Unterstützung bei Komponentenauswahl und Design-in

Innerhalb des Internet of Things beziehungsweise der Industrie 4.0 entstehen aktuell viele Embedded-Systeme, sei es im Rahmen der Smart Factory oder Smart Logistics, des Smart Grid, der Smart Mobility, des Smart Homes oder Smart Buildings. Die ständige, lokal verteilte Kommunikation und Interaktion erfordert für zukunftsweisende Embedded-Systeme Programmierfähigkeit, angemessenes Speichervermögen, funktionale Benutzerschnittstellen und eine Kommunikationsanbindung. Daraus ergeben sich gewisse Anforderungen an die Komponenten: kontinuierlich steigende Performance für die schnelle und sichere Erfassung und Verarbeitung der immensen Datenmengen, stromsparende Cores und Architekturen mit passenden Programmiermodellen für energieeffiziente Systeme, die Unterstützung unterschiedlicher Betriebssysteme sowie die Bereitstellung der passenden Treiber und APIs. Bei sicherheitsrelevanten und kritischen Anwendungen sind zudem portierbare Systeme gefragt, um die Kosten der Zertifizierung bei neuen Plattformen niedrig zu halten.

Alle Komponenten aus einer Hand

Rutronik unterstützt bei Komponentenauswahl und Design-In und stellt vertikal integrierte, komplette Embedded-Lösungen zusammen.Rutronik Elektronische Bauelemente

Um Entwickler bei der Umsetzung ihrer spezifischen Embedded-Systeme zu unterstützen, bietet Rutronik unter Rutronik Embedded gezielt Komponenten, die deren Anforderungen erfüllen. Das Portfolio umfasst alle erforderlichen Bausteine für komplette Systeme: Embedded-Boards, Storage und Displays, Wirelessmodule und Auto-ID-Komponenten, Sensoren und Aktoren, Prozessoren, DC/DC- und AC/DC-Wandler sowie Peripheriekomponenten wie Schalter, kabelgebundene Konnektivität, spezielle Steckverbinder und Sockel, Wärmemanagementlösungen, Open-Frame-Stromversorgungen und Backup-Batterien.

Unterschiedliche Produkte für verschiedene Integrationsebenen sowie Low-end- und High-quality-Bauteile ermöglichen ganz individuelle Produktions- und Steuerungssysteme. Spezial-FAEs unterstützen Kunden bei Komponentenauswahl und Design-in und stellen alle erforderlichen Bauelemente aus den jeweiligen horizontalen Produktbereichen zu vertikal integrierten, kompletten Embedded-Lösungen zusammen. Dabei tritt Rutronik als Lieferant von Bauelementen und Lösungen der Board- und Modulebene auf und steht nicht im Wettbewerb zum Endmarkt seiner Kunden.

Herzstück aus Board, Speicher und Display

Best-fit-Kitlösungen umfassen neben Board, Speicher und Display auch alle Inverter, Kabel, Verbindungslösungen und Stromversorgungen.Rutronik Elektronische Bauelemente

Die drei Hauptkomponenten bündelt Rutronik im Produktbereich „Embedded Boards, Storage und Displays“. Damit ist die enge Zusammenarbeit und optimale Abstimmung der Bestandteile gewährleistet. Best-fit-Kitlösungen erleichtern und beschleunigen die Entwicklung und umfassen neben Board, Speicher und Display auch alle Inverter, Kabel, Verbindungslösungen und Stromversorgungen. So besteht beispielsweise ein typisches HMI-Kit aus einem Mini-ITX-Board von Fujitsu mit G-Series-SOC-Prozessor von AMD, kombiniert mit einem 4 GByte DDR3-SO-DIMM-Speichermodul von Transcend, einer 128 GByte mSATA-SSD von Toshiba sowie einem 15,6-Zoll-TFT-Display mit WXGA-Auflösung von DLC. Dazu kommen alle benötigten Kabel, Controller und ein passendes Netzteil von FSP. Außerdem gibt es Kombinationen aus ARM-basierenden Pico-ITX-Boards mit kleineren TFTs sowie passenden Kabeln, Adaptern und Netzteil. Die vorkonfigurierten Kits lassen sich bei Bedarf schnell an individuelle Anforderungen anpassen.

Bei den Embedded-Boards liegt der Fokus auf RISC-basierenden Lösungen, aber auch Boards mit aktuellen Intel-Prozessoren gehören zum Programm. Hier sind 2014 neue Quark-Prozessoren zu erwarten, mit denen Intel vor allem auf Embedded-Systeme und mobile Geräte zielt. Sie sollen die steigende Nachfrage nach Extrem-lowpower-Boards mit 32-Bit-CPU und ganz kleinem Formfaktor beantworten, wie sie in Embedded-Systemen vermehrt zur Datenerfassung und ersten Datenverarbeitung zum Einsatz kommen. Die hierbei nutzbare Kompatibilität zum x86-Standard wird auch für die Softwareentwicklung auf unterster Systemebene einige Vorteile bringen. Das gesamte Portfolio umfasst Industriemainboards, Single-Board-Computer, Computer on Modules, PC104, Blade-Computer, PICMG und Backplanes, IPC und Server sowie Box- und Panel-PCs und HMI.

Die Produkte für den Industriemarkt funktionieren im erweiterten Temperaturbereich, arbeiten im Dauerbetrieb und schützen vor äußeren Einflüssen.Rutronik Elektronische Bauelemente

Big Data, also enorme Datenfülle, erfordert klein gebaute Speicher mit vielen Schreib/Lese-Zyklen und sehr hoher Speicherdichte. MLC (Multi Level Cell)-NAND-Flashspeicher machen dies möglich. Im Gegensatz zu SLC (Single Level Cell)-Modellen, die in jede Flash-Speicherzelle ein Bit speichern, sind es bei MLC-SSDs zwei Bit. Dadurch erzielen MLCs eine höhere Speicherdichte und sind günstiger als die SLC-Varianten, machen indes Abstriche bei der Qualität. So hat ein MLC-Speicher eine wesentlich höhere Fehlerrate und benötigt deswegen umfangreichere und ausgefeiltere Fehlerkorrektur-Mechanismen. Und wo die meisten SLC-Flashspeicher auf 100.000 Schreib/Lösch-Zyklen kommen, sind es bei MLCs maximal 3000. Ähnlich beim Datenerhalt: SLCs speichern Daten bis zu zehn Jahre, MLCs höchstens ein Jahr. Deshalb sind SLC-Varianten vor allem bei schreibintensiven und kritischen Anwendungen vorzuziehen.

Eine interessante Zwischenlösung bieten aktuelle Endurance-Managed-MLC-Flashspeicher (EM-MLC), die aufgrund herstellerspezifischer Fehlerkorrekturmechanismen, qualitativ sehr hochwertiger Rohmaterialien und Verarbeitungen eine höhere Datensicherheit und mehr Schreib/Lösch-Zyklen als reine MLC-Flashspeicher erzielen.

Neben den Flashspeichern sind Festplatten speziell für Embedded-Systeme oft noch immer die erste Wahl. Unter Rutronik Embedded haben Entwickler die Wahl zwischen sämtlichen Speicher-Technologien in allen gängigen Formfaktoren: DRAM-Module, Flashspeicher, HDDs (Festplatten) sowie optische Laufwerke (CD, DVD, BluRay). Alle Produkte zielen explizit auf den Industriemarkt. Das bedeutet Langzeitverfügbarkeit und eine sogenannte fixed Bill of Material (BOM) für die in den Modulen verbauten Einzelbauteile sowie bei Bedarf erhöhte Robustheit, erweiterter Temperaturbereich, 24hx7-Dauerbetrieb und Schutz gegen aggressive Gase oder andere äußere Einflüsse. Zudem stehen allen Rutronik-Partnern umfassende, fest definierte PCN (Product Change Notification)- und EOL (End of Life)-Prozesse sowie durchgängiges RMA (Return Material Authorization)-Handling zur Verfügung.

Schnittstellen zur realen Welt

Im Bereich der Mensch-Maschine-Schnittstelle haben Handy, Laptop, Fernseher und Co die Anforderungen umgekrempelt. Immer häufiger wird eine optisch ansprechende, intuitiv nutzbare Touchbedienung, Gesten- oder Sprachsteuerung gewünscht. Rutronik Embedded bietet Displays in allen gängigen Technologien und Diagonalen von 2,4 bis 70 Zoll, mit und ohne integrierte Touchfunktion, in kapazitiver, projiziert-kapazitiver (PCAP), SAW-, Infrarot- und resistiver Technologie. Dazu kommen separate Touchlösungen, die sich mit einem passenden TFT aus dem Portfolio kombinieren lassen. Hierfür stehen Technologien wie Air-Bonding und das immer gefragtere Optical-Bonding zur Verfügung. Komponenten aus dem High-end- und Low-level-Segment erfüllen unterschiedliche Qualitäts- und Kostenanforderungen. Darüber hinaus gibt es spezifische Modelle für den Indoor- oder Outdoor-Einsatz, mit erweitertem Temperaturbereich, erhöhter Robustheit oder optimierter Ablesbarkeit auch bei Sonneneinstrahlung.

Für Sprachsteuerungen stehen MEMS-Sensoren als Mikrofon zur Verfügung. Auf der Ebene der integrierten Schaltkreise lassen sich mit der E-Feld-basierenden Technologie New GestIC von Microchip umfassende 3D-Gestiken inklusive einer umfangreichen Software-Gesten-Library realisieren. Die Möglichkeit der Gestenerkennung im dreidimensionalen Raum eröffnet viele neue Anwendungsfelder. Basierend auf dem Prinzip der elektrischen Feldänderung ist das System ganz unabhängig von herkömmlichen kamerabasierenden Echtzeitvideosystemen, die enorme Rechenperformance benötigen. Oder es kommt als quasiredundantes Gestensystem parallel zur Videoverarbeitung zum Einsatz, um für zusätzliche funktionale Sicherheit und Robustheit zu sorgen.

Weitere Schnittstellen verbinden das System mit Produkten oder anderen Maschinen und Anlagen. Hier kommen intelligente Sensoren und Aktoren inklusive Leistungselektronik zum Einsatz. Aktuelle MEMS-Sensoren dienen als Feuchtigkeits-, Druck oder Lichtmesser, Gyroskop oder Hallsensor, Drehraten- oder Beschleunigungssensoren. Einige Modelle kombinieren sogar mehrere Sensorarten auf engem Raum. Intelligente, getaktete Leistungsschalter fungieren als Aktoren. Auto-ID-Komponenten in RFID- oder NFC-Technologie sorgen für die automatisierte Datenerfassung, etwa zum Einlesen von Produkt- oder Produktionsdaten.

Die Daten gehen kabelgebunden beziehungsweise zunehmend drahtlos an die entsprechenden Komponenten, Maschinen oder Subsysteme, die untereinander und mit anderen Systemen und Subsystemen ebenfalls vernetzt sind. Um diese Datenübermittlung möglichst kostengünstig und ohne spezifisches HF-Equipment und -Know-how realisieren zu können, stehen bereits zertifizierte Wirelessmodule mit integrierten Protokollen auf dem 3G- und 4G-Standard zur Verfügung. Diese sind in GNS/UMTS/LTE oder GNSS/GPS, aber auch in Kurzstrecken-Technologien wie Bluetooth, Zigbee oder WLAN/WiFi erhältlich.

Auch erhalten Kunden M2M-SIM-Karten und -Chips mit zahlreichen Features und Services speziell für M2M-Applikationen. Dazu gehören zum Beispiel ein webbasierendes Portal für die Verwaltung aller eingesetzten SIM-Karten, SIM-Management für die SIM-Beschaffung, Fehlerbehebung und Diagnose, Verbrauchsmanagement, Nutzerprofile und Nutzungsrichtlinien mit vielen flexiblen Roaming-Profilen sowie umfangreiche API-Funktionalität. Über das Lifecycle-Management lässt sich exakt festlegen, unter welchen Umständen welcher Abrechungsmodus gilt („test ready“ beziehungsweise „active“), sodass Verbräuche erst dann berechnet werden, wenn die Karte tatsächlich beim Kunden im Einsatz ist. Over-the-air-Services erlauben die Anpassung von Merkmalen und Services nach Installation der Module.

(ah)