Embedded Module als Basis für Luftfahrt, Bahn und Industrie

von Andreas Bergmeier - 2024-02-13

Moderne Embedded-Systeme stecken heute in nahezu allen technischen Bereichen. Sie steuern Fahrzeuge, überwachen Maschinen, unterstützen Piloten im Cockpit oder sorgen für zuverlässige Abläufe in industriellen Anlagen.

Je komplexer diese Systeme werden, desto wichtiger wird eine Entwicklungsplattform, die leistungsfähig, flexibel und langfristig verfügbar ist. Auf der Embedded World in Nürnberg zeigte MicroSys, wie sich aus standardisierten Computermodulen komplette, zertifizierbare Systeme für unterschiedlichste Einsatzbereiche entwickeln lassen. Der Ansatz des Unternehmens beginnt bei einem vergleichsweise kleinen Baustein, endet aber nicht dort. Aus einem System-on-Module entstehen Single-Board-Computer, daraus komplette Geräte und schließlich anwendungsfertige Systeme für Branchen mit hohen Anforderungen an Zuverlässigkeit und Zertifizierung.

MicroSys setzt auf flexible Computermodule

Im Zentrum der Plattform stehen hochinterierte Computermodule. Sie bündeln komplexe Elektronik auf kleinem Raum und dienen Entwicklern als Grundlage für unterschiedlichste Anwendungen. Der Vorteil liegt vor allem in der Wiederverwendbarkeit. Statt jede Hardware von Grund auf neu zu entwickeln, können Hersteller auf eine bestehende Plattform aufbauen und diese an ihre Anforderungen anpassen. Dadurch lassen sich Entwicklungszeiten deutlich verkürzen. Ob Steuerung für eine Baumaschine, Rechner für industrielle Infrastruktur oder Elektronik für einen Forschungsprototypen – das Grundmodul bleibt identisch, während Schnittstellen und Zusatzkomponenten an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden. Als Beispiel wurde ein Autopilot-Prototyp vorgestellt, der auf Basis dieser Technologie realisiert wurde. Gleichzeitig kann dieselbe Plattform als Grundlage für Maschinensteuerungen oder andere Embedded-Anwendungen dienen.

Vom Single-Board-Computer zum Komplettsystem

Die eigentliche Besonderheit liegt jedoch in der durchgängigen Wertschöpfungskette. Die Module bilden lediglich den Ausgangspunkt. Anschließend entstehen daraus Single-Board-Computer, die wiederum in komplette Geräte integriert werden.

Diese Systeme können anschließend für anspruchsvolle Einsatzbereiche vorbereitet werden. Dazu gehören unter anderem:

• Luftfahrt und Avionik
• Bahntechnik
• Baumaschinen und Industrieanlagen
• Telekommunikationssysteme
• Spezialisierte Embedded-Anwendungen
• Zertifizierte Sicherheits- und Steuerungssysteme

Neben der Hardware gehört auch die Integration von Betriebssystemen und Anwendungen zum Angebot. Gezeigt wurde dies anhand einer digitalen Flugkarte, wie sie in modernen Cockpits zum Einsatz kommen kann. Die eigentliche Anwendungssoftware entsteht dabei häufig gemeinsam mit spezialisierten Partnern.

Neue MPX-Modulgeneration mit Quad-Core-Technologie

Ein Schwerpunkt der Messepräsentation war die zweite Generation des MPX-Moduls. Gegenüber der bisherigen Plattform wurde der Formfaktor weiter verkleinert, während gleichzeitig die Leistungsfähigkeit zunahm. Besonders sichtbar wird dies bei der Prozessorarchitektur. Während frühere Generationen mit einem einzelnen Rechenkern oder Dual-Core-Technik arbeiteten, setzt die aktuelle Generation auf Quad-Core-Prozessoren. Die Plattform ist zudem skalierbar und kann je nach Anforderung mit zwei, vier, acht oder sogar zwölf Kernen ausgestattet werden. Hinzu kommen bis zu 16 High-Speed-Schnittstellen. Damit lassen sich auch datenintensive Anwendungen realisieren, ohne dass die Grundarchitektur verändert werden muss. Für Entwickler bedeutet das eine höhere Zukunftssicherheit, weil bestehende Systeme auf leistungsfähigere Varianten umgestellt werden können, ohne das gesamte Design neu entwickeln zu müssen.

Zwei Prozessorwelten für unterschiedliche Anforderungen

Besondere Aufmerksamkeit galt den unterschiedlichen Prozessorarchitekturen, die auf den neuen Modulen verfügbar sind. Einerseits setzt MicroSys weiterhin auf PowerPC-Plattformen. Diese gelten als besonders langfristig verfügbar und werden häufig in Bereichen eingesetzt, in denen Zertifizierungen über viele Jahre hinweg Bestand haben müssen. Dazu zählen beispielsweise Anwendungen in der Luftfahrt, der Bahntechnik oder in Telekommunikationssystemen. Dort spielen nicht allein Leistung und Geschwindigkeit eine Rolle, sondern vor allem Stabilität und Langzeitverfügbarkeit. Gleichzeitig öffnet sich die Plattform für moderne ARM-Architekturen, wie sie aus Smartphones und mobilen Geräten bekannt sind. Dadurch können Technologien aus dem Consumer-Bereich in robuste industrielle Anwendungen übertragen werden. Entwickler erhalten damit Zugang zu einer großen Softwarebasis, ohne auf industrielle Anforderungen wie Temperaturbeständigkeit, Zertifizierbarkeit oder Langzeitverfügbarkeit verzichten zu müssen.

Embedded-Systeme werden leistungsfähiger und vielseitiger

Die Entwicklung zeigt deutlich, wohin sich der Markt bewegt. Leistungsfähigere Prozessoren, mehr Rechenkerne und höhere Integrationsdichten ermöglichen immer komplexere Anwendungen auf gleicher oder sogar kleinerer Fläche. Gleichzeitig wächst die Bedeutung vernetzter Systeme. Moderne Embedded-Plattformen müssen Daten verarbeiten, kommunizieren und häufig sicherheitskritische Aufgaben übernehmen. Dafür benötigen Entwickler Hardware, die flexibel genug ist, um unterschiedlichste Anforderungen abzudecken.

Die auf der Embedded World vorgestellte Plattform verdeutlicht diesen Trend. Aus einem einzigen Modul können Systeme für völlig unterschiedliche Branchen entstehen – vom Cockpit über die Bahntechnik bis hin zur industriellen Steuerung. Während Leistung und Integrationsgrad kontinuierlich steigen, bleibt das Ziel unverändert: Entwicklungsprozesse zu beschleunigen und gleichzeitig robuste, langfristig verfügbare Systeme bereitzustellen. Die Verantwortlichen sehen deshalb auch in den kommenden Jahren kein Ende der technischen Entwicklung. Mehr Rechenleistung, höhere Integrationsdichte und neue Anwendungsfelder werden die Embedded-Welt weiter prägen. Die aktuelle Modulgeneration zeigt, wie sich dieser Wandel bereits heute in konkreten Produkten widerspiegelt.