Texas Instruments 25 Jahre DSP – wir stehen erst am Anfang

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Seitdem Texas Instruments 1982 den ersten digitalen Signalprozessor auf den Markt gebracht hat wurden in der Weiterentwicklung der DSP-Technologie enorme Fortschritte erzielt – und ein Ende ist noch lange nicht abzusehen. TI nutzte seine Developers Conference, um den 25. Geburtstag des DSPs gebührend zu feiern.

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In den vergangenen 25 Jahren wurden weltweit fast 10 Mrd. DSPs verkauft — und die Hälfte davon kam von Texas Instruments. Die ersten DSPs wanderten vor allem in militärische Anwendungen, Festplattenlaufwerke oder 2400-bps-Modems und das Marktvolumen betrug gerade einmal 100 Mio. US$. Im Jahre 1990 hatten sich die DSP bereits die Anwendungen Messtechnik und elektronische Spielzeuge erschlossen und der Markt war auf rund 500 Mio. US$ gewachsen. Dank der außergewöhnlichen Wachstumsraten erwarten Experten für 2007 ein Marktvolumen von 9,2 Mrd. US$ und in nächsten fünf Jahren jährliche Zuwachsraten von 12%.

Faszinierende Zukunftsvisionen

Ein ideales Podium für Diskussionen über die Zukunft der DSP-Technologie bot das diesjahrige 5. Entwicklerforum von TI, zu dem über 1300 Elektronikentwickler aus Dutzenden von Ländern nach Dallas/Texas kamen. In seiner Eröffnungsrede betonte Mike Hames, Senior Vice President für applikationsspezifische Produkte bei Texas Instruments, dass die nächsten 25 Jahre den digitalen Signalprozessoren in Sachen Technologie, Marktentwicklung und Anwendungen noch weit größere Potenziale bieten werden als die zurückliegenden: „Hunderte von Prozessoren werden in einem einzigen Chip integriert sein und Anwendungen ermöglichen, die wir uns heute noch gar nicht vorstellen können.“ Hames malte seinem Publikum eine Welt aus, „in der Kleidung vor medizinischen Problemen warnen wird, in der autonome Fahrzeuge miteinander kommunizieren und sich gegenseitig warnen, in der Sicherheitssysteme Freund von Feind unterscheiden können und portable Multimedia-Geräte mit drahtlosem Zugriff auf alle elektronischen Geräte und Daten des Besitzers.“

In den von Mike Hames moderierten täglichen Key-Notes demonstrierten DSP-Anwender, was mit modernen DSPs schon heute möglich ist.

Multimediadateien umcodieren

So demonstrierte Robert Rodenbucher, Director of Business Development, Awox, die Decodierung von MPEG2-HD-Daten mit dem TVP9010 in höchster Qualität. Die Bild-, Ton- und Videodaten lassen sich auf einem PC speichern und über ein Netzwerk übertragen und z.B. mit portablen Mediaplayern, Mobiltelefonen oder TV-Geräten abspielen.

Dem Täter auf der Spur

Ein Analysesystem, das die Vieodaten von Überwachungskameras auswerten kann stellte Igal Dvir, CTO von NiceVision vor: „Bei schwierigen Lichtverhältnissen unter realen Betriebsbedingungen ist es oft sehr schwierig, die Nutzdaten herauszufiltern, beispielsweise bei Regen, Schnee oder sehr straken Kontrasten. Mit unseren Systemen funktioniert das, weil wir digitale Signalprossoren von TI verwenden.“

Blick unter die Haube

Tom Lambdin, Chief Engineer Software und Jim Delmonico, Senior Software Engineer von GE Inspection Technologies demonstrierten live an einem Audi Q7, was mit einem Videoendoskop wie ihren XLG3 so alles möglich ist. So lassen sich verborgene Fehlerquellen finden. „In unserem Video-Endoskop arbeiten eine ganze Menge Chips, zum Beispiel nicht weniger drei DSPs vom Typ TMS320DM642. Dazu kommen auch Audio-Codec, Audio-Verstärker, Reset-Controller, Cardbus-Controller, USB-Spannungsregler, die Controller für die getaktete Stromversorgung, Akku-Ladeschaltung sowie diskrete digitale Logikbausteine von Texas Instruments.“

Gegen Gefahren aus dem toten Winkel

Scott Swenson, Regional Manager, Audi USA, und Jean-Marc Darchy, TI, stellten ein Assistenzsystem des Audi Q7 vor, das den toten Winkel im Rückspiegel überwacht und den Fahrer vor Gefahren warnt. Sobald sich Fahrzeug im toten Winkel befindet, aktiviert das Assistenzsystem ein Lichtsignal im Aussenspiegel, das zu blinken beginnt, wenn der Fahrer den Blinker zum Überholen setzt. Dieses radargestützte Blind-Spot-Detection-System wurde von Hella und SMS entwickelt und basiert auf dem digitalen Signalcontroller TMS320F28xx.

Intelligente Lichtsteuerung

Dave Weigand, Entwicklungsleiter bei Leviton Lighting Management stellte eine kamerageführte Lichtsteuerung vor. Dieses intelligentes Kamerasystem erkennt, wo sich Personen gerade aufhalten und steuert Beleuchtung und Klimaanlage entsprechend deren Bewegung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Bewegungsmeldern, die nicht zwischen einem Raum mit bewegungsloser Person und einem leeren Raum unterscheiden können und deshalb das Licht zu lange eingeschaltet lassen, weiß die kamerageführte Lichtssteuerung exakt, wann die Beleuchtung ausgeschaltet werden kann. „Wären auch nur in 10 % aller US-amerikanischen Firmen solche Systeme im Einsatz“, so Weigand, „würde soviel CO2 weniger ausgestoßen wie ihn 2,5 Mio. Autos produzieren. Dabei kostet unser System gerade einmal 20 % mehr als herkömmliche Bewegungsmelder.“

Elektronische Prothesen

Spektakuläre DSP-Anwendungen aus der Medzintechnik stellte James D. Weiland Ph.D. von der University of Southern California vor: „Die Mikroelektronik von morgen wird direkt an das zentrale Nervensystem angekoppelt sein und verlorene Körperfunktionen wieder herstellen können. Wir haben an der Universität von Südkalifornien u.a. bereits hochauflösende Netzhautprothesen realisiert, mit denen Blinde wieder sehen können, ebenso wie neuromuskuläre Prothesen, die gelähmte Gliedmaßen wieder zum Leben erwecken und Hirnprothesen, mit denen sich kognitive Funktionen wieder herstellen lassen. Alle diese Anwendungen wären ohne digitale Signalprozessoren nicht machbar.“

Hirngesteuerter Rollstuhl

Professor Andrew Singer von der Univeristät Illinois und seine beiden Studenten Michael Callahan und Thomas Coleman stellten ein DSP-basiertes System vor, das vom Hirn zum Kehlkopf gesendeten elektrischen Signale erkennt und zur Auswertung an einen Computer sendet. Demostrationsobjekt ist ein Rollstuhl, der allein von diesen Hirnsignalen gesteuert wird.

„Jedes Gehirn verwendet unterschiedliche Signale, um verschiedene Wörter zu formen“, erklärt Michael Callahan, CEO und ebenso wie Coleman Mitbegründer der Ambient Corp.: „Aber wir können den Computer so trainieren, dass er diese Signale deuten und entsprechende Anweisungen ausführen kann.“

Das kleine Unternehmen Ambient verkauft seine Technologie an Forscher und hofft, dass daraus eines Tages Produkte entstehen, die weit mehr können, als die gezeigte Rollstuhlsteuerung. Laut Callahan kann ein Spracherkennungsprogramm von Ambient bis zu 70% der gedachten Wörter von Testpersonen richtig erkennen.

Medizintechnik – der Markt der Zukunft

“Im Halbleitermarkt gibt es noch immer fast unberührte Gebiete wie etwa die Medizintechnik“, erklärte Richard Templeton, President und Chief Executive von Texas Instruments Inc, in seiner Rede am letzten Tag der 5. Developers Conference. Der TI-Chef bezeichnete den aufstrebenden Markt für Medizinelektronik als einen neuen Wachstumsmotor für das Unternehmen und gesamte die IC-Branche: „Wir stehen in der Erforschung des Lebens noch ganz am Anfang, und ich persönlich sehe das als phantastische Gelegenheit.“

„Immer, wenn wir die Leistungsfähigkeit eines unserer Chips erhöht und die Kosten gesenkt haben, kommen unsere Kunden auf neue Applikationen, an die wir niemals gedacht hätten“, erklärte Templeton dem Publikum, „ich bin ganz sicher, dass die Halbleiterindustrie der Medizintechnik in den nächsten 10 bis 15 Jahren soviel bringen wird wie für die Kommunikationstechnik in den vergangenen 15 Jahren.

Um für den vielversprechenden Markt gerüstet zu sein, hat Texas Instruments bereits Mitarbeiter von verschiedenen anderen Geschäftsfeldern in die neu geschaffene Medical Device Group verlagert und das Unternehmen arbeitet u.a. an einem 20 … 30 Mips-DSP für Produkte wie medizinische Implantate.

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