
Das MCX-Portfolio verfügt über zahlreiche gebrauchsfertige Tools. (Bild: NXP)
Development-Boards spielen eine wesentliche Rolle beim Entwickeln und Testen von eingebetteten Systemen. Da immer mehr Geräte in Industrieanlagen, Privathaushalten und Gebäuden mit dem Internet der Dinge (IoT) verbunden sind, ist der Bedarf an effektiven und kosteneffizienten Möglichkeiten zur Entwicklung neuer Technologien sprunghaft angestiegen.
Die Elektronikentwicklung hat sich erheblich gewandelt. Von den hoch komplexen Einplatinencomputern hin zu benutzerfreundlichen Entwicklungsboards. Entwicklungsboards haben wichtige Komponenten wie Mikrocontroller, Stromversorgung und vorprogrammierte Funktionen auf einer einzigen, kompakten Plattform integriert. Dieser Wandel demokratisiert die Elektronikentwicklung und macht sie schneller, erschwinglicher und für eine größere Anzahl von Entwicklern leichter erlernbar. Um die Effizienz der Entwickler weiter zu steigern, werden die FRDM-Entwicklungsboards von NXP mit einer MCX-MCU, einem Standard-Formfaktor und Headern, einfachem Zugang zu den I/Os der MCU und einem On-Board-Debugger geliefert und sind somit sofort einsatzbereit.
Das MCX-Portfolio von NXP, zu dem auch die MCX A-Serie gehört, ist Teil der MCUXpresso Developer Experience und verfügt über zahlreiche gebrauchsfertige Tools für Ingenieure, wie beispielsweise die MCUXpresso IDE. Die verbesserten FRDM-Boards ermöglichen ein schnelleres Prototyping und bieten gleichzeitig Flexibilität und Skalierbarkeit, für das gesamte MCX-Portfolio.

Herausforderungen, denen sich Entwickler stellen müssen
Weltweiter Wettbewerb und Flexibilität sind die Schlüsselfaktoren bei der Entwicklung der heute verfügbaren Produkte für Entwicklungsboards. Derzeit kommen immer mehr Komponenten auf den Markt, die alle um dieselben Kunden konkurrieren, was verschiedene Herausforderungen mit sich bringt. So hat beispielsweise die Lieferkette Auswirkungen auf die Verfügbarkeit von Komponenten, die Ingenieure für die Entwicklung benötigen. Das hat zur Folge, dass diese Produkte stark nachgefragt werden und zunehmend aus dem Sortiment verschwinden. Aufgrund all dieser unkontrollierbaren Faktoren und der Notwendigkeit, auf dem Markt aktuell zu bleiben, sind alle Entwickler auf Produktmigrationen und eine schnelle Entwicklung angewiesen.
Dieser Faktor macht Tools und Software zu einem wesentlichen Bestandteil einer schnellen Entwicklung. Vielfältige Lösungen, Proof-of-Concept-Designs, umfassender Support und hochflexible Evaluierungsboards helfen Entwicklern in der Industrie, neue Produkte schneller auf den Markt zu bringen. Darüber hinaus gibt es Optionen, die MCUs verschiedenen Entwicklerprofilen zugänglich zu machen - von Studenten, die kurzfristige Projekte entwickeln, bis hin zu großen Unternehmen, die eine breite Palette komplexer Anforderungen und wesentlich längere Entwicklungszyklen haben.
Die FRDM-Entwicklungsplattform
Mit der FRDM-Plattform können Entwickler flexibleres und schnelleres Prototyping betreiben. FRDM-Boards sind standardmäßig mit einer integrierten MCU-Link-Debug-Sonde ausgestattet, die ein müheloses Debuggen von Code ermöglicht. Zudem verfügen sie über Industriestandard-Header, die Kompatibilität mit vorhandenen Geräten gewährleisten, ohne dass spezielle Kabel oder Adapter benötigt werden. Dank der Plug-&-Play-Fähigkeit mit externen Komponenten wie Sensoren oder Motorantrieben, müssen sich Entwickler keine Gedanken mehr über die Kompatibilität mit gängigen Geräten machen.

Tools, die die Entwicklungsprozesse beschleunigen
Führende Hardware ist nur die halbe Miete bei der Entwicklung neuer Technologien. Ingenieure befassen sich auch mit der Entwicklung komplizierter Software und Algorithmen, der Bewältigung der ständig wachsenden Komplexität sowie der benutzerfreundlichen Bedienung von Produkten. Darüber hinaus müssen sie sich mit ethischen Erwägungen auseinandersetzen sowie Kostenlimits und zeitliche Fristen beachten. Hohen Aufwand verursacht auch die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften, da hier zahlreiche Sicherheitsstandards und Rahmenwerke berücksichtigt werden müssen.
Die MCUXpresso Developer Experience von NXP zum Beispiel bietet Tools, die die Entwicklungsprozesse beschleunigen, damit sich Entwickler auf andere Aufgaben konzentrieren können. So haben sie mehr Zeit, Software für ihre Bedürfnisse zu schreiben, anstatt selbst SDKs und APIs zu erstellen. NXP bietet dabei sowohl eine Eclipse-basierte IDE als auch eine einfache Integration mit Visual Studio Code über ein Plugin.
Darüber hinaus enthält der Application Code Hub Codeschnipsel, die von hauseigenen Ingenieuren und -Experten entwickelt wurden. Hier finden Entwickler eine Vielzahl einfacher und komplexer Anwendungen für die FRDM-Boards. Das beseitigt bereits viele Hindernisse, die beim Start eines neuen Projekts auftreten. Die verfügbaren Softwarepakete und Demoanwendungen lassen sich auch leicht in IDEs importieren.
Kontinuierliche Integration und Bereitstellung sind in der aktuellen Softwareentwicklung alltäglich. Das MCUXpresso SDK wird mit vorgefertigten CMake-Skripten geliefert, die in die bevorzugten Entwicklungs-, Build- und Deployment-Tools eines Ingenieurs integriert werden können. Das gesamte MCX-Portfolio kann dieses Tooling nutzen.
Die MCUXpresso Developer Experience mit der FRDM-Entwicklungsplattform umfasst auch eine Vielzahl von Erweiterungsplatinen, die über den Expansion Board Hub verfügbar sind und deren Treiber mit dem MCUXpresso SDK kompatibel sind. Sie beinhaltet zudem Beispiele für die Integration dieser Boards sowie funktionale und robuste Debugging-Tools. Das FreeMASTER Run-Time Debugging Tool ermöglicht Debugging in Echtzeit, die Überwachung von Variablen, während ein System läuft, ohne einzugreifen, sowie die Visualisierung von Daten in verschiedenen Formaten.

Die Leistung von Allzweck-MCUs
Warum aber setzen Entwickler zunehmend auf universell einsetzbare-MCUs, um die Effizienz ihrer Projekte zu steigern? Allzweck-MCUs sind vielseitige und günstige Chips, die eine Vielzahl von Vorteilen für verschiedene, auch komplexe Anwendungen bieten. Vor allem aber vereinfachen sie die Entwicklung, da sie die Komponentenintegration und -verwaltung reduzieren, was eine kürzere Markteinführungszeit ermöglicht. Ein Beispiel für eine solche Allzweck-MCU, die sich für jeden Ingenieur eignet, ist die neue MCX A-Serie von NXP. Die MCUs sind kostengünstig, haben einen minimalen Footprint und arbeiten mit autonomen, stromsparenden Peripheriegeräten, die sicherstellen, dass aktuelle Innovationen für alle Ingenieure zugänglich sind.
Eines der wesentlichen Merkmale der MCX A-Serie ist die Möglichkeit, autonome Peripheriegeräte einzusetzen, die dem Mikrocontroller Aufgaben abnehmen, sodass dieser mit einer niedrigeren Frequenz arbeiten und Strom sparen kann. Zu diesen Peripheriegeräten gehören DAC, Mixed Signals ADC, serielle Kommunikation mit integrierten Puffern, ein programmierbarer Datenerfassungsbereich und FlexPWM.
Stromsparend und effizient
Eine Schlüsselfunktion der Allzweck-MCUs ist ihr geringer Stromverbrauch. Der RAM-Speicher kann in einem sehr stromsparenden Modus betrieben werden. So kann die MCU im Standby-Modus verbleiben, wenn sie nicht genutzt wird. Sie verbraucht nur sehr wenig Strom und die im RAM gespeicherten Daten gehen nicht verloren. Sie kann auch mit einem Sensor oder einem externen Gerät kommunizieren und wieder in Betrieb gehen, wenn ein bestimmtes Signal empfangen wird.
Ein niedriger Stromverbrauch ist gerade in Branchen wie der Fertigung und der Landwirtschaft wichtig, da hier strenge Umweltvorschriften die Emissionen und den Stromverbrauch regeln. Ein eingebettetes System zur Überwachung von Temperatur oder Luftfeuchtigkeit kann mit sehr wenig Strom auskommen, wenn das Signal auf Grundlage der Messung eine entsprechende Funktion auslöst.

Neue Anforderungen definieren
Entwickler müssen immer mehr Anforderungen erfüllen, die es früher nicht gab, um mit den Konkurrenzprodukten auf dem Markt mithalten zu können. Darüber hinaus sollen sie noch weitere Zusatzfunktionen entwickeln, mit denen sie sich von der Konkurrenz differenzieren können. Derzeit werden die Geräte vor allem intelligenter und sicherer, was auf Sicherheitsbedenken und den Wunsch der Kunden nach mehr Funktionalität zurückzuführen ist. Entscheidend ist jedoch, dass diese Entwicklungen auch durch neue Cybersicherheitsgesetze vorgeschrieben sind. Entwickler müssen sich schnell an all diese neuen Anforderungen anpassen, oft in Bereichen, in denen sie nur über begrenzte Erfahrung verfügen.
Die Zukunft der Embedded-Entwicklung
Die Entwicklungslandschaft für eingebettete Systeme unterliegt einem stetigen Wandel. Allzweck-MCUs und Entwicklungsboards ermöglichen es Ingenieuren, ihre Ideen effizienter und schneller in die Realität umzusetzen. Die vielseitigen, mit innovativen Funktionen ausgestatteten Bausteine eröffnen Entwicklern und Ingenieuren unbegrenzte Gestaltungsspielräume. So haben sie die Zukunft im Visier und können eine Vielzahl von Technologien für die Industrie- und IoT-Märkte entwickeln. (neu)
Autorin
Monica Cid, NXP, Produktmarketing-Ingenieurin