Für das ADLINK I-Pi SMARC-Entwicklungskit stehen verschiedene Bereitstellungsoptionen zur Verfügung

Die I-Pi SMARC-Entwicklungskit hat viel zu bieten, nicht zuletzt wegen des relativ niedrigen Preises. Dies ist nur ein Grund zu der Annahme, dass viele Ingenieure es für das Prototyping verwenden. Ein weiteres wichtiges Merkmal, wenn das das richtige Wort ist, ist, dass es für alle Ingenieursebenen attraktiv ist, vom Anfänger bis zum Experten.

Anfänger haben sich dank der Beliebtheit des Internet der Dinge (IoT) und der Entwicklungskits wie Raspberry Pi und Arduino und ihrer Open-Source-Natur mit Kits dieser Art sehr wohl gefühlt. Der Code ist für nahezu jede Anwendung verfügbar, an der Sie arbeiten. Dazu gehören auch alle Plug-In-Geräte, Sensoren, Aktoren usw.

Je mehr Ingenieure an diesen Projekten beteiligt waren, desto robuster wurden die Tools, die Software und sogar die Kits selbst, was sie selbst für den erfahrensten Designer attraktiver machte. Jetzt beginnt ein hoher Prozentsatz der Designs mit dem allgegenwärtigen Entwicklungskit. Wenn man sich nur Raspberry Pi ansieht, behaupten Marktbeobachter, dass bis Anfang dieses Jahres mehr als 50 Millionen Kits ausgeliefert wurden, wobei etwa zehn verschiedene Modelle verfügbar waren.

Ein Grund, warum die Hersteller die Entwicklungskits mögen, ist, dass sie wissen, dass Ingenieure sie sowohl bei der Arbeit als auch zu Hause einsetzen. Daher experimentieren die Ingenieure zu Hause mit Peripheriegeräten und Sensoren und entwickeln professionelle Prototypversionen potenzieller Produkte für ihre Arbeitgeber.

Probleme mit Konsumgütern

Dieser Prozess der Umsetzung von selbst gebrauten Produkten in kommerzielle Produkte birgt potenzielle Nachteile. Ein solches Problem ist der benötigte Temperaturbereich. Das Haus des Ingenieurs kann bei einer einfachen Temperatur von + 23 ° C plus oder minus etwa 10 Grad bleiben. Aber das reicht natürlich nicht für ein professionelles Produkt. Schock- und Vibrationsprobleme müssen ebenfalls überwunden werden. Der Ingenieur weiß, dass das Gerät in seinem Haus gut mit Klebeband zusammengeklebt wird. Das ist nicht das Aussehen, das Sie für Ihr Versandendprodukt wünschen.

Ein weiteres Problem, das berücksichtigt werden muss, ist der Komponententausch. Während ein erfahrener Ingenieur weiß, dass er bestimmte Komponenten ohne (oder mit geringen) negativen Auswirkungen austauschen kann, dürfen Sie dies einfach nicht mit einem Produkt tun, das die Prototypenphase bestanden hat, insbesondere wenn es für den Einsatz in Medizin, Industrie und Industrie bestimmt ist. oder militärische Anwendungen. Sobald das Design gesperrt ist, sind keine Änderungen mehr zulässig.

Ingenieure haben die Möglichkeit, eines der auf dem Markt erhältlichen Kits für die industrielle Entwicklung auszuwählen. Aber wie zu erwarten ist, sind sie weitaus eingeschränkter in Bezug auf ihre Möglichkeiten, die verfügbare Software und die Peripheriegeräte, die Sie bauen oder kaufen können. Und sie können jeweils mit einem anderen Protokoll oder einer anderen Schnittstelle arbeiten, insbesondere wenn es um Funktionen wie GPIO-Pins (General Purpose Input / Output), PWM-Funktionen (Pulsweitenmodulator), ADCs (Analog-Digital-Wandler) und Digital-Analog-Wandler geht Konverter (DACs) und Kommunikationsfunktionen wie I2C, SPI, UART usw.

Hardware-Abstraktionsschichten

Einige Begriffe, mit denen erfahrene Designer im Allgemeinen vertraut sind, sind Hardware-Abstraktionsschichten (HALs) und RAAs (Abbildung 1). Die HAL ist eine Abstraktionsschicht, die in Software zwischen der physischen Hardware und Software des Computers implementiert ist. Der Zweck der HAL besteht darin, Unterschiede in der Hardware vor dem Betriebssystem zu verbergen. Infolgedessen muss der größte Teil des Codes im Betriebssystem nicht geändert werden, wenn Änderungen an der Hardware vorgenommen werden.

Abbildung 1: Hier sehen Sie eine allgemeine Ansicht des Software- / Hardware-Stacks, einschließlich der Abstraktionsschicht. MRAAs, die aus einer Intel-Bibliothek stammen, übernehmen die Rolle einer HAL, vereinfachen jedoch auch die Logik, die für die Verbindung mit verschiedenen Sensor-Pins erforderlich ist. MRAAs sind portabel, dh sie ermöglichen die Ausführung desselben Codes auf mehreren Plattformen. Dies kann für Programme sein, die in C ++, Python, JavaScript oder Java geschrieben sind, oder für etwas anderes.

Zurück zu den Entwicklungsplattformen, insbesondere zu Arduino, nutzen Benutzer Arduino Create, eine integrierte Online-Plattform, mit der Benutzer Code schreiben, auf Inhalte zugreifen, Boards konfigurieren und Projekte gemeinsam nutzen können. Wie die meisten Produkte der Arduino-Familie können sie von allen Entwicklerebenen verwendet werden. Für Raspberry Pi stehen mehrere integrierte Entwicklungsumgebungen (IDEs) zur Verfügung. Beachten Sie, dass der MRAA sowohl für die Arduino- als auch für die Raspberry Pi-Plattform als HAL verwendet werden kann.

Entwickler in diesem Bereich sollten sich auch dessen bewusst sein UPMDies ist im Wesentlichen eine Sensorbibliothek mit übergeordneten APIs, die das Anschließen und Verwenden gängiger Sensoren und Aktoren in IoT-Lösungen vereinfachen. Diese Softwaretreiber interagieren mit der zugrunde liegenden Hardwareplattform durch Aufrufe von MRAA-APIs. Wie zu erwarten, sind Treiber sowohl für Arduino- als auch für RPi-Plattformen verfügbar.

SMARC Definiert das Modul

Das bringt uns zurück zum SMARC (Smart Mobility ARChitecture), das sich auf die Moduldefinition für eine vielseitige Computer-Targeting-Anwendung mit kleinem Formfaktor bezieht, die geringen Stromverbrauch und niedrige Kosten erfordert und dennoch ein hohes Leistungsniveau aufweist. Gemäß der Spezifikation unterstützen SMARC-Module einen Temperaturbereich von -20 ° C bis + 85 ° C (beachten Sie, dass einige SMARC-Module für einen Bereich von -40 ° C bis + 85 ° C spezifiziert sind). Die SMARC-Spezifikation wurde innerhalb der Standardisierungsgruppe für eingebettete Technologien erstellt (SGET).

Um das Design zu vereinfachen, werden alle diese Hardware- und Softwarekomponenten zusammengeführt ADLINKs SMARC-Entwicklungskit für industrielle Pi (I-Pi) (Figur 2). Das Kit enthält ein Netzteil, ein USB-Programmierkabel und eine SD-Speicherkarte mit dem Linux-Betriebssystem. Die transparente Acrylabschirmung um den I-Pi SMARC bietet zusätzlichen Schutz.

Abbildung 2: ADLINKs I-Pi SMARC-Entwicklungskit. Das I-Pi SMARC-Entwicklungskit von ADLINK enthält alles, was ein Ingenieur benötigt, um mit einem industriellen Prototyp zu beginnen. (Bildquelle: ADLINK) Wenn Sie sich die Unterseite des I-Pi SMARC ansehen (Abbildung 3), sehen Sie, dass der I-Pi die größere Trägerplatine ist, die alle Schnittstellen zur Außenwelt bietet, während das SMARC-Prozessormodul ist die kleinere Karte, die an den I-Pi-Träger angeschlossen wird. Das Kit enthält auch Funktionen, die auf Plattformen wie dem Raspberry Pi nicht enthalten sind, jedoch zum Erstellen von IoT-basierten eingebetteten Systemen und Geräten wie einer Echtzeituhr (RTC) benötigt werden.

Abbildung 3: Dargestellt ist die Unterseite des I-Pi-Trägers und des SMARC-Verarbeitungsmoduls von ADLINK. (Bildquelle: ADLINK)

Verbraucherverse Professional

Verbraucherplattformen wie Raspberry Pi und Arduino unterscheiden sich erheblich von professionellen Produkten wie dem I-Pi SMARC von ADLINK. Wie bereits erwähnt, können Designer, die mit Produkten für den Verbrauchermarkt arbeiten, wie Raspberry Pi und Arduino, nach Belieben problemlos Komponenten ersetzen. In vielen Fällen werden die Endbenutzer nicht einmal über die Änderungen informiert (und müssen auch nicht informiert werden).

In der Industrie ist dies jedoch eine ganz andere Geschichte. Der I-Pi SMARC von ADLINK folgt den branchenüblichen Praktiken ECN (Notice of Engineering Change) und PCN (Process Change Notice). Dies bedeutet, dass Endbenutzer Zugriff auf einen Prüfpfad haben, der definiert, welche Änderungen gegebenenfalls vorgenommen wurden und warum.

Wir können ein ähnliches Argument für die Berichterstattung und das Debuggen von Produktionsqualitätsproblemen vorbringen. Dies ist für Raspberry Pi und Arduino einfach nicht möglich. ADLINKs I-Pi SMARC ist nicht nur möglich, sondern die Berichts- und Debugging-Mechanismen vereinfachen den Prozess. Und vergessen Sie nicht den Kundendienst und die RMAs (Return Merchandise Authorizations). ADLINK garantiert und unterstützt den I-Pi SMARC vollständig.

Langfristige Verfügbarkeit

Ein Merkmal, das in jedes Industrieprodukt eingebrannt werden muss, ist die langfristige Verfügbarkeit. In einigen Fällen bedeutet dies sieben bis zehn Jahre oder mehr. Verbraucherplattformen wie Raspberry Pi und Arduino haben keine Garantie für Langlebigkeit und werden offen gesagt nicht von ihnen erwartet. Sie können jederzeit ohne vorherige Ankündigung eingestellt werden. ADLINK garantiert eine 10-jährige Verfügbarkeit für den I-Pi SMARC. Für das ADLINK I-Pi SMARC-Entwicklungskit stehen verschiedene Bereitstellungsoptionen zur Verfügung. Die gute Nachricht ist, dass Entwickler, die bereits Prototypen mit Arduino- oder Raspberry Pi-Plattformen erstellt haben, diese Sensorökosysteme und -bibliotheken nutzen und ihre Designs dank des ADLINK I-Pi SMARC-Entwicklungskits in eine industrielle Umgebung migrieren können.

Wenn Sie bereit sind, vom Prototyp zur Produktion zu wechseln, kann die Open-Source-Spezifikation des I-Pi Carriers als Ausgangspunkt für Entwickler dienen, die ihre eigenen Carrier erstellen möchten. Dies ist für Kostensenkungen von Vorteil, da Sie den Netzbetreiber möglicherweise nur mit den Funktionen und Schnittstellen füllen möchten, die für Ihre Anwendung erforderlich sind. Es macht keinen Sinn, Funktionen an Bord zu haben, die niemals genutzt werden.

Unter dem Strich können Entwickler ihren eigenen bevorzugten Startpunkt auswählen und eine Ziellinie haben, die zu einer industriellen Umgebung passt.

Weitere Informationen zu ADLINK Industrial-Pi (I-Pi) SMARC finden Sie unter https://ipi.wiki/.