Timpul și energia sunt resurse limitate și prețioase, a căror utilizare trebuie să fie foarte eficientă. Eforturile de a dezvolta soluții care să economisească timp și energie pentru a lansa rapid aplicații pe piață sau pentru a ajunge cât mai repede la o maturitate în cazul producției în masă sunt considerabile. Kiturile de dezvoltare oferă proiectanților avantaje esențiale în astfel de procese, deoarece pot scurta semnificativ faza de pre-dezvoltare. În special pentru piețele sau companiile care, pe lângă provocările legate de “războiul talentelor”, disponibilitatea componentelor și durabilitatea, trebuie să se confrunte și cu certificări prescrise cu exactitate – cum ar fi în sectorul auto – plăcile de dezvoltare au potențialul de a deveni adevărate elemente care schimbă jocul. Andreas Heder, Field Application Engineer la Rutronik, explică de ce noua placă RDK4 de la distribuitorul de componente electronice Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH este soluția optimă pentru departamentele de dezvoltare ale producătorilor de echipamente originale din industria auto sau Tier 1.
Cea mai recentă placă dezvoltată de Rutronik System Solutions se bazează pe Infineon PSoC™ 4100S Max, aceasta fiind disponibilă din toamna anului trecut. În prezent, RDK4 este singurul kit de dezvoltare disponibil la nivel mondial care utilizează acest microcontroler. Pe lângă microcontrolerul certificat pentru automobile, dezvoltatorii vor găsi, de asemenea, un circuit integrat SBC (system base chip) – care include mai multe blocuri functionale independente – și cele mai importante interfețe auto CAN-FD și LIN într-un spațiu cât mai mic posibil pe RDK4. Acest lucru înseamnă că un număr mare de componente relevante pentru dezvoltarea unităților de control al motorului sunt deja instalate pe placa electronică, astfel încât majoritatea tuturor aplicațiilor din acest domeniu pot fi testate și implementate în detaliu fără a fi nevoie să comande și să construiască ei înșiși hardware-ul. Astfel, Rutronik System Solutions poate oferi dezvoltatorilor un avantaj considerabil de timp, pe care aceștia îl pot investi, la rândul lor, în sarcini suplimentare, noi. În special pentru analizele de fezabilitate, RDK4 oferă acum o soluție care sporește eficiența.
Combinația dintre microcontroler și SBC este o soluție unică la nivelul platformelor de dezvoltare
Pe lângă microcontroler, dezvoltatorii de la Rutronik System Solutions au integrat un SBC [OPTIREG™ Mid-Range+ de la Infineon] esențial în ceea ce privește standardul de alimentare cu tensiune pentru automobile (High Voltage Input/Output), deoarece microcontrolerul singur nu ar fi în măsură să gestioneze acest lucru. Combinația microcontroler – SBC reprezintă una dintre cele mai valoroase caracteristici ale RDK4 și se adresează în special dezvoltatorilor din domeniul auto, deoarece în aproape fiecare proiect auto, pe lângă microcontroler, este instalat și un fel de SBC. De obicei, producătorii oferă kituri de dezvoltare pentru SBC sau pentru microcontroler – dar niciodată pentru ambele la un loc.
Așteptat cu nerăbdare – este posibilă o tensiune de până la 42V
Sistemele electrice ale vehiculelor sunt de obicei de 12V sau 24V (pentru camioane), dar vârfurile de tensiune în aceste sisteme pot fi semnificativ mai mari, în special în timpul proceselor de pornire și oprire. Pentru a asigura funcționalitatea și siguranța sistemului, tensiunile de operare mai mari nu trebuie să reprezinte o problemă pentru perioade scurte de timp. În consecință, RDK4 a fost proiectat în așa fel încât intrările analogice să poată tolera și măsura tensiuni de până la 42 de volți – fără a necesita hardware suplimentar. Microcontrolerul în sine operează, de obicei, la o tensiune de cinci volți.
Economisirea energiei este obligatorie – dar nu în detrimentul siguranței
Una dintre provocările recurente în dezvoltarea sistemelor pentru vehicule este complexitatea și numărul tot mai mare de unități de control care rămân, adesea, conectate permanent la sursa de alimentare. Deși vehiculele moderne au, de obicei, sisteme cu două baterii, în care o baterie auxiliară absoarbe cererea suplimentară de energie a consumatorilor, numărul de consumatori suplimentari crește odată cu creșterea numărului de aplicații de siguranță și confort. Ar fi posibil să se oprească complet sistemul unui vehicul, dar acest lucru nu ar fi oportun, deoarece unitățile de control pentru sistemele de alarmă, de exemplu, trebuie să fie în așteptare tocmai atunci când vehiculul a fost parcat. Totuși, acestea nu trebuie să fie permanent “pornite” și să necesite prea multă energie.
Pentru a preveni descărcarea neintenționată a bateriei vehiculului de către respectivii consumatori atunci când vehiculul este parcat, există cerințe și reglementări clare cu privire la cât de mare poate fi consumul de energie al unei unități de control în modul stand-by. Pentru un departament de dezvoltare, procesul de luare a deciziilor în favoarea sau împotriva unei componente pe baza consumului de putere al acesteia poate fi scurtat semnificativ cu RDK4. Cu ajutorul jumperelor, este posibil să se măsoare consumul de putere al sistemului sau al subsistemului, cum ar fi doar al microcontrolerului și să se stabilească exact care este aplicația sau componenta care consumă atât de multă putere și în ce mod de funcționare.
Deoarece nivelul maxim de consum de microamperi permis este definit în fiecare specificație pentru unitățile de control electronic (ECU), producătorii de echipamente originale de automobile se află în fața unei mari provocări pentru a găsi soluții care să combine confortul, siguranța și eficiența energetică și care să nu reducă în mod inutil durata de viață a bateriilor vehiculelor. Datorită posibilității de măsurare selectivă a curentului, RDK4 sprijină respectarea valorilor limită în faza de pre-dezvoltare.
Comutare sigură datorită SBC-urilor
O sursă de alimentare certificată pentru automobile pe RDK4, integrată prin intermediul SBC-ului, garantează că microcontrolerul este pornit și oprit în siguranță. Această componentă este deosebit de importantă deoarece, în momentul în care un vehicul pornește, tensiunea rețelei de la bord scade. Dacă ar lipsi, microcontrolerul ar porni și s-ar opri sporadic, într-o situație incertă. În cel mai rău caz, acest lucru ar duce la defecțiuni grave ale întregului sistem. Prin urmare, trebuie să se asigure întotdeauna că microcontrolerul pornește fiabil la o anumită tensiune sau se dezactivează fiabil sub o tensiune definită.
Soluție hardware și software practică prin care se economisește timp
Adesea, procesul de dezvoltare începe cu selectarea unui microcontroler, urmând ca proiectanții de hardware să înceapă să își proiecteze propria placă. În funcție de disponibilitatea componentelor necesare, acest lucru poate dura câteva luni. Perioadă pe care dezvoltatorii de software sunt nevoiți să o accepte. Cu excepția cazului în care aceștia folosesc plăci precum RDK4 pentru a lucra în paralel la specificațiile software și a testa funcțiile. Avantajul este că, de îndată ce departamentul hardware și-a finalizat dezvoltarea, aplicația poate fi definitivată aproape fără probleme, deoarece software-ul, cu excepția unor ajustări minore, ar putea fi, la rândul său, deja realizat.
Pentru a oferi dezvoltatorilor de software cel mai bun suport posibil, RDK4 – precum și celelalte plăci de bază și adaptoare de la Rutronik System Solutions – este integrată în mediul de dezvoltare ModusToolBoxTM de la Infineon, care conține o gamă largă de instrumente de dezvoltare, biblioteci și active embedded de execuție pentru microcontrolerele Infineon, precum și kituri de dezvoltare. Datorită pachetului de asistență pentru placă (Board Support Package) pe care Rutronik System Solutions îl oferă împreună cu placa de bază, dezvoltatorii primesc o descriere și o documentație cuprinzătoare (fișiere de proiectare PCB, BOM) care definește placa și toate intrările/ieșirile din punct de vedere hardware. De exemplu, se observă rapid la ce set de pini este conectată deja o anumită interfață. Studiul foilor de date și al schemelor, care necesită mult timp, devine superfluu. O interfață CAN, de exemplu, poate fi activată printr-un singur clic.
Placa este potrivită și pentru alte medii de dezvoltare uzuale specializate în aplicații pentru automobile, cum ar fi Adobe AIR sau Keil Microvision Compiler și Visual Studio Code. Exemplele de software de la Rutronik System Solutions sunt, la rândul lor, cu sursă deschisă (open source) și disponibile gratuit.
Timp pentru inovații
Unul dintre obiectivele Rutronik System Solutions este acela de a sprijini dezvoltatorii de firmware și hardware în faza de pre-dezvoltare cu ajutorul propriilor plăci de bază și adaptoare, pentru a accelera lansarea pe piață a noilor aplicații.
Cu RDK4, Rutronik System Solutions continuă pe această cale. În domeniul dezvoltării unităților de control al motorului certificate pentru automobile, placa de bază ajută aplicațiile să ajungă mai repede la o maturitate comercială, astfel încât dezvoltatorii OEM-urilor din industria auto să nu fie nevoiți să se complice cu proiectarea propriului hardware. Acest lucru este posibil, printre altele, prin combinarea celor mai moderne componente în cel mai mic spațiu posibil. Datorită reducerii timpului petrecut în faza de pre-dezvoltare, se eliberează capacități și se creează spațiu pentru dezvoltarea de noi inovații.
Toate caracteristicile dintr-o privire
RDK4 bazată pe sistemul PSoC™ 4100S Max de la Infineon
- Controler mic, compact, calificat pentru automobile, cu cele mai importante interfețe pentru automobile, cum ar fi CAN-FD și LIN.
- Ca și în cazul plăcilor deja disponibile, pentru RDK4 sunt utilizate numai componente de ultimă generație din portofoliul de produse Rutronik.
Avantaje și caracteristici principale
- Placa rulează pe PSoCTM 4100S Max cu microcontroler Arm Cortex M0+ (48MHz)
- CAN-FD (5Mbps) | Interfață LIN | Interfață audio I2S | 384/32 KB Flash/SRAM
- Consum redus de putere de la 1,71V la 5,5V | CAPSENSETM
■ Posibilitate de măsurare simplă a curentului cu ajutorul unor jumperi
■ Toți pinii sunt accesibili pentru analize digitale, cum ar fi CAN TX RX
■ SBC – OPTIREGTM Mid-Range+ cu monitorizarea tensiunii pentru siguranță funcțională
Domenii posibile de utilizare
■ Module de control auto, de exemplu, module pentru controlul portbagajului, ușilor, încălzirea scaunelor, controlul aerului condiționat etc.
■ Caroserie și confort auto
■ Grupul motopropulsor
■ HVAC industrial
■ Agricultură
■ Automatizarea fabricilor
■ Interfețe om-mașină (HMI)
Rutronik | https://www.rutronik.com
