Interview mit Mouser Electronics Trends in der Embedded-Entwicklung

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Mouser Electronics Inc.

Embedded-Systeme sind weiter auf dem Vormarsch. Über die Trends in diesem bedeutenden Marktsegment sprach die ELEKTRONIKPRAXIS mit Mark Patrick, Leiter technisches Marketing EMEA bei Mouser.

Die Integration von Systemen auf Board- und Chipebene nimmt immer mehr Fahrt auf. Was sind nach Ansicht von Mouser die treibenden Faktoren für diese Entwicklung?

Unsere heutige Herangehensweise an die Entwicklung von Embedded-Systemen unterscheidet sich erheblich von den Ansätzen, die vor zwei Jahrzehnten verwendet wurden. Heute ist Konnektivität das entscheidende Kriterium. Dadurch lässt sich zwar eine höhere Leistung erzielen, aber es muss auch mehr Wert auf die Sicherheit gelegt werden. Außerdem verlangen die Benutzer von Embedded-Systemen mehr Interaktivität. Das gilt unabhängig davon, ob es sich um ein Smartphone, ein Auto oder das Büro handelt.

Während in der Vergangenheit beispielsweise ein paar blinkende LEDs als ausreichend angesehen wurden, um eine Schnittstelle zu einem Embedded-System zu schaffen, erwarten die Benutzer heute selbst von den kleinsten Systemen eine Anzeige mit vielen Funktionen. Die Integration von Konnektivität und einer visuellen Schnittstelle in ein Embedded-System bringt erhebliche Herausforderungen für das Design mit sich, insbesondere dann, wenn der Stromverbrauch und der Formfaktor auf ein Minimum beschränkt werden müssen.

Der zunehmende Wettbewerb auf dem heutigen Markt hat die Zeit bis zur Markteinführung verkürzt, wodurch Entwicklungsteams bei der Festlegung der Anforderungen für ein neues Produkt immer kürzere Fristen einhalten müssen. Multifunktionale Systeme und Module, die bereits in ein einziges Gehäuse integriert sind, eröffnen Entwicklungsteams eine praxisgerechte Möglichkeit, diese Herausforderungen zu meistern.

Die Entwicklung eines drahtlosen Systems mit einem hochentwickelten Sende- und Empfangsgerät und einer Antenne, das den lokalen Frequenzvorschriften entspricht, ist beispielsweise kostspielig und erfordert spezielle Kenntnisse im Bereich der Hochfrequenztechnik. Und selbst nach Abschluss der Designphase zögern obligatorische Schritte wie Verifizierung, Tests und Qualifizierung die Markteinführung eines neuen Produkts weiter hinaus. Eine kostengünstigere und wesentlich schnellere Alternative ist die Verwendung eines vorzertifizierten drahtlosen Moduls oder eines kundenspezifischen SoCs (wenngleich dieser Ansatz einen gewissen Umfang an Tests, Zertifizierung und Zulassung erfordert).

Moderne DC/DC-Wandler sind auch ein deutlicher Beleg für die enormen Fortschritte, die bei der Integration auf Board-Ebene gemacht wurden. Diese winzigen Module wurden so optimiert, dass die Entwicklungsteams bei der Leiterplattenentwicklung die äußerst anspruchsvollen Platz- und Wärmeanforderungen heutiger Systeme erfüllen können. Wenn man bedenkt, dass die Entwicklung eines Leistungsmoduls mit ähnlichen Spezifikationen viele Jahre Entwicklungsarbeit und Fachwissen erfordern würde, ist es nur logisch, stattdessen ein Modul zu verwenden, das sich bereits in der Praxis bewährt hat und das leicht zu beschaffen ist.

Hochintegrierte Module und SoC-Lösungen für Entwicklungsteams anbieten zu können, ist zu einem wichtigen Faktor für Komponentenhersteller geworden. Auch integrierte Lösungen, wie z. B. das mmWave-Radarmodul von TI (mit einer Antenne im Gehäuse), sind für Komponentenhersteller äußerst wichtig, denn sie vereinfachen die Implementierung und tragen zu einem unkomplizierten Entwicklungsprozess bei. Dieses Modul eignet sich ideal für Entwickler, die mmWave-Radarfunktionen schnell in ihr neues Produktdesign integrieren müssen, da es die mit der Entwicklung eines Prototyps verbundene Komplexität erheblich reduziert.

Was sind aus Sicht von Mouser die kommenden Trends im Bereich Konnektivität, die Entwickler von Embedded-Systemen beachten sollten?

Konnektivität ist heute allgegenwärtig und ermöglicht die Erfassung, Übertragung und Analyse großer Mengen von Echtzeitinformationen aus vielen verschiedenen Quellen – von Smartwatches über industrielle IoT-Edge-Sensoren bis hin zu Meeressensoren. Zuverlässige Konnektivität ist zu einem Leistungsmerkmal geworden, das Benutzer heute von jedem elektronischen System erwarten. Aus Sicht von Entwicklern bedeutet die Bereitstellung drahtloser Konnektivität, dass sie die technischen Anforderungen für die Einbeziehung der Konnektivität in ihre Designs, etwa Kenntnisse über Datenraten, Reichweite und Kompatibilität, verstehen müssen. Erst wenn diese Voraussetzungen bekannt sind, können das am besten geeignete drahtlose Protokoll und die entsprechende Topologie ausgewählt werden.

Die Anzahl und Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten für vernetzte Geräte wächst immer weiter. Dies hat wiederum zur Entwicklung neuer drahtloser Protokolle geführt, die für diese neuen Anwendungen optimal geeignet sind. WLAN ist beispielsweise eine weit verbreitete Technologie für die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung, die aber viel Strom verbraucht. Um dieses Problem zu lösen, wurden neue Protokolle wie Wi-SUN und Wi-Fi HaLow entwickelt, die jetzt in Smart-City- und Stromzähleranwendungen eingesetzt werden.

Eine weitere Herausforderung bei der Entwicklung von Embedded-Systemen besteht darin, mit den neuen Technologietrends Schritt zu halten. Deshalb bietet Mouser den Entwicklungsteams regelmäßig Infomaterialien zur Unterstützung an. Unsere aktuellen technischen Artikel (geschrieben von Entwicklern für Entwickler), unsere regelmäßigen Blog-Beiträge zu neuen Technologietrends und unsere projektbasierten Beispiele aus der Praxis decken alle Aspekte der Embedded-Entwicklung ab. Wir möchten den Entwicklungsteams dabei helfen, die ihnen zur Verfügung stehenden Optionen zu bewerten und die beste technologische Entscheidung für ihre jeweilige Applikation zu treffen. Alle Materialien, die Mouser bereitstellt.

Unser Schwerpunkt liegt jedoch nicht nur auf Entwicklern, sondern auch auf Einkäufern und Einkaufsteams, die wir mit wichtigen Informationen versorgen, z. B. mit unserem „Technologie-Leitfaden für Einkäufer von Bauelementen“.

Wie wird sich die „virtuelle Welt“ auf die zukünftige Entwicklung von Embedded-Systemen auswirken?

Die gemeinsame Entwicklung von Unternehmensanwendungen per Remote-Verbindung fand schon lange vor der Corona-Pandemie statt, die das virtuelle Arbeiten zu einer Notwendigkeit gemacht hat. Der geografische Standort war noch nie ein Hindernis für die Entwicklung von Embedded-Systemen. Diese Entwicklungsarbeit eignet sich vielmehr ideal für die virtuelle Zusammenarbeit mit Online-Tools wie GitHub und PlatformIO. Diese bieten alle Ressourcen, die Embedded-Entwickler für Coding, Debugging und den Austausch von Updates benötigen. Auch traditionelle IDE-Anbieter reagieren auf das zunehmende virtuelle Arbeiten und ergänzen ihre Tools um Funktionen für die Online-Zusammenarbeit. Viele Halbleiter- und Plattformanbieter machen ihre IDE-Toolchains ebenfalls „cloud-fähig“, wobei MP Lab X von Microchip und der „Arduino Editor“ von Arduino gute Beispiele für diese Entwicklung sind. Durch virtuelles Arbeiten können Unternehmen auf Fachwissen zurückgreifen, unabhängig davon, wo auf der Welt sich dieses befindet. Dies wird ein entscheidender Faktor bei der Bewältigung von Herausforderungen sein, z. B. der Entwicklung von Hardware mit niedrigem Stromverbrauch und schneller Reaktionszeit.

Wir stehen auch im regelmäßigen Austausch mit unseren Zulieferern, um deren Erkenntnisse über neue Trends zu nutzen. So beobachten wir derzeit eine zunehmende Beliebtheit von einfacheren „Low-Code“-Pseudosprachen wie Node-RED, um klassischere Embedded-Entwicklungssprachen (wie C) zu ergänzen.

Die Programmiersprache TinyML ermöglicht Machine Learning mit stromsparenden Mikrocontrollern und wird immer beliebter. Sie verschiebt die Grenzen der Rolle von Embedded-Entwicklern noch weiter. Online-Entwicklungstools wie Edge Impulse vereinfachen jedoch ihre Entwicklungsaufgaben. Mouser hat eine kleine Beitragsserie über TinyML veröffentlicht, um Embedded-Entwickler mit den notwendigen Informationen zu unterstützen, damit sie über aktuelle Trends und Technologien auf dem Laufenden bleiben.

Mit der Einführung des Planet Debug-Services von MikroE hat die virtuelle Embedded-Entwicklung kürzlich einen weiteren Quantensprung gemacht. Dieser Service ermöglicht das Debugging einer Embedded-Hardware-Entwicklungsplattform per Remote-Zugriff und ist zweifelsohne ein Zeichen für die Zukunft.

Welche Bedeutung hat die Embedded-Entwicklung für Mouser?

Mouser ist stolz auf die tiefen und vertrauensvollen Beziehungen zu seinen Kunden und Lieferanten. Unsere Kunden sind sehr unterschiedlich – vom Ein-Mann-Betrieb bis hin zu multinationalen Konzernen. Wir arbeiten mit Lieferanten aus der gesamten Elektronikbranche zusammen, einschließlich aller Arten von Embedded-Komponenten – von integrierten Funkmodulen bis hin zu Beschleunigerkarten. Außerdem stehen wir im ständigen Austausch mit Innovations-Communities wie beispielsweise dem Central Research Lab in Großbritannien, um die Herausforderungen bei der Entwicklung von Embedded-Lösungen zu verstehen, mit denen kommerzielle Start-ups konfrontiert sind, damit wir ihnen helfen können, diese zu bewältigen.

Elektronikingenieure und Embedded-Entwickler profitieren von den Investitionen von Mouser in die Erstellung informativer technischer Inhalte, die sie über Technologietrends und Lösungsideen auf dem Laufenden halten. Hierzu zählen die regelmäßig erscheinenden Publikationen Electronics Information Update und Empowering Innovation Together sowie das Technical Resource Centre, das eine Stichwortsuche in der gesamten technischen Bibliothek ermöglicht.

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