Die T-Serie ist geeignet für anspruchsvolle Umgebungsbedingungen.

Die T-Serie ist geeignet für anspruchsvolle Umgebungsbedingungen. (Bild: istock.com/Iopurice)

Wer bewährte Qualität sucht, fährt mit der Strategie gut, auf „alte Bekannte“ zu setzen. So gibt es beispielsweise Autokäufer, die ganz bewusst auf die letzte Baureihe vor einem großen Modellwechsel setzen: Die Fahrzeuge sind ausgereift, es findet sich die ganze Erfahrung der bisherigen Serie in ihnen gesammelt wieder. In einer vergleichbaren Situation finden sich Nutzer der auf power-architecture-basierenden QorIQ-Serie von NXP wieder. Die QorIQ-T-Serie ist die letzte Modellreihe vor dem Umstieg auf die QorIQ-Layerscape-Reihe, die auf ARM-Architektur setzt. Und auch hier gilt: Wer ein ausgereiftes Produkt sucht, wird bei der T-Serie fündig und profitiert von vielen Vorteilen.

Das steckt hinter der QorIQ-Layerscape-Technologie

High-Speed-Kommunikation gepaart mit stärkerer Performance

Die T-Serie verfügt über zusätzliche und deutlich schnellere Kommunikationsschnittstellen, gekoppelt an eine zwischen 2- bis 10-fach höhere Performance bei nur rund einem Watt mehr Leistungsaufnahme, was im typischen Toleranzbereich liegt. Um die Analogie zur Autowelt weiterzuführen, umfasst die T-Serie die Vollausstattung gegenüber den Vorgängermodellen der P-Serie.

64-Bit-Architektur mit einer Taktung von 1400 MHz

Statt einer 32-Bit- verfügt diese Serie über eine 64-Bit-Architektur mit einer höheren Taktung von 1400 MHz. Ermöglicht wird dies durch den e5500-Core. Darüber hinaus sorgt ein zusätzlicher L3-Cache für weitere Performance-Steigerungen. In der Kernkompetenz der QorIQ-Serie – der Kommunikationsfähigkeit – bietet die T-Serie noch mehr: Je nach Modell sorgen 2,5 GbE, fünf MACs, acht SerDes-Lanes und ein integrierter 8-Port-Ethernet-Switch für mehr Datendurchsatz – mithilfe von 1000Base-KX-Funktionalität wahlweise auch über eine Backplane. Beschleunigerschaltungen für Security und Pattern Matching erleichtern die Paketverarbeitung.

Bestehende Applikationen, die an der Leistungsgrenze der P-Serie angekommen sind, können von der höheren Rechenleistung profitieren. Außerdem besteht die Möglichkeit der Gerätekonsolidierung: So lässt sich der Overhead einer kompletten Einheit einsparen, denn was bisher auf zwei Geräten lief, kann jetzt eine Baugruppe erledigen. Ein Beispiel dafür findet sich in der (Industrie) -Automation. Dort, wo bislang eine Steuerung und ein Gateway ihre Dienste verrichteten, kann jetzt ein Gerät beide Aufgaben übernehmen.

Reduzierter Anpassungsaufwand und höhere Betriebssicherheit

Ein Hypervisor trennt die zusätzlichen CPU-Cores der T-Serie voneinander und stellt jedem Legacy-Softwarepaket die benötigte (Betriebssystem) -Umgebung zur Verfügung. Das reduziert den Anpassungsaufwand und erhöht die Betriebssicherheit, da ein Software-Problem aus einer Domäne nicht den Ablauf der anderen Domäne stören kann. Frei von leichten Software-Anpassungen ist diese Konsolidierung nicht. Dafür lässt sich allerdings die gewohnte und vorhandene Tool-Chain nutzen, was Investitionskosten und Einarbeitungszeit spart.

Module mit Power-Architecture sind individuell für die jeweilige Anwendung skalierbar.
Module mit Power-Architecture sind individuell für die jeweilige Anwendung skalierbar. (Bild: TQ-Group)

Passend für Anwendungen kritischer Infrastruktur

Die power-architecture-basierte T-Serie bietet auch Vorteile, wenn diversitäre Redundanz gefordert ist. Das heißt, wenn Bauteile unterschiedlicher Hersteller zum Einsatz kommen, und es zu vermeiden gilt, dass ein systematischer Fehler sämtliche redundanten Systeme ausfallen lässt. Das ist besonders wichtig für sicherheitskritische Anwendungen.

Auch beim Einsatz im Bereich kritischer Infrastruktur kommt es nur selten darauf an, die neueste Technologie zu integrieren. Vielmehr sind die Historie der bekannten und behobenen Fehler bzw. der zuverlässigen Workarounds sowie Zuverlässigkeit, Determinismus und langfristige Verfügbarkeit entscheidend.

Übereinstimmende Tool-Chain und Grundarchitektur senken Zeit- und Kostenaufwand

Bestehende Applikationssoftware sehr ungerne zu überarbeiten, dafür gibt es viele Gründe. So soll beispielsweise die Re-Zertifizierung vermieden werden. Oder die ursprünglichen Entwickler stehen nicht mehr zur Verfügung. Ersteres wird zwar bei einem Architektur- bzw. Hardware-Wechsel notwendig, je nach Anforderungen sind allerdings unterschiedlich viele Programmteile und Dateien betroffen. Wer in der gleichen Tool-Chain und Grundarchitektur bleibt, muss deutlich weniger Bestandteile prüfen als bei einer komplett neuen Prozessorarchitektur mit neuen Entwicklungswerkzeugen.

Hohe Software-Kompatibilität

Wenn die weitere Nutzung der bestehenden Software möglich ist, ergeben sich also große Einsparpotenziale, sei es bei der Konsolidierung oder bei der Weiterführung/-entwicklung einer Produktreihe. Da die T-Serie der Nachfolger der P-Serie ist, bietet sie hohe Software-Kompatibilität. So kann zum Beispiel die 32-Bit-Software der P-Serie unverändert auf den 64-Bit-Cores der T-Serie laufen und die Vorteile der höheren Taktung sowie die bessere Floating-Point-Unit automatisch nutzen.

Um die in der T-Serie hinzugekommenen Funktionalitäten, wie den integrierten Krypto-Beschleuniger oder die Data Path Acceleration optimal nutzen zu können, bietet sich eine moderate Modernisierung der Software an. Durch die gleiche Tool-Chain ist hier die Einstiegshürde deutlich niedriger, als beim Umstieg auf eine vollkommen neue Architektur. Damit lässt sich eine Neuentwicklung der Applikationssoftware vermeiden.

Embedded-Module reduzieren Designaufwand auf das Baseboard

Embedded-Computing-Module reduzieren den Designaufwand auf das Baseboard, ganz gleich, ob ein Generations- oder Architekturwechsel ansteht: Das komplexe Handling, z. B. aktualisierte Design-Vorschriften der neuen CPU, übernimmt der Modulhersteller, der Anwender selbst hat es nur mit weniger aufwendigen Schnittstellen zu tun.

Statt sich um die 780 Pins der CPU zu kümmern, muss sich der Entwickler beim TQMT10xx-Modul nur um 360 Modul-Pins kümmern. Themen wie Arbeitsspeicheranbindung, Systemcontroller sowie die Spannungs- und Taktversorgungen der CPU sind bereits durch die Entwickler von TQ erfolgt. Diese Reduzierung der Komplexität für den Modul-Anwender verkürzt die Entwicklungszeit bei Hard- und Software. Für letztere gibt es Starter-Kits, damit die Software-Entwickler loslegen können, bevor die anwendungsspezifische Hardware läuft.

Die Pin-kompatiblen Module helfen darüber hinaus auch bei der Leistungs- und Feature-Skalierung. So ist TQMT1022 mit zwei e5500-Cores ausgestattet, TQMT1040 und TQMT1042 mit je vier der Cores.

Mit dem Starterkit STKT1022 können Software-Entwickler loslegen bevor die anwendungsspezifische Hardware läuft.
Mit dem Starterkit STKT1022 können Software-Entwickler loslegen bevor die anwendungsspezifische Hardware läuft. (Bild: TQ-Group)

Von QorIQ-P nach QorIQ-T wechseln

Es spricht viel dafür, bestehende Applikationen, die an der Leistungsgrenze der QorIQ-P-Serie angekommen sind, auf die QorIQ-T-Serie umzurüsten. Embedded-Computing-Module von TQ reduzieren den Designaufwand auf das Baseboard.

Die typische Leistungsaufnahme liegt bei 7 bis 9 W

Die Modul-Familie steht auf der auf Power-Architecture-Basis zur Verfügung, um den Kommunikationsanforderungen industrieller Systemlösungen gerecht zu werden. 74 mm × 54 mm betragen die Abmessungen. Der Zugriff auf alle Prozessor-Funktionen ermöglicht eine zügige Systemintegration – auch als Retro-fit-Lösung. Von -40 bis +85 °C erstreckt sich der erweiterte Einsatztemperaturbereich. Die typische Leistungsaufnahme liegt bei 7 bis 9 W. Die Einsatzbereiche der Computing-Lösung liegen in den Bereichen Motorsteuerungen und Robotik, Steuerungen und Kommunikationsknoten für kritische Infrastruktur, ARINC 664 Switches in Flugzeugen, Netz-Equipment für Ex-Bereiche, intelligente Verkehrsleittechnik und (Femto) -Zellen für Campus-Netze.

NXP will die T-Serie aktuell mindestens noch bis 2027 unterstützen. TQ kann als Hersteller mit eigener Fertigung in Deutschland darüberhinausgehende Angebote machen, bis hin zur Einlagerung von Bausteinen in Stickstoff. Für gleichbleibend hohe Qualität, auch über sehr lange Zeiträume hinweg, sorgen dabei ein Obsoleszenz-Management und umfassende Traceability. (neu)

Autor

Autor, Andreas Willig

Andreas Willig, Produktmanagement im Bereich Embedded bei der TQ-Group

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