Trends in der digitalen Elektronik

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1 ERSTELLDATUM :15 Trends in der digitalen Elektronik Mit diesen Stichpunkten möchte ich Mitstreiter gewinnen, die mit mir gemeinsam Informationen sammeln und Maßnahmen planen. Es geht darum Entwicklungstrends frühzeitig zu erkennen und zu unserem gemeinsamen Vorteil zu nutzen. Als konkretes Ziel sehe ich das Measurement Valley Chip Design Center. Inhalt Inhalt...1 Aktuelle Trends...2 Internet mit TCP/IP Protokoll...2 Versorgungsspannung +5V +1,5V...2 Ball Grid Array...2 Datenübertragung wird seriell und differenziell...2 Messen Simulation...2 Drahtlose Datenübertragung...2 System on Chip...3??...3 Welche Entwicklungen können wir verpassen?...3 Faxgeräte...3 Ein Beispiel für unser neues Messgerät XY...3 Wo liegt der Trick?...3 Gemeinsame Entwicklung System on Chip...4 Measurement Valley Chip Design Center...4 Vorteile...5 Entwicklungsumgebungen für neue Microcontroller oder DSPs kann entfallen...5 Quellcodes und Support...5 IP-Cores...5 Simulationsprogramme...5 Testbenches...5 Zuschüsse durch Förderprogramme vom Bund oder vom Land...5 Details...5 L:\Firma\Measurement_valley\Trends_digital.doc

2 Aktuelle Trends Internet mit TCP/IP Protokoll Netzwerk Komponenten werden preiswerter und Leistungsfähiger. So kostet ein Netzwerk Switch mit 5 Ports nur noch 50. Ein Netzwerk ist praktisch überall vorhanden. Hierdurch werden Geräte interessant, die anstelle von Anzeige- und Bedienelementen nur noch einen Netzwerkanschluss haben. Das Gerät mit Netzwerkanschluss braucht nicht zu einem Rechner verbunden werden, sondern es kann von jedem Rechner im Netzwerk gesteuert werden. Versorgungsspannung +5V +1,5V Es gelingt offenbar, eine höhere Packungsdichte und schnellere Prozessoren herzustellen, wenn die Versorgungsspannung reduziert wird. Wärend die 3,3V Bausteine noch 5V I/O tolerant waren, müssen jetzt die Logikbausteine mit den Versorgungsspannungen folgen. Zum Beispiel: SN74LVC1G57: 1.65-V to 5.5-V VCC operation. Wir müssen wissen, auf welchen Spannungspegel sich ein neuer Standard bildet. Ball Grid Array Die Anschlüsse für IC s werden nicht mehr gestanzt und mit einem Draht zum Silikon Chip verbunden, sonder es wird nur eine Lötkugel auf eine Platine getropft. Das hat Nachteile, da die Pins nicht mehr zu sehen sind und auch für Messungen und Inspektionen nicht zugänglich sind. Diese Anschlusstechnik wird sich aber durchsetzen, denn sie ist preiswert und ermöglicht eine hohe Anschlussdichte. Datenübertragung wird seriell und differenziell Wenn wir die Entwicklung bei den Rechnern betrachten, so ist beim PCI Bus mit 32 Bit und 33MHz Übertragungsrate ein Stillstand eingetreten. Der 64Bit PCI Bus mit 66MHz ist schon länger beschrieben aber er setzt sich nicht durch. Es wird sich wohl ein anderes Übertragungsprinzip durchsetzen. Bis jetzt wird jedes Bit mit einer Leitung übertragen. Neu wird sich wohl durchsetzen, dass auch auf Platinen Signale mit zwei Leitungen übertragen werden. Die Bits werden seriell und mit kleineren Spannungspegeln übertragen (z.b.: LVDS). Messen Simulation Die Simulationsprogramme werden mit deutlich gesteigerter Rechenleistung besser und effektiver. Der Entscheidende Punkt ist jedoch, dass die komplette Logik auf ein Chip realisiert werden kann. Während auf der Platine die Leiterbahnbreite Platinenmaterial etc. als Simulationsparameter berücksichtigt werden müssen, sind die Verhältnisse im Chip bekannt. Die Simulation wird effektiver und ist näher an der Wirklichkeit. Schaltungen müssen nicht mehr als Prototyp aufgebaut werden. Drahtlose Datenübertragung Die Funktechnik in Zusammenarbeit mit intelligenter Elektronik erlaubt eine zuverlässige Datenübertragung über kurze Strecken (Bluetooth). Seite 2 von

3 TITEL System on Chip Die Platine mit Prozessor, Eprom, Speicher und I/O Bausteinen wird durch ein Chip ersetzt, der einen IBM Power PC 405, I/O Hardware, Multiplizierer, Speicher und programmierbare Logik enthält. Die Platine enthält nur noch Oszillator, Spannungsregler und Steckverbinder. -siehe System on Chip?? Welche Entwicklungen können wir verpassen? Faxgeräte Versetzen wir uns ein paar Jahre zurück und stellen uns vor, wir entwickeln Faxgeräte. Die Aussichten sind prima, mit ISDN wird die Telefonleitung digital. Uns stehen alle Möglichkeiten offen, wir realisieren hohe Übertragungsqualität, Superschriftbild und sogar Bilder mit Grautönen. Heute stellen wir dann fest, dass keiner unsere Geräte haben will, weil Faxgeräte einfach OUT sind. Der Grund liegt natürlich darin, dass die Konkurrenz aus einer ganz anderen Richtung kommt, die damals nicht abzusehen war. Über Internet lassen sich farbige Bilder in beliebig einstellbarer Qualität, einzeln oder eingebettet in Dokumenten, übermitteln. Ein Dokument auf dem Rechner ist natürlich viel mehr wert, als die Papierseiten aus dem Faxgerät. Ein Beispiel für unser neues Messgerät XY Wir entwickeln unser Gerät mit super gutem TFT Display und klasse gestylten Bedienelementen. Die Benutzerführung ist selbsterklärend, zuverlässig und einfach gut. Trotzdem nimmt uns die Konkurrenz die Butter vom Brot, weil sie preiswertere Geräte anbietet, die trotzdem folgende Vorteile bieten: Es ist noch komfortabler von Hand zu bedienen und abzulesen Das Gerät kann automatisch gesteuert werden und Messprotokolle erstellen Automatische Ländereinstellung für japanische, griechische oder kyrillische Schriftzeichen Das Gerät kann an einem Standort stehen und von jedem anderen Ort im Betrieb aus gesteuert oder abgefragt werden. Wo liegt der Trick? Das Beispiel Konkurrenzprodukt nutzt natürlich bestehende Infrastruktur in seiner Umgebung. Bildschirm, Maus, Tastatur und Drucker sind in der Umgebung vorhanden und werden nicht als Investition für das Gerät geführt. Eine Installation (Platine in den Rechner einbauen) ist nicht erforderlich, sondern es wird nur ein Netzwerkkabel eingesteckt. Das Gerät bringt die Intelligenz mit, über das TCP/IP Protokoll mit seiner Umgebung zu kommunizieren. Dafür hat der Hersteller einmalig Entwicklungsaufwand betrieben oder IP-Cores gekauft. Seite 3 von

4 Gemeinsame Entwicklung System on Chip Wenn wir davon ausgehen, dass alle Measurement-Valley Firmen Produkte herstellen, die sich allgemein in 3 Komponenten gliedern lassen: 1. Messeingänge und Steuerungsausgänge Umweltinterface 2. Elektronische Steuerung und Datenverarbeitung digitale Elektronik 3. Anzeige und Bedienelemente Kundeninterface Die Punkte 1 und 3 repräsentieren die Eigenschaften des Gerätes und spiegeln die Leistungsschwerpunkte jeder Firma wieder. Hier kann man nur vereinzelt gemeinsame Entwicklungen nutzen. Die digitale Elektronik im Gerät hat vergleichbare Aufgaben bei vielen Geräte und könnte mit wenigen standardisierten Lösungen für alle Measurement-Valley Firmen gleichartig realisiert werden. Stellen wir uns vor, allen Measurement-Valley Firmen ständen eine Auswahl von 3 oder 5 Elektronikmodulen zur Verfügung. Es ist sichergestellt, das eines der Module zu 100% den Anforderungen für eine neue Entwicklung entspricht. Das kleinste Modul kostet ca. 30 und hat 20 programmierbare I/O Leitungen. Das größte Modul liegt bei 600, hat 140 programmierbare I/O Leitungen und enthält einen IBM Power PC. Beide Module bestehen aus einer Platine mit einem FPGA, Oszillator, EEProm und Spannungsreglern. Das Modul wird dann auf die firmeneigene Platine gesteckt. Measurement Valley Chip Design Center Wenn es gelingt, das Measurement Valley Chip Design Center zu etablieren, ergeben sich große Synergieeffekte, die sonst nur durch Firmenfusionen zu erreichen sind. Es gibt natürlich rechtliche, kaufmännische und organisatorische Probleme bei dem Aufbau einer gemeinsam genutzten Einrichtung. Seite 4 von

5 TITEL Vorteile Entwicklungsumgebungen für neue Microcontroller oder DSPs kann entfallen Die Konzentration des Chip Designs auf das Measurement Valley Chip Design Center befreit die beteiligten Firmen von der Beschaffung, Installation und Wartung von neuen Entwicklungsumgebungen. Wenige gute Spezialisten stehen für alle zur Verfügung. Es steht neben dem IBM Power PC in Hardware auch der Microblaze Risk Prozessor als IP Core zur Verfügung. Quellcodes und Support Der Verbund der Measurement Valley Firmen gewährleistet eine Hand- in Hand Entwicklung. Jedem Entwickler stehen die Quellcodes des Designs zur Verfügung. IP-Cores Die Entwicklung von Standard Eigenschaften kann durch den Einsatz von IP-Cores entfallen. Die Kosten pro Stück werden reduziert = Entwicklungsaufwand mehrfach nutzen Simulationsprogramme Teure Programme müssen nur einmal beschafft werden. Der Spezialist kann sich besser und effektiver einarbeiten. Testbenches Erstellte Prüfprogramme können ausgetauscht werden Zuschüsse durch Förderprogramme vom Bund oder vom Land Details Einzelheiten und weitere Links sind in einem extra Dokument enthalten: Seite 5 von