Planet Debug: Remote-Code auf echter Hardware ausführen

Die Covid-19-Pandemie hat nahezu alle zu Heimarbeitern gemacht, aber in Wahrheit gab es schon lange vor 2020 einen Trend zur Telearbeit. Laut einer Umfrage der Karriereseite Ladders werden bis Ende dieses Jahres 25 Prozent aller Arbeitsplätze in Nordamerika Remote-Arbeitsplätze sein. Andere Quellen stimmen dem zu: Ein Bericht des Analystenunternehmens Gartner besagt, dass „fast die Hälfte der Beschäftigten nach der COVID-19 zumindest zeitweise aus der Ferne arbeiten wird“, während laut einer von Statistica durchgeführten Umfrage im Jahr 2020 „36 Prozent der Beschäftigten in Deutschland mobil gearbeitet haben“.

Eine der Tätigkeiten, bei denen sich die Fernarbeit nur schwer umsetzen lässt, ist die Entwicklung eingebetteter Elektronik, für die eine Reihe von Werkzeugen und teure Entwicklungsboards erforderlich sind. All dies ändert sich nun mit dem Konzept von Planet Debug, der branchenweit ersten Hardware-as-a-Service-Plattform, die es Entwicklern ermöglicht, eingebettete Systeme aus der Ferne zu entwickeln und zu debuggen, ohne in Hardware zu investieren.

Planet Debug ist eine Kombination aus vielen Elementen und kann als ein natürlicher Schritt für das Unternehmen Mikroelektronika (MIKROE) aufgefasst werden, einem Anbieter von Entwicklungswerkzeugen, der sich der Standardisierung und Zeitersparnis in der Embedded-Industrie verschrieben hat. Eine Neuheit ist dabei der Entwicklungsansatz, der es jedem ermöglicht, überall auf der Welt mit einem stabilen Internetzugang Code für eine große Anzahl von Mikrocontrollern und Architekturen zu programmieren und zu debuggen. Die Entwickler müssen weder selbst noch als Unternehmen Entwicklungshardware besitzen, aber der Code, den sie entwickeln, läuft auf echten Entwicklungsboards – es handelt sich nicht um eine Simulation.

Um das Ganze besser zu verstehen, ist ein Schritt zurück notwendig, der den Entwicklungsprozess zeigt, der zu Planet Debug geführt hat. Bereits 2011 hat MIKROE den mikroBUS-Sockel entwickelt, ein offenes Standard-16-Pin-Layout, das es dem Unternehmen ermöglichte, seine Click-Erweiterungsboards auf den Markt zu bringen. Wenn der Entwickler einen mikroBUS-Sockel in sein Entwicklungsboard integriert, hat er heute die Auswahl aus über 1000 verschiedenen Click-Tochterboards, die es ermöglichen, eine große Anzahl verschiedener Arten von Peripheriegeräten, darunter Sensoren, Drahtlosgeräte, Motorsteuerungen, Power Management, HMI und mehr in das Embedded-System zu integrieren.

Daraufhin brachte das Unternehmen eine Reihe von Entwicklungsboards und anschließend den Mikrocontroller-Standard mikroSDK 2.0 auf den Markt. Dabei handelt es sich um eine Sammlung von Open-Source-Softwarebibliotheken mit einheitlicher API und Software-Entwicklungstools, die den Anwendungscode portabel und auf vielen verschiedenen Plattformen und Architekturen wiederverwendbar machen, und das praktisch ohne Änderungen des Codes. Eine Serie von MCU-Tochterkarten mit der Bezeichnung SiBRAIN sowie die Mikromedia Smart Displays vervollständigten das Puzzle. Entwickler können nun ein Entwicklungsboard – von MIKROE oder einem anderen Anbieter – mit mikroBUS- und Sibrain-Sockeln nehmen und eine überwältigende Anzahl von Kombinationen von MCUs und Peripheriefunktionen ausprobieren, und das viel schneller und zu viel geringeren Kosten, als wenn sie die gesamte Hardware entwickeln und alle maßgeschneiderten Entwicklungswerkzeuge von verschiedenen Anbietern kaufen müssten. Im Wesentlichen gibt dieser Ansatz den Entwicklern von eingebetteten Systemen die Flexibilität, verschiedene MCUs zu evaluieren, ohne dass sie verschiedene Tools erlernen oder beträchtliche Investitionen in neue Tools vornehmen müssen, die möglicherweise kaum genutzt werden. Das Unternehmen hat daraufhin zwei weitere wichtige Neuerungen eingeführt: eine IDE und die Möglichkeit, über Wi-Fi zu debuggen.

Integrierte Entwicklungsumgebung Necto

Necto Studio ist ein vollständiges, plattformübergreifendes Software-Entwicklungskit für Embedded-Anwendungen, das alles enthält, was für Entwicklung und Prototyping erforderlich ist, einschließlich Click-Board-Anwendungen und GUIs für Embedded-Geräte. Eine schnelle Softwareentwicklung ist leicht möglich, da sich die Entwickler nicht mit dem Low-Level-Code befassen müssen, sondern sich auf den eigentlichen Anwendungscode konzentrieren können. Das bedeutet, dass bei einem Wechsel der MCU oder sogar der gesamten Plattform die Entwickler ihren Code für die neue MCU oder Plattform nicht neu entwickeln müssen. Die Entwickler können einfach auf die gewünschte Plattform umschalten, die richtige Board-Definitionsdatei anwenden, und der Anwendungscode wird nach einer einmaligen Kompilierung weiterhin ausgeführt.

Die aktuellste Version der IDE, Necto Studio 2.0, bietet jetzt natürliche Unterstützung für GCC-Compiler für RISC-V. Derzeit werden über vierzehn RISC-V MCUs und viele andere führende Architekturen von ARM, Microchip, NXP, STMicro, Renesas und anderen unterstützt. Alle Architekturen, einschließlich RISC-V, werden in mikroSDK unterstützt, was zu einer ganzen Reihe von mikroSDK-2.0-Bibliotheken geführt hat, die es Entwicklern ermöglichen, alle Click-Bibliotheken auf allen MCUs ihrer Wahl zu verwenden und einfach zwischen verschiedenen Architekturen zu wechseln, ohne eine einzige Zeile Code zu ändern.

Codegrip: ein universeller Programmierer und Debugger über Wi-Fi

Das letzte Element in der Geschichte von Planet Debug ist Codegrip, ein universeller Programmierer und Debugger. Durch die Überbrückung der Unterschiede zwischen verschiedenen MCUs ermöglicht Codegrip die Programmierung und das Debugging vieler MCUs, darunter ARM Cortex-M, RISC-V, PIC, dsPIC, PIC32 und AVR von verschiedenen Anbietern. Es kommen ständig weitere MCUs hinzu, und Updates sind während der gesamten Produktlebensdauer kostenlos. Codegrip ermöglicht Entwicklern das Programmieren und Debuggen ihrer Designs über Wi-Fi und USB-C. Dies ist einzigartig, und kein anderes Unternehmen bietet dies bisher an.

Während die USB-C-Schnittstelle von Codegrip im Vergleich zu den traditionell verwendeten USB-Typ-A/B-Steckern eine verbesserte Leistung und Zuverlässigkeit bietet, definiert die drahtlose Konnektivität die Art und Weise der Nutzung des Entwicklungsboards neu. So kann Codegrip beispielsweise an schwer zugänglichen Orten wie Gefahrenzonen, landwirtschaftlichen Betrieben oder Hochhäusern platziert werden und dennoch vollen Debugging- und Programmierzugang bieten.

Das formale Ergebnis all dieser Entwicklungen ist Planet Debug, die erste Hardware-as-a-Service-Plattform der Embedded-Industrie, der Entwicklungszeit spart, Kosten senkt und völlige Designflexibilität ermöglicht. Für vier US-Dollar pro Tag können Designer Zeit auf einer nach ihren Anforderungen konfigurierten Planet-Debug-Station reservieren und ihren eigenen Anwendungscode aus der Ferne über die Necto-IDE entwickeln und debuggen, ohne dass sie die Hardware beschaffen, auf ihre Lieferung warten und alles zusammenstecken müssen.

Für Entwickler, die sich sicher sind, dass sie sich auf eine bestimmte Hardware-Route festlegen und diese über einen längeren Zeitraum beibehalten wollen, ist es möglicherweise besser, die entsprechenden Fusion-Entwicklungsboards, Sibrain-MCU-Karten und Click-Peripherieplatinen zu erwerben, die etwa 400 US-Dollar kosten – sie profitieren dann immer noch von einer hohen Designflexibilität und einer schnellen Markteinführung. Diejenigen, die dennoch viele verschiedene Hardwareansätze evaluieren möchten oder vielleicht zehn Tage Entwicklungszeit benötigen, können für vier US-Dollar pro Tag Zeit auf einem der über 126 Entwicklungsboards auf den Planet-Debug-Stationen reservieren. MIKROE konfiguriert für die Entwickler einen Planet-Debug-Platz mit der gewünschten MCU/Peripherie/Display-Kombination, und schon am nächsten Tag können sie mit der Entwicklung beginnen. Das Schöne an Planet Debug ist, dass es Entwicklern ermöglicht, echte Ergebnisse von echten Boards in Echtzeit zu sehen – es handelt sich nicht um eine Simulation.

Durch den Einsatz von Planet Debug sparen Anwender nicht nur Zeit, sondern auch Geld. Sie können Peripheriegeräte, Displays oder sogar die MCU austauschen, ohne dass sie neue Hardware kaufen, neue Software erlernen oder neuen Code schreiben müssen. Planet Debug ist für Lernende und Fachleute gleichermaßen geeignet. In der Ausbildungsumgebung können Ressourcen gemeinsam genutzt werden, und es ist keine Konfiguration erforderlich, um ein System zum Laufen zu bringen. Für Techniker ist Zeit das kostbarste Gut, und Planet Debug macht es einfach, in kürzester Zeit einsatzbereit zu sein und auf veränderte Anforderungen des Produktmarketings zu reagieren. Vor allem aber wirken sich Chip-Engpässe nicht auf die Entwicklungszeit aus.

Derzeit verfügt Planet Debug über Einrichtungen bei MIKROE in Belgrad, in der nahe gelegenen Universität Novi Sad, in den USA (Minnesota) und in Mexiko, wobei alle Einrichtungen von Benutzern aus der ganzen Welt gebucht werden können.

Hardware-as-a-Service ist die Zukunft des Embedded-Designs.  Das Konzept mag im Moment schwer zu verstehen sein, weil das Puzzle aus so vielen Teilen besteht: die Click-Erweiterungsboards, die Sibrain-MCU-Karten, die auf Standardsockeln basieren, die Fusion-Entwicklungsboards, sowie Codegrip und Necto. Aber das logische finale Ziel für MIKROE war immer, all diese Komponenten in der Planet Debug-Plattform zu verbinden. Sie ist jetzt verfügbar und sie revolutioniert das Embedded Design. (na)