Vom Prototyping bis zur Serienfertigung mit der NI-Plattform. S. Ahrends, Business Development Europe, Embedded Systems National Instruments

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Vom Prototyping bis zur Serienfertigung mit der NI-Plattform. S. Ahrends, Business Development Europe, Embedded Systems National Instruments"

Stephan Hummel
vor 8 Jahren
Abrufe

1 Vom Prototyping bis zur Serienfertigung mit der NI-Plattform S. Ahrends, Business Development Europe, Embedded Systems National Instruments

2 Kurzfassung Die Anforderungen an die Software von Embedded-Systemen steigt rapide. National Instruments sucht mit neuen Ansätzen die Effizienz beim Rapid Prototyping solcher Systeme zu steigern. Hohe Softwareabstraktion durch graphische Programmierung und modulare, rekonfigurierbare Hardware bilden dabei die erfolgreiche Entwicklungsplattform. Mit ihr lassen sich die drei entscheidenden Faktoren einer erfolgreichen Embedded-Entwicklung, Zeit, Kosten und Qualität positiv beeinflussen. Viele der Embedded Prototyping Plattformen bei National Instruments wie z.b. CompactRIO bieten leistungsfähige Echtzeitprozessoren in Kombination mit FPGA - Bausteinen für die flexible I/O - Peripherieanbindung. In diesem Vortrag werden die Vorteile dieses Ansatzes diskutiert, neue Produkte vorgestellt und erfolgreiche Kundenprojekte präsentiert.

Mit ihr lassen sich die drei entscheidenden Faktoren einer erfolgreichen Embedded-Entwicklung, Zeit, Kosten und Qualität positiv beeinflussen.

3 Top 5 Einflussfaktoren der Embedded Industrie Reduzierung der Time-to-Market Anstieg des Qualitätsanspruchs an Embedded- Systeme Bedeutung von Standards respektive offenen Standards Anstieg der Komplexität von Embedded-Systemen Globalisierung Aus: Bitkom Studie 2008 zur Bedeutung des Sektors Embedded-Systeme in Deutschland des BITKOM-Arbeitskreis Embedded Systems

Standards Anstieg der Komplexität von Embedded-Systemen Globalisierung Aus: Bitkom Studie

4 Allgemeine Herausforderungen Vernetzung wird integraler Bestandteil Neue Anforderungen an Schnittstellen, Sicherheit und Zuverlässigkeit Produktivitätssteigerung über Standardisierung Wiederverwendbarkeit, Automatisierung und Zertifizierung Fachkräftemangel durch fehlende Spezialisierung Einschränkung des industriellen Wachstums durch fehlende personelle Ressourcen Innovationspotenzial Aus: Bitkom Studie 2008 zur Bedeutung des Sektors Embedded-Systeme in Deutschland des BITKOM-Arbeitskreis Embedded Systems

Fachkräftemangel durch fehlende Spezialisierung Einschränkung des industriellen Wachstums durch fehlende personelle Ressourcen

5 Konkrete Fragen bei der Entwicklung Wie kann ich nachweisen das mein Design tatsächlich funktioniert? die Anforderungen erfüllt? die kosteneffizienteste Implementierung ist? flexibel genug zukünftigen Anforderungen gewachsen ist? Wie kann ich meine Risiken bei der Beantwortung dieser Fragen minimieren? Wie finde ich die Antworten schnell?

die kosteneffizienteste Implementierung ist?

6 Graphical System Design

7 Wem nutzt Graphical System Design? Dem Domain Experten Selber kein Embedded Programmier Guru Systemlevel-Ingenieur oder Wissenschaftler Dem Embedded Experten Jeder der einen einfacheren, schnelleren Entwicklungsprozess benötigt Jeder, der Commercial Off-The-Shelf (COTS) Hardware nutzt um seinen Entwicklungsprozess zu optimieren

oder Wissenschaftler Dem Embedded Experten Jeder der einen einfacheren,

8 Data Flow C Code Textual Math Simulation Statechart Desktop Real-Time FPGA Microprocessors

9 LabVIEW Embedded Produkt Familie

10 Real-Time Controller Prototyping Plattformen Design Prototype Deploy I/O I/O Real- Time OS I/O I/O Digital Logic I/O I/O I/O I/O Connectivi ty SignalCon d. ADC

11 Standard Embedded Architektur, Standard Design Tool LabVIEW Real-Time target PXI RIO COTS I/O COTS I/O COTS I/O Custom I/O LabVIEW FPGA target LabVIEW µp SDK target CompactRIO sbrio Custom Design

12 Risiken kapseln

13 Risiko = Gefahr x Wahrscheinlichkeit Die Konsequenzen eines Versagens Zustand der zu körperlichen Schäden führen kann Wird bestimmt durch die Art des Geräts Einzuordnen als kleinere, mittlere oder große

14 Risiko = Gefahr x Wahrscheinlichkeit Die Wahrscheinlichkeit des Versagens Bestimmt durch die Qualität des Gerätes Beeinflusst durch jede Entscheidung im Design-Prozess Nie Null für keine Gefahr

15 Entscheidungen in Software fällen Prozessor-basiertes System Patient Ausgaben Hardware Betriebssystem Treiber Anwendungs-Software Berechnungen

16 Entscheidungen in Hardware fällen FPGA-basiertes System Höchste Zuverlässsigkeit Patient Ausgaben Hardware Berechnungen Betriebssystem Treiber Anwendungs-Software

17 Field-Programmable Gate Array (FPGA) Programmierbare Verbindungen Logik Blöcke I/O Blöcke

18 National Instruments RIO Architektur FPGA

19 Beispiel: Sanarus Medical Visica2 Herausforderung Minimal-invasive Tumor Behandlung mit Kryotechnik Flüssiger Stickstoff gefriert den Tumor von innen Kritische Anforderung: Alpha-Prototyp in 4 Monaten mit 1 Ingenieur FDA Zulassung gefordert

Stickstoff gefriert den Tumor von innen Kritische

20 WAS GIBT ES NEUES?

21 I/O Modules I/O Modules CompactRIO Scan Mode LabVIEW Real-Time NI CompactRIO FPGA LabVIEW Real-Time I/O Variables NI Scan Engine I/O memory table RIO Scan Interface FPGA Host Interface LabVIEW FPGA VI

22 I\O modules using scan mode I\O modules using LabVIEW FPGA Adding FPGA Data to the Scan Engine LabVIEW Real-Time NI CompactRIO FPGA LabVIEW Real-Time I/O Variables NI Scan Engine I/O memory table RIO Scan Interface FPGA Host Interface User FPGA data Timing LabVIEW FPGA VI

23 Benefits of Using I/O Variables Common I/O API from LabVIEW Real-Time Accessible with Programmatic I/O API Auto network published, viewable in distributed system manager Supports I/O forcing

24 Simulation Module: Scan Engine Support Closer ties between Simulation Loop and crio

25 crio Expansion Chassis Open FPGA

synchronization Custom triggering, signal manipulation,

26 High Performance with LabVIEW FPGA Fast and reliable hardware-implemented code Special timing signals for synchronization Custom triggering, signal manipulation, and inline processing crio-9022 Master Controller NI 9144 Chassis

27 C Interface to LabVIEW FPGA

28 LabVIEW Statechart Module New features Generate Documentation for Statecharts Debugging Statecharts for FPGAs Finding Objects and Text in Statecharts Configure Multiple objects simultaneously Module # of #: Series

29 What s New in LabVIEW Real-Time Architect Advanced Systems with Real-Time Technologies Real-Time Hypervisor MathScript RT Module Object-Oriented Programming Distribute, Synchronize, and Communicate Between Real-Time Systems Absolutely Timed Structures UDP Multicast System Replication Secure Web Services (SSL) Increase CompactRIO Scan Mode Flexibility and FPGA Integration Programmatically configure and access I/O Insert preprocessed FPGA Data into the Scan Engine Synchronize LabVIEW FPGA code with the NI Scan Engine

30 LabVIEW 2009 MathScript RT Module Custom.m File Desktop CompactRIO PXI Single-Board RIO Compact Vision System

31 Use LabVIEW Classes for Object-Oriented Design

32 Synchronize Events on Distributed LabVIEW Real-Time Targets

33 Synchronize Events on Distributed LabVIEW Real-Time Targets

34 New Features in the LabVIEW Embedded Module for ARM Microcontrollers New features File I/O Support Additional Fixed-Point Support Application Status Window Interrupt Configuration Wizard

35 File System Support Ability to write data to SD Cards and Compact Flash on evaluation hardware

36 Fixed Point Support Additional Fixed-Point type Divide Reciprocal Square Root In Range and Coerce

37 Application Status Window Application Status window Determine the download, connection, and execution progress of ARM applications

38 Interrupt Configuration Create custom hardware interrupts using the Interrupt Configuration Wizard

The Software Engineering Process Requirements Gathering Application Architecture Development Debugging & Testing Deployment Software Configuration Management Process is

39 The Software Engineering Process Requirements Gathering Application Architecture Development Debugging & Testing Deployment Software Configuration Management Process is independent of programming language Demonstrate a particular process for certification Automate this process for LabVIEW with toolkits and add-ons SCM is applied throughout process

The Software Engineering Process Requirements Gathering Application Architecture Development Debugging & Testing Deployment Requirements Gateway Design Patterns Object Orientation Multicore Dataflow

40 The Software Engineering Process Requirements Gathering Application Architecture Development Debugging & Testing Deployment Requirements Gateway Design Patterns Object Orientation Multicore Dataflow MathScript Statechart Simulation Express VI Analyzer Real Time Execution Trace Desktop Execution Trace Unit Test Framework Application Builder Real Time FPGA Embedded Software Engineering Tools and Best Practices

41 Software Engineering Tools for Large LabVIEW Applications Requirements Gathering Application Architecture Development Validation Deployment Requirements Gateway LabVIEW Statechart Desktop Execution Trace Unit Test Framework Application Builder Object Orientation Software Validation Developer Suite Option LabVIEW VI Analyzer Real Time FPGA Prove it works. Improve quality. Reduce risk. Save time. Embedded ni.com/softwareengineering

42 VI Analyzer Code Complexity Metrics New Tests for Industry Standard Metric Calculations True Edges = 5 Nodes = 3 Paths = 1 Case 1 Case 2 False Case 3 Cyclomatic complexity: (1) = 4

Closed-Loop Control Deterministic Model Execution Alarming User

43 Real-Time Testing Enviroment Real-Time Stimulus Data Logging Run-time Editable User Interface Calculated Channels I/O Configuration Closed-Loop Control Deterministic Model Execution Alarming User Management Multi-Chassis Synchronization Real-Time OS Real-Time Testing and Simulation Software

44 CONCLUSIONS

und Deployment mit modularem, reconfigurierbarem, FPGA basiertem I/O

45 Embedded Systeme: Vom Prototyping bis zur Serienfertigung Graphische Programmierung für das iterative Design COTS Hardware für Prototyping und Deployment mit modularem, reconfigurierbarem, FPGA basiertem I/O Kundenspezifisches Deployment für die Serienfertigung Design Prototype Deploy

46 Weitere Resourcen für Sie Web Resourcen zum Graphischen System Design Lernen Sie mehr über das Produktdesign mit National Instruments Einführende Tutorien Fortgeschrittene Dokumente und Trainings Umfassende Portierungsanleitungen Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Ähnliche Dokumente

Schnupperkurs. Steigerung gder Effizienz bei der Anwendungserstellung mit Hilfe von. Dipl. Ing.(FH) Rüdiger Ellmauer. Applications Engineer

Schnupperkurs. Steigerung gder Effizienz bei der Anwendungserstellung mit Hilfe von. Dipl. Ing.(FH) Rüdiger Ellmauer. Applications Engineer Schnupperkurs Steigerung gder Effizienz bei der Anwendungserstellung mit Hilfe von LabVIEW Toolkits Dipl. Ing.(FH) Rüdiger Ellmauer Applications Engineer Umgebung zur Erstellung von Mess und Automatisierungssoftware