In Fachzeitschriften für Elektronikingenieure sind Artikel zur IoT-Anwendungen allgegenwärtig. Ganz egal in welchem Kontext die Technologie zum Einsatz kommt, immer sind Konnektivität und Zugriff auf große Datenmengen ein Thema, damit eine anschließende Analyse, Manipulation und ein Vergleich durchführbar ist. Wie der Umgang mit diesen Daten abläuft ist dabei höchst entscheidend. Obwohl von einem Bedarf an Edge-basierten Implementierungen mit lokalen Datenverarbeitungs- und Speicherressourcen auszugehen ist, geschieht die Realisierung erst, nachdem die Daten von ihrem Erfassungsort zurück in die Cloud transportiert wurden.

Zu den datenintensiveren Anwendungen, die unter die IoT-Kategorie fallen, gehören die Verkehrs- und räumliche Überwachung in intelligenten Städten, die industrielle Bildverarbeitung (zum Beispiel Bildverarbeitungssysteme in automatisierten Produktionslinien) sowie die Haussicherheit. Um die erforderliche Internetkonnektivität für die Vernetzung mit der Cloud zu ermöglichen, sind Mikrocontroller-Einheiten (MCUs) zu spezifizieren, die die entsprechenden Schnittstellentechnologien umfassen. Dies kann auf verschiedene Weise geschehen – beispielsweise über Ethernet, Camera-Link oder CAN-Bus bei der drahtgebundenen beziehungsweise über Wi-Fi, Zigbee oder Bluetooth bei der drahtlosen Übertragung. Mit der zunehmenden Vielfalt an IoT-Anwendungen mit jeweils eigenen, sehr spezifischen Betriebskriterien sind MCUs mit weitaus umfangreicherer I/O‑Kapazität notwendig.

Anwendungsfall Webserver

Bild 1: Industrielles Überwachungssystem zur Datenerfassung bei einem Sensorarray.

Bild 1: Industrielles Überwachungssystem zur Datenerfassung bei einem Sensorarray. Bridgetek

Ein einfaches Szenario, bei dem ein Webserver zum Einsatz kommt, um die von diversen Sensorgeräten gemessenen Daten zusammenzutragen, ist in Bild 1 dargestellt. Den für die Internetanbindung benötigten TCP/IP-Stack stellt hier die Open-Source-Version der Lightweight-IP-Plattform (lwIP)  zur Verfügung. Der auf der MCU laufende Webserver-Code erstellt eine Webseite, über die alle erfassten Daten von einem entsprechend geschulten Mitarbeiter einsehbar und analysierbar sind. Je nach Art der Anwendung muss die Bearbeitung der Daten in Echtzeit erfolgen (zum Beispiel bei einem Inspektionssystem bei einer industriellen Fertigungslinie, wo eine sofortige Reaktion erforderlich ist, wenn ein Problem erkannt wird). In solchen Anwendungsfällen kann Systemlatenz ein großes Problem darstellen, wenn beim Eintreten einer Situation, die schwerwiegende Folgen haben könnte, nicht genügend Zeit für eine angemessene Reaktion bleibt. Dies können beispielsweise teure Maschinenschäden oder eine Gefährdung in der Nähe befindlicher Mitarbeiter sein.

Die I/O-Ressourcen der meisten MCUs sind derzeit relativ begrenzt und erfüllen nicht unbedingt die immer höheren Erwartungen der Entwickler. Ein Grund dafür ist unter anderem, dass die MCU-Produkte, welche die Hersteller im Laufe der letzten zehn Jahre auf den Markt gebracht haben, auf eine kleine Anzahl von Kernplattformen angewiesen waren. Einerseits hat ihnen dies geholfen, mehr Marktanteil zu gewinnen und die Produktentwicklungszyklen zu vereinfachen, aber andererseits auch die Differenzierung der MCU-Produkte etwas gebremst.

 

Auf der folgenden Seite beschreibt der Beitrag, warum bei MCUs ein Taktikwechsel notwendig ist.

Seite 1 von 3123