Entwurf eingebetteter systeme
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Proseminar Technische Informatik Sommersemester 2002 Marc Halfmann. Entwurf eingebetteter Systeme. Strategien zum effizienten Systementwurf. Gliederung. Übersicht über eingebettete Systeme Was sind eingebettete Systeme Einsatzbereiche eingebetteter Systeme

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Entwurf eingebetteter Systeme

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Presentation Transcript


Proseminar Technische InformatikSommersemester 2002Marc Halfmann

Entwurf eingebetteter Systeme

Strategien zum effizienten Systementwurf


Gliederung

  • Übersicht über eingebettete Systeme

    • Was sind eingebettete Systeme

    • Einsatzbereiche eingebetteter Systeme

    • Anforderungen an eingebettete Systeme

  • Designstrategien

    • klassischer, sequentieller Ansatz

    • HW/SW-Co-Design

    • Rapid Protoyping

    • Emulation

  • SPYDER-System

  • Zusammenfassung


Was sind eingebettete Systeme?

Definition :

Unter eingebetteten Systemen versteht man ein (Mikro-) Computersystem, das in ein technisches System „eingebettet“ ist, das selbst nicht als Computer erscheint, z.B. CD-Player, Navigationssystem in PKW‘s etc..

Quelle: IDA Technische Universität Branschweig


200

150

100

50

0

Einsatzbereiche Eingebetter Systeme

  • Automobil

  • Motorkontrolle

  • Airbag

  • ABS/ASS/ESP etc.

  • Getriebekontrolle

  • Entertainment

  • Klimaanlage

  • Autotelefon

  • Diebstahl-sicherung

  • Navigation

  • Pers. Nutzung

  • Chipcard

  • Pieper

  • Handy

  • Entertainment

  • PDA

  • Palmtop etc.

  • Uhr

  • Büro

  • Telefon

  • Eingangskontrolle

  • Faxgerät

  • Computer

  • Kopierer

  • Laserdrucker

  • Farbdrucker

  • TV

  • Videoausstattung

  • Heimbereich

  • Haushaltsgeräte

  • Lautsprecher

  • Telefon

  • Alarmanlage

  • Anrufbeantworter

  • Faxgerät

  • PC

  • Stereo

  • TV

  • Video

  • Videospiele

  • Musikinstrumente

  • Rauchmelder

Anzahl MICROCONTROLLER pro Person

Büro

Automobil

Heimbereich

Pers.

Nutzung

1970

1980

1990

1995

2000

2005

Quelle: Prof. Rosenstiel


Anforderungen an eingebettete Systeme

  • Hohe Ausfallsicherheit

  • kurze Reaktionszeiten

  • vorgegebene technische Randbedingungen und Schnittstellen

  • niedrige Entwicklungs-/Produktionskosten

  • Entwurfseffizienz

  • geringer Leistungsverbrauch


Designstrategien

  • Klassischer, sequentieller Ansatz

  • Hardware / Software-Co-Design

  • Rapid Prototyping

  • Emulation


Partitionierung in Hard-/Software

HW-Architektur

Implementierung

SW-Architektur

Implementierung

Integration & Test

Klassischer Ansatz (sequentiell)

Spezifikation

Entwicklungs-

verzögerung

(design delay)


Ändern der Partitionierung

HW/SW-Partitionierung

Softwaresynthese

Interface

Hardwaresynthese

System-Integration

HW/SW-Co-Design

Formelle Systemspezifikation


Nachteile


Rapid Prototyping

  • Schnelles Fertigen von Prototypen bereits in der Planungsphase

    • Verkürzung der Entwicklungszeiten

    • Schneller Markteintritt

    • Schnell in realer Einsatzumgebung


Emulation

Definition:

Spezialfall der Simulation, bei der das Verhalten einer Maschine durch eine andere Maschine komplett nachgebildet wird.


Anfängliche Partitionierung und Vorauswahl

Stufe 1: Abschätzung

Hardware Partition

Stufe 2: Emulation

Stufe 2: Emulation

Software Partition

Bestanden ?

Bestanden?

Nein

Nein

Ja

Systemintegration

Ja

Systemtest

Funktionelle Spezifikation


Anfängliche Partitionierung und Vorauswahl

Stufe 1: Abschätzung

Ja

Systemintegration

Ja

Systemtest

Funktionelle Spezifikation

SPYDER-VIRTEX-X2

SPYDER-CORE-P2

Nein


SPYDER-System

P

C

I

Spyder-Virtex-X2E


Configuration-

Flash for

Standalone

mode

2M x 8

86

SSRAM

256k x 32

or/and

SDRAM

4M x 32

SSRAM

256k x 32

or/and

SDRAM

4M x 32

Spyder-Virtex-X2E

arbiter

Programmable

User Clock (Clock Stop &

Single Step)

external FPGA configuration header

CPLD

XC95288xl

Xilinx-VirtexE-

FPGA

I

PCI-interface

XCV400or

XCV1000 or

XCV1000E or

XCV2000E

microcontroller

PCI - SLOT

30

PLX-PCI9054

86

32

II

BGA 560

extension header I and II

high density

logic analyzer connectors

JTAG

(Chip-Scope)


Anfängliche Partitionierung und Vorauswahl

Stufe 1: Abschätzung

Ja

Systemintegration

Ja

Systemtest

Funktionelle Spezifikation

SPYDER-VIRTEX-X2

SPYDER-CORE-P2

Nein


SPYDER-System: Integration


Zusammenfassung

  • Überblick über eingebettete Systeme

  • verschiedene Designstrategien

  • Beispiel für Entwicklungsumgebung


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