Embedded PCs / Embedded Systems. Stromversorgung / Power-Management. Embedded PC

Transkript

1 Embedded PCs / Embedded Systems Stromversorgung / Power-Management Sensoren elektrisch optisch thermisch mechanisch magnetisch chemisch biologisch Aktoren Analog-/Digitalhardware Powerfail Speicher Watchdog Embedded PC Mikroprozessor x86 Pentium II Pentium III Pentium IV Betriebssystem Windows CE Embedded NT QNX PXROS VxWorks Internet-Anschluß Ethernet ISDN WLAN Kommunikationsmodule PC-Standard Serielle Busse Feldbusse serielle kabellose Datenübertragung COM1 COM2 I 2 C SPI Firewire USB LPT1 CAN Profibus IrDA Bluetooth Airport Mikro-Computer embedded-pc Folie: 1 Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek TFH Berlin PCs in der Automatisierungstechnik Industrie PCs (IPC) drängen zunehmend in den bislang der SPS angestammten Anwendermarkt. Die Gründe dafür sind: hohe Rechenleistungen sehr gutes Preis-/Leistungsverhältnis Verwendung etablierter Programmiersprachen (Pascal, C, C++, Java, etc.) Ankopplung dezentraler Feldbussysteme kostengünsige, praxisgerechte und industrietaugliche Ankopplung der Sensor/Aktorebene IPC eignet sich besonders gut für die Steuerungs- und Regelungstechnik Mikro-Computer embedded-pc Folie: 2 Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek TFH Berlin Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek Seite: 1

2 Industrie PCs (IPC) Bisherige Einsatzbereiche eines PCs im Industriebereich Datenerfassungssystem Mensch-Maschine-Interface (MMI) Prozeßvisualisierungssystem Datenspeicher Weitere Vorzüge einfache Vernetzbarkeit (Connectivity) einfache Ausbau- und Erweiterungsmöglichkeiten ausgezeichneter Preis Zusätzliche Anforderungen an einen IPC mechanische Beanspruchung thermische Beanspruchung Staub und Feuchtigkeit EMV 24 Stundenbetrieb Mikro-Computer embedded-pc Folie: 3 Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek TFH Berlin Bausteine / Systeme Mikroprozessor (MP oder µp) Standardbausteine (Memory und I/O) Mikrocontroller (MC oder µc) Digitaler Signal Prozessor (DSP) Field Programmable Gate Array (FPGA) Mikro-Computer embedded-pc Folie: 4 Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek TFH Berlin Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek Seite: 2

3 Blockschaltbild eines Multiprozessor-Systems Takt Speicher Kommunikation Log. Eingaben Log. Ausgaben Digit. Eingaben Digit. Ausgaben Anal. Eingaben Anal. Ausgaben CPU CPU/DSP sonst. Baugrup. sonst. Baugrup. Netzgerät Steuerbus Bustreiber Datenbus Adressbus Systembus Mikro-Computer embedded-pc Folie: 5 Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek TFH Berlin Die wichtigsten Funktionseinheiten des AMD SC 520 Mikro-Computer embedded-pc Folie: 6 Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek TFH Berlin Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek Seite: 3

4 Blockdiagramm eines generischen IA32-Mikrocontrollers Mikro-Computer embedded-pc Folie: 7 Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek TFH Berlin Blockdiagramm des AMD SC Bit Mikrocontrollers Mikro-Computer embedded-pc Folie: 8 Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek TFH Berlin Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek Seite: 4

5 Serielle Hochleistungsbusse RS kbyte/s Centronics 200 kbyte/s IEEE Mbyte/s HS Mbyte/s USB-1 1,5 Mbyte/s USB-1 12 bis 24 Mbyte/s ISA 1-2 Mbyte/s SCSI 5 Mbyte/s SCSI Ultra Wide 40 Mbyte/s Compact PCI 132 Mbyte/s 1394 (Firewire) Mbit/s 1394 künftig 0,8-3,2 Gbit/s IrDA Mbit/s Übertragungsraten verschiedener Bussysteme (Mittelwerte) Mikro-Computer embedded-pc Folie: 9 Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek TFH Berlin Telematik Telematikdienste sind Kommunikationsdienste, die sich durch die Integration von Telekommunikation und Informatik ergeben. Telematikdienste beruhen auf der Nutzung rechnernetzgestützter Mitteilungsübermittlungssysteme MHS (Message Handling System) Typische Merkmale von Telematikdiensten: Kommunikation mit Endgeräten, die das elektronische Herstellen, Aufbereiten sowie das Senden und den Empfang von Texten (und zunehmend multimedialer Darstellungen) gestatten Zwischenspeicherung der Nachrichten (Store-and-Forward-Prinzip), vorwiegend Übermittlung codierter Texte (Textdaten), zunehmend auch multimedialer Daten Beispiele für Telematikdienste: Elektronische Post (electronic mail Multimedia Mail bzw. World Wide Web Bahntelematik (Elektronische Stellwerke für den Zugbetrieb sind auf elektronische Datenübertragung angewiesen) Auto Flugzeug weitere Beschreibungen siehe Taschenbuch der Informatik S. 153ff und Taschenbuch der Telekommunikation S. 462ff vor allem Multi-Media-Dienste Mikro-Computer embedded-pc Folie: 10 Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek Berlin TFH Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek Seite: 5