählte Widerstand von 33 kω gekoppelt mit einem Kondensator von 22 nf bietet optimale Abstimmung. Die Steuerspannung des VCA, die die Verstärkung dieses ICs bestimmt, wird vom Schaltkreis um T3 generiert. Dieser Schaltkreis agiert als eine Art von Begrenzer, und er zeigt über LED D7, wie viel Kontrolle angewendet wird. Das verarbeitete Signal wird direkt nach dem Oberschwingungs-Potenziometer (P1A und P1B respektive) zum Signal hinzugefügt. Wenn beide Potenziometer auf ihre Minima eingerichtet sind, bleibt das Signal unverändert. Eine externe symmetrische Stromversorgung von ±15 V schließt das Ganze ab. Der gegenwärtige Stromverbrauch bei dieser Spannung beträgt etwa 40 ma für die positive und 35 ma für die negative Versorgungsschiene. Jeder IC hat Entkopplungskondensatoren und die Leiterplatte ist mit zusätzlichen 100 μf-pufferelektrolyten ausgestattet. konstruktion Bei der Montage der Leiterplatte wird das traditionelle Verfahren befolgt: zuerst die kleineren Teile wie Widerstände und Dioden, dann die größeren Teile wie Kondensatoren und Transistoren. Wir haben Sockel für die ICs verwendet, so dass es einfach ist, die Operationsverstärker auszutauschen, um einen anderen Sound zu erzielen. Die Konstruktion ist nicht besonders schwierig, da keine SMD-Komponenten verwendet werden. In unserm Prototyp haben wir uns dafür entschieden, Stiftleisten und Sockel für die Anschlüsse an die beiden doppelten Potenziometer zu verwenden. Diese sind in der Teileliste aufgeführt. Es ist natürlich auch möglich, die Stiftleisten auszulassen und die Potenziometer über kurze Drähte direkt an die Leiterplatte anzuschließen. Die doppelseitige Leiterplatte wurde so kompakt wie möglich gehalten (88 69 mm) und sie wurde nicht für ein spezifisches Gehäuse konzipiert (siehe Abb. 2). Das Layout der Leiterplatte kann von der etech-webseite heruntergeladen werden. komponentenliste widerstände RS Best.-Nr. R1,R19 = 100 kω R2,R3,R20,R21 = 91 kω R4,R22 = 1 kω R5,R23 = 392 kω R6,R24 = 3,9 kω R7,R8,R15,R18,R25,R26,R33,R36,R39 = 10 kω R9,R27 = 39 kω R10,R28 = 100 Ω R11,R29 = 47 kω R12,R30 = 1,5 kω R13,R17,R31,R35,R38 = 4,7 kω R14,R32 = 2,2 kω R16,R34 = 33 kω R37 = 470 Ω P1,P2 = 4,7 kω logarithmisch, Stereo kondensatoren RS Best.-Nr. C1,C12,C23 = 220 nf, Rastermaß 5 oder 7,5 mm C2,C13 = 10 nf, Rastermaß 5 oder 7,5 mm C3,C14 = 47 nf, Rastermaß 5 or 7,5 mm C4,C15 = 3,9 nf, Rastermaß 5 oder 7,5 mm C5,C16 = 10 pf, Keramik, Rastermaß 5 mm C6,C17 = 1 nf, Rastermaß 5 oder 7,5 mm C7,C18 = 470 pf, Keramik, Rastermaß 5 mm C8,C19 = 220 pf, Keramik, Rastermaß 5 mm C9,C20 = 1μF, Rastermaß 5 oder 7,5 mm C10,C21 = 10 μf 50 V, radial, bipolar, Rastermaß 2,5 mm, Durchm. 8,5 mm max C11,C22 = 22 nf, Rastermaß 5 oder 7,5 mm C24 = 10 μf 63 V, radial, Rastermaß 2,5 mm, Durchm. 6,3 mm max C25-C30 = 100 nf, Rastermaß 5 oder 7,5 mm C31,C32 = 100 μf 25 V, radial, Rastermaß 2,5 mm, Durchm. 8,5 mm max Halbleiter RS Best.-Nr. D1 D6 = 1N D7 = Niederstrom-LED, rot, 3 mm T1,T2 = BC550C T3 = BC547B IC1,IC2,IC3 = NE5532, DIP-8-Gehäuse IC4 = LM13700 DIP Verschiedenes RS Best.-Nr. 11 Stk. Leiterplatten-Lötstift Stk. 3-polige Stiftleiste (P1,P2) Stk. 3-polige Buchse Platine, # Besuchen Sie Designtipps unter Abb. 2. Die komponenten liegen recht eng beieinander, damit der Schaltkreise auf eine kompaktleiterplatte passt d B -18 V Elektor k 2k 5k 10k 20k Hz THD + N % Elektor dbv dbv Messungen Die beiden Diagramme fassen zusammen, wie der Schaltkreis das Signal beeinflusst. Das Diagramm in Abb. 3 zeigt die Amplitudeneigenschaft des Tiefpassfilters. Sie sehen hier, dass der Niederfrequenzteil des Schaltkreises unter ca. 100 Hz operiert. Im Hochfrequenzbereich operiert der Schaltkreis an etwa 5 khz, basierend auf der Spitzenbegrenzung von T1 (T2). Das zweite Diagramm (Abb. 4) zeigt das Verhältnis zwischen den Amplituden der Eingangs- und Ausgangssignale des VCA (grüne Kurve), gemessen an Stift 9 von IC4. Sie sehen hier, dass die Kurve bis etwa -10 db linear ist und dass danach Kompression angewendet wird. Dies hat den Effekt, dass die niedrigen Frequenzen etwas stärker akzentuiert werden, so dass der gesamte Sound voller klingt. (blau). Der Wert -10 db ist auch in dieser Kurve vertreten, mit dem Unterschied, dass die Verzerrung ab diesem Punkt exponentiell zunimmt (da das Signal über diesem Wert komprimiert wird). Für Audiophile ist dieser Schaltkreis natürlich nicht von besonderem Interesse, da sie normalerweise nur makellose Signalquellen verwenden. Für Normalverbraucher, die sich einen frischeren, lebhafteren Sound wünschen, stellt dieser Booster jedoch eine gute Alternative zu einem Equalizer dar. Mehr online... Abb. 3. Diese Abbildung zeigt deutlich den unteren frequenzbereich des Schaltkreises. Abb. 4. Verstärkung und Verzerrung der niedrigen frequenzen hängt von der Eingangsspannung ab. Das gleiche Diagramm zeigt auch die Verzerrung des Ausgangssignals bei 60 Hz und 1 V Eingangsspannung, gemessen an Stift 9 von IC4 Laden Sie das Leiterplattendesign herunter von 30 etech - AUSGABE 4 etech - AUSGABE 4 31

18 AKTUELLE HIGHLIGHts ANTISTATISCHE HANDSCHUHE Für Montage/Inspektion empfindlicher elektronischer Komponenten Aktuelle Highlights n Ein fusselarmer weißer Antistatikhandschuh mit PUbeschichteter Handfläche. Enge Passung für Beweglichkeit und Fingerspitzengefühl. Antistatisch nach EN1149 Teil 1:1995, geeignet für Reinräume der Klasse Online-Suchbegriff: LEITERPLATTEN-Inspektionslupe 8x-Vergrößerungsglas mit Acryllinse zur Prüfung von Leiterplatten n Mit integriertem metrischen/zölligen Raster für direkte Messung. Abdeckung enthält Öffnungen zum Betrachten von 35-mm-Negativen und 35 mm Dias. Online-Suchbegriff: NYLON-GEWINDEABSTANDHALTER Eine große Produktreihe metrischer isolierter Abstandhalter verschiedener Arten. EXTERNE NETZTEILE RS bietet ein breites Spektrum von Produkten n Egal ob Sie Gleich- oder Wechselstrom, europäische oder britische Stecker benötigen - RS hat die Stromversorgung für Ihre Anforderungen von 1,5 V bis 24 V. Online-Suchbegriff: RS lineare externe Netzteile n M3- bis M6-Abstandhalter in unterschiedlichen Längen entweder positiv/negativ oder negativ/ negativ. Abstandhalter können aus Nylon, Messing oder vernickeltem Messing gefertigt sein. Online-Suchbegriff: RS Abstandshalter Leiterplatte LABORKITTEL Praktisch und komfortabel n Mit seinem weiten Schnitt, Strickmanschetten und einer Innentasche ist dieser Kittel ideal für Fertigungsund Forschungsumgebungen geeignet. Er ist aus vielschichtigem, atmungsaktivem Material gefertigt, hat antistatische Eigenschaften entsprechend EN und ist flammenhemmend nach EN533 Index 1. Online-Suchbegriff: Candour Laborkittel TEKTRONIX TISCH-MULTIMETER Mit 5,5 Stellen eine Auflösung bis zu 1μV oder 1nA n Misst Spannung, Widerstand, Stromstärke und Frequenz. Einschließlich Dioden- und Durchgangstester. Mit 2 4 Ohm 4-adriger Messungstechnik, dedizierter DC-Leckstrommessung, sechs dedizierten Instrumenteneinstellknöpfen und Beschränkungs- Vergleichsmodus für Test auf bestanden/nicht bestanden. Kann mit dem mitgelieferten Schnittstellen-Adapterkabel über RS-232 oder USB an Testsysteme angeschlossen werden. Einschließlich LabVIEW SignalExpress TE Limited Edition-Software von National Instrument. Drei Jahre Garantie. Online-Suchbegriff: ELEKTRONIKGEHÄUSE n Eine neue Produktreihe von Aluminiumgehäusen im Konsolenformat, in verschiedenen Größen und mit silberner oder graphitgrauer Pulverbeschichtung erhältlich, Schutzgrad IP65. Online-Suchbegriff: Bopla Alustyle FLACHE NOT-AUS-SCHALTER n Beleuchtete oder nicht beleuchtete Not- Aus-Schalter der Serie EAO 84 mit 22,5-mm- Montageloch. Flache Bauweise mit 300-mm-Flachbandkabel. Ideal für tragbare Geräte oder Anwendungen mit beschränktem Platzangebot. Online-Suchbegriff: EAO 8450* Antistatik KARTON- TRANSPORTBOX n Dieser praktische Karton bietet Schaumstoffeinlagen zum Schutz Ihrer Transportartikel. Online-Suchbegriff: ESD SCHRAUBENZIEHER- UND -BIT-SATZ n 16-teiliger Werkzeugsatz für empfindliche elektronische Anwendungen. Satz enthält Teleskopgriff mit Bits für Schlitz-, POZIDRIV, TORX und Sechskantschrauben. Online-Suchbegriff: etech - AUSGABE 4 Mehr Infos online - Jeden Monat über neue Produkte unter etech - AUSGABE 4 33

19 KONSTRUKTIONS- BESPRECHUNG KONSTRUKTIONS- BESPRECHUNG Embedded-Systeme Run, Sleep, Deep Sleep Von Siegfried W. Best Redaktion, elektronik industrie Heutzutage sind es nicht nur batteriebetriebene Geräte wie Spielekonsolen, Funk- Wetterstationen, Blutdruckmesser oder Rauchmelder, die sparsame µcs benötigen. Weitere Einsatzgebiete mit Anforderungen an wenig Energieverbrauch finden sich in den Messgeräten für den Verbrauch von Gas, Wasser und Elektrizität, die heute unter dem Begriff Smart Metering bekannt sind. NEC Electronics Microchip xx Texas Instruments Run/Dynamic/Normal Mode Run/Dynamic Mode Active Mode Halt Mode (Main) ganze Peripherie ein Sleep mit WDT LPM3-VLO-Standby Mode xxx Halt Mode (Main) Teil-Peripherie ein Sleep mit RTC oder RTCC LPM3-LFXT1-Standby Mode Stop Modex Sleep Mode LPM4 RAM Retention n. z. Deep Sleep mit RTCC xxxx LPM5 Shutdown Mode n. z. Deep Sleep mit RTCC n. z. x abhängig vom Subclock, Teil-Peripherie ein (LCD/RTC usw., WDT mit eigenem Takt, RAM-Datenerhalt) xx bei Microchip gibt es noch den Doze Mode, bei dem der CPU-Takt geringer als der Peripherietakt ist xxx LPM = Low Power Mode xxxx = Tabelle 1: Ein Versuch, die unterschiedlichen Sparmodi-Definitionen der Hersteller NEC Electronics, Microchip und TI zuzuordnen Run/Dynamic/ Normal Mode Sleep Mode xx xxx Deep Sleep Mode Sleep Wakeup- Zeit Energy Micro EMF µa 900 na 600 na 20 na 2 µs NEC Electronics µpd78kx2-l 220 µa 580 na 730 na 300 na µs NEC Electronics µpd78kx3-l 190 µa 700 na 900 na 330 na 23, ,7 µs xxxx Microchip PIC16F193X 150 µa 440 na 540 na 80 na 1 µs Microchip PIC24F16KA µa 400 na 500 na 28 na 1 µs TI MSP430x1xx 220 µa 500 na 900 na 100 na 1 µs x Ub 3 V, 1 MHz; xx mit BOD+WDT; xxx mit BOD, WDT+RTC; xxxx bis CPU startet, Peripherie ist bereits an Tabelle 2: Vergleich der wesentlichen Low-Power-Werte der sparsamen Microcontroller der Hersteller NEC Electronics, Microchip und TI Low Power bezeichnet Applikationen oder ein Marktsegment, bei dem der Mikrocontroller nur wenige Bruchteile seines Lebens aktiv ist und mit einem Duty Cycle, der oft nur 10 % betragen kann. Auch im geparkten Automobil dürfen nach einer EU-Direktive alle Steuergeräte zusammen maximal 50 μa aus der Batterie ziehen, wenn es abgestellt ist. Weitere Regularien (Verordnung (EG) Nr. 1275/ 2008 der Kommission vom 17. Dez zur Durchführung der Richtlinie 2005/32/EG) betreffen neben den Steckernetzteilen ab Jänner 2010 auch alle Haushaltsgeräte (außer solche mit Digitalanzeige), die im Standby nur noch 1 W aufnehmen dürfen. Ab 2013 wird dies dann noch weiter auf 0,5 W abgesenkt. Alle Hersteller sparsamer μcs sind bestrebt, die temperatur- und betriebsspannungsabhängigen Leckströme der verwendeten Halbleiterprozesse so gering wie möglich zu halten, da diese die Stromaufnahme in den Sparmodi nicht unwesentlich bestimmen. Das Problem ist dabei, dass mit dem Trend zu immer schmaleren Strukturen, der zu höheren möglichen Taktfrequenzen und kleinerer Chipfläche führt, die Leckströme zunehmen. Die Low-Power-Parameter/Betriebsarten Nicht erst mit der Ankündigung des Gecko von Energy Micro ist eine Diskussion um die Definition der einzelnen Low-Power-Betriebsarten aufgekommen, und andere Anbieter dieser sparsamen Mikros, darunter besonders NXP und TI, sind mit dem Erscheinen des Geckos aufgewacht. Befasst man sich nun mit den Datenblättern der einzelnen Anbieter, wird man mit einer Fülle von Begriffen überhäuft, die untereinander kaum vergleichbar sind. Da gibt es z. B. Angaben über den Stromverbrauch im Run Mode, im Standby, im Sleep Mode, im Deep Sleep Mode, im Stop Mode, im Shut Off Mode, im Standby Mode, im Extended Standby Mode, im Idle Mode, im Power Down, im Power Save, im RTC Mode, im RAM Retention Mode usw. Besonders schwierig wird der Vergleich, da einzelne Hersteller oft das Gleiche meinen, es aber anders bezeichnen (siehe Tabelle 1). Im Run- oder Active Mode steigt der Stromverbrauch mit dem Systemtakt, der für einen geringen Stromverbrauch so niedrig wie möglich gehalten wird. Die Taktfrequenz wird aber noch von anderen Faktoren beeinflusst, einschließlich der zugehörigen Peripherie wie auch der Architektur und dem Befehlssatz. Ein effizienter Befehlssatz trägt wesentlich zu einer guten Energiebilanz bei. RISC-Controller führen typischerweise in einem Taktzyklus aus, aber einige Architekturen (wie bei den CISC-Controllern) teilen den Takt herunter, bevor sie die CPU erreichen. Das führt zu Konfusion darüber, welche Taktfrequenz wirklich benötigt wird, um die Zielapplikation auszuführen. Deshalb sollten Schaltungsdesigner auch einen genauen Blick auf die Befehlssatzarchitektur werfen, wenn sie die Stromverbrauchswerte in den Datenblättern der Mikros vergleichen. Es ist, wie bereits geschrieben, unmöglich, die einzelnen Angaben der oben genannten Sparmodi zu vergleichen. Anhand der Terminologie der Anbieter Microchip, NEC und Texas Instrument, die im Low-Power-Markt eine wesentliche Rolle spielen, werden im Folgenden die wesentlichen Sparmodi einmal vorgestellt und die Werte der angebotenen Low-PowerμCs in Tabellen 1 und 2 verglichen. Der Run Mode Die Energiefaktoren im Run- oder Dynamic Mode (Microchip), der auch Active Mode (TI) oder Normal Mode (NEC) genannt wird, sind die Betriebsspannung, der Takt, die Architektur, die Befehlsausführungszeit und die Technologie. Anders ausgedrückt ist der Energieverbrauch das Produkt aus Ub x Idd x Ausführungszeit. Kurze Ausführungszeit Fortsetzung auf Seite 36> 34 etech - AUSGABE 4 etech - AUSGABE 4 35

20 konstruktions- BESPRECHUNG konstruktions- BESPRECHUNG < Fortsetzung von Seite 35 Hersteller NEC, Microchip und Texas Instrument unter den einzelnen 6 μa fallen und im Deep Power Down Mode noch 220 na betragen. Der Sleep Modes verstehen. 32-Bit-LPC1343 mit dem Cortex-M3-Core benötigt im Run Mode 330 μa (1 MHz, 3 V), im Deep Sleep 30 μa und im Deep Power Down 0,2 μa. bedeutet geringere Aktivzeit und damit geringeren Leistungsverbrauch. Die Ausführungszeit wiederum wird bestimmt durch Einzyklus-Befehle, durch die Befehlssatzarchitektur und die Taktfrequenz, was sich in MIPS ausdrückt. Die Datenblattangaben für den Run Mode müssen für einen brauchbaren Vergleich deshalb Angaben über die Taktfrequenz und die Betriebsspannung enthalten. Da wundert man sich z. B. über Spannungsangaben wie 1,8 V, ein Wert, den keine Batterie liefert, der aber zu einer geringen Stromaufnahme führt. Oder was soll diese Angabe, wenn z. B. der On-Chip AD-Wandler erst ab 2,2 V arbeitet? Marketing lässt in beiden Fällen grüßen. Bei der Angabe der Stromaufnahme im Run Mode ist es auch von Bedeutung, ob die die Taktfrequenz bestimmende PLL aktiv ist oder nicht, und über welchen Teilungsfaktor sie verfügt. Stromaufnahme Active ICC Sleep ICC 10 % Duty Cycle Durchschnittliche Stromstärke Zeit Abb. 1: Da μcs sich oft lange Zeit im Schlafmodus befinden, sollen die werte für diesen Betriebszustand sehr niedrig ausfallen, gut für die Gesamtenergiebilanz. (Bild: Atmel) OSC2/CLKO OSC1/CLKI SR Register MCLR ADC 10-Bit Zeit - geber0 Programm Flash- Speicher CPU Timing- Generierung INTRC- Oszillator Zeitgeber1 Zeitgeber2 Zeitgeber4 Zeitgeber6 RAM Komparatoren LCD ECCP1 ECCP2 ECCP3 CCP4 CCP5 MSSP EUSART Abb. 2: Architektur des PIC16f193x. (Bild: Microchip) EEPROM Die Schlaf-Modi In vielen Applikationen läuft der Controller nicht kontinuierlich, und auch die Peripherie ist die meiste Zeit zur Untätigkeit verurteilt (Bild 1). Der Gesamtenergieverbrauch kann dann durch die verschiedenen Schlaf- Modi gesenkt werden. Im Schlaf-Modus werden CPU und Peripherie mit Spannung versorgt, aber sie bleiben ohne Takt und außerdem bleibt der Inhalt des RAM erhalten. Innerhalb der Schlaf-Modi gibt es wiederum feine Unterschiede. In Tabelle 1 haben wir zusammengefasst, was die PORTA PORTB PORTC PORTD PORTE Der Idle Mode Der Idle Mode scheint keine so große Rolle zu spielen, wird er doch in nur wenigen Datenblättern angegeben. Je nach Hersteller sind in diesem Modus die CPU und die nichtflüchtigen Speicher inaktiv. Die Peripherie einschließlich Interruptcontroller, Eventsystem und DMA- Controller laufen aber weiter. Jeder Interrupt weckt das System auf. TO00/TIO10/PO1 T1000 RxD6/P61<LINSEL> T151/P30 TOH1/P30 RxD6/P61 TxD6/P60 SDAAO/P61 SCLAO/P60 AVREF ANIO/P20 ZU ANI5/P25 AMP0OUT NOTE / PGAIN NOTE /P21 AMP0+ NOTE /P22 AMP0- NOTE /P20 RxD6/P61<LINSEL> INTP0/P00 INTP1/P30, INTP2/P31, INTP3/P Bit ZEITGEBER/ EVENT CONTROLLER 00 8-Bit ZEITGEBER S1 8-Bit ZEITGEBER H1 INTERNER LANGSAMER OSZILLATOR WATCHDOG- ZEITGEBER SERIELLE SCHNITTSTELLE UARTS SERIELLE SCHNITTSTELLE IICA A/D-WANDLER OPERATIONS- VERSTÄRKER 0 INTERRUPT- STEUERUNG 78K/0 CPU CORE INTERNER SCHNELLER RAM VDO FLASH- SPEICHER VSE PORT 0 PORT 2 PORT 3 PORT 6 PORT 12 POWER ON CLEAR / LOW VOLTAGE INDICATOR RÜCKSETZUNGS- STEUERUNG ON-CHIP-DEBUGGING SYSTEM- STEUERUNG INTERNER SCHNELLER OSZILLATOR SPANNUNGSREGLER P00, P01 P20, P25 P30, P35 P60, P61 P121, P122, P125 POC/LVI- STEUERUNG Abb. 3: Architektur des µpd78kx2-l. (Bild: NEC Electronics) TOOLCO/X1, TOOLC1/P31 TOOLDO/X2, TOOLD1/P32 RESET/P125 X1/P121 X2/EXCLK/P122 Die wakeup-zeit In die Energiebilanz geht auch die Wakeup-Zeit ein, d. h. die Zeit, die der Controller benötigt, um aus dem Schlaf zu erwachen. Das Aufwachen kann im einfachsten Falle durch einen Tastendruck geschehen, oder durch eine Busaktivität, die Ansteuerung von einem IR-Sender, Bluetooth usw. Es muss sichergestellt werden, dass die CPU in jedem Fall aus dem Schlaf geweckt wird, und daher darf der Sleep Mode nicht zu tief sein. Bevor die CPU mit ihrer Arbeit beginnen kann, müssen bestimmte Bedingungen erfüllt sein. Es muss der Takt anliegen und dies erfolgt bei einem On-Chip RC-Oszillator sehr schnell, d. h Mal schneller als bei einem externen oder integrierten Quarzoszillator. Aus diesem Grund verfügen manche Low-Power-μCs über Dual Startup: erst springt zur Verkürzung der Startup-Zeit der RC-Oszillator an und später, wenn höhere Präzision gefragt ist, übernimmt die CPU den Takt dann vom Quarzoszillator. Typische Vertreter für Low-Power-µCs Drei Mikrocontroller-Familien, die am ehesten vergleichbar sind, stammen vom Microchip, NEC und Texas Instruments. Diese sind in Tabelle 2 zusammengefasst, und die auf der etech-website erhältliche Volltextversion dieses Artikels enthält einen kurzem Überblick über die Familien in alphabetischer Reihenfolge. Die Angaben, die hier verglichen werden, entstammen den Datenblättern der Hersteller. Im Sleep Mode werden 2 ma (12 MHz) benötigt, die im Deep Sleep auf REGC Atmels 8/16-Bit AVRXmega Controller haben die Leser der elektronik industrie schon in einigen der High Tech Toys vorgefunden, die wir in jeder Ausgabe zerlegen. Die Controller benötigen im Run Mode 365 μa bei 1 MHz und 1,8 V bzw. 790 μa bei 3 V. Im Idle Mode sind dies 135 bzw 255 μa. Für die Power-Down-Modi werden folgende Werte angegeben: 0,1μA (alle Funktionen außer Betrieb) oder 1,1 μa (WDT, Sampled BOD). In Atmels Power Save Mode sind es dann noch 0,55 μa bei 1,8 V bzw. 1,15 μa bei 3 V. Maxim hat mit dem MAXQ2000 einen 16-Bit-μC mit LCD-Schnittstelle für die Ansteuerung von bis zu 100 RGB-Segmenten. Ursprünglich entwickelt für den Einsatz in Blutglukose-Monitoren eignet er sich für alle Low-Power-Hochleistungsapplikationen. Er kann mit 14 MHz (Ub = 1,8 V) oder 25 MHz (Ub = 2,25 V) getaktet werden und verbraucht bei 8 MHz und 2,2 V nur 190 μa. Die Werte für den Lowest Power Stop Mode gibt Maxim mit 700 na typisch an, und außerdem gibt es noch einen Low Power 32 khz Mode sowie einen Divide By 256 Mode. Brandneu ist der 8-Bit Controller ML-610Q4xx von Rohm. Dieser Ultra- Low-Power-Controller mit RISC-Architektur und dreistufiger Pipeline arbeitet einen Befehl per Zyklus ab und er arbeitet von 3,6 V bis herunter zu 1,1 V mit embedded Flash. Er verfügt über LCD-Treiber für 144 bis zu 1536 Segmenten, bis zu 64 KByte Flash/ROM sowie 4 KByte RAM. Er hat umfangreiche Peripherie und Schnittstellen sowie On-Chip- Debugging. Der Stromverbrauch wird mit 0,5 μa im Halt Mode und mit 0,15 μa im Stop Mode angegeben. Seiko Epson bietet den S1C17701 an, einen 16-Bit RISC-μC mit C-optimierten Code und serieller ICE-Unterstützung. Auch er verfügt über LCD-Treiber für 56 x 32 Segmente sowie 64 KByte Flash und 4 KByte RAM. Der Controller ist ausgelegt für Takt bis 8,2 MHz und geringe Betriebsspannung von 1,8 V. Umfangreich auch hier die Peripherie, wobei hier besonders der IR-Controller zu erwähnen ist. Die Low-Power-Angaben lauten hier 1 μa im Sleep Mode und 2 μa im Haltoder Standby Mode. Silicon Labs hat mit C8051F93x/92x Controller im Programm, die mit Spannungen von 0,9 V bis 3,6 V arbeiten und daher den Batteriebetrieb über eine oder zwei Zellen anzielen. Beim Betrieb mit einer Zelle kommt dabei ein DC/DC-Wandler zum Einsatz. Der 8051 Core liefert 25 MIPS bei 25 MHz, und 70 % der Befehle werden in einem oder zwei Zyklen abgearbeitet. Der Controller mit 10-Bit ADC, 64 KByte oder 32 KByte Flash und 4 K RAM verfügt als Besonderheit über SmartRTClock, d. h. er hat neben einem internen 24,5 MHz Oszillator (2 % genau) zusätzlich einen Oszillator für 32 khz oder einen internen Selfoscillate-Modus. Zwischen den beiden Taktquellen kann on-the-fly umgeschaltet werden, eine sinnvolle Einrichtung für die einzelnen Stromsparmodi. So lauten die Werte für Idle Mode (CPU inaktiv) 165 μa bei 1 MHz und 1,8 V bzw. 235 μa bei 3,6 V. Läuft der SmartRTClock geht der Wert auf 84 μa herunter. Im sogenannten Suspend Mode lauten die Werte dann 77 μa (zwei Zellen), und für Sleep Mode (SmartRTClock ein) werden 0,6 μa (1,8 V) angegeben, der bei 3,6 V auf 0,85 μa steigt. Im absoluten Sleep Mode betragen diese Werte 0,05 μa (1,8 V) bzw. 0,12 μa (3,6 V). SiLabs gibt in seinem Datenblatt eine Formel für die Berechnung des Stroms an, der der Batterie entnommen wird. In diese Kalkulation geht auch die Effizienz des DC/ DC-Wandlers mit ein. Diese Tatsache ist bei allen Controllern mit DC/DC-Wandler oder Ladungspumpe zu beachten. Neben den hier genannten Low-Power- Mikros gibt es weitere Typen von freescale (S08LL16 und V1 ColdFire) und STMicroelectronics (STM32F101x8/xB). Schlussbemerkung Die Auswahl des passenden Low-Power-Microcontrollers ist ein schwieriges Unterfangen. Letztendlich entscheidet die Kundenapplikation, welcher Typ eingesetzt werden soll. Dabei spielen die nackten Daten des μcs alleine meist nicht die wichtigste Rolle, sondern es müssen auch die Umgebungsbedingungen, die Größe der eingesetzten Batterie und die benötigte Peripherie bedacht werden. Es muss in Betracht gezogen werden, wie groß die Applikation ist, welche Batteriespannung und welcher Batterietyp angestrebt wird (es gibt einen Trend zu einer Batteriezelle), ob die Batterie von den Abmessungen her in die Applikation passt, wie die Strombilanz aussieht, wie die Applikation z. B. für Batteriewechsel zugänglich ist, welcher Batteriewechselzyklus zumutbar ist usw. Auch ist es oft nötig, nicht nach Low Power zu recherchieren, wenn Low Voltage das Kriterium ist, z. B. um eine Uhr lange laufen zu lassen. Das Angebot an Derivaten in den einzelnen Mikrocontrollern ist wegen der genannten unterschiedlichen Kundenanforderungen riesig. Leider bleibt es dem Entwickler nicht erspart, sich durch oft hunderte Seiten von Datenblättern zu wühlen, aber den Blick auf die vom Marketing geprägten ersten Seiten kann er sich dabei generell ersparen. An der Vielzahl der hier gezeigten Low- Power-Mikrocontroller kann man erkennen, dass es sich anscheinend lohnt, sich auf diese Nische zu stürzen, die bislang erfolgreich von Microchip, NEC und TI besetzt wird. Mehr online... für weitere Informationen zu unseren unabhängigen Besprechungen, besuchen Sie 36 etech - AUSGABE 4 etech - AUSGABE 4 37