Hardware Design

 

Elektronik Entwicklung

Deine Elektronik darf nie klein genug sein, deshalb sind deine Produkte auf kundenspezifische Elektronik angewiesen. Diese Elektronik steuert die gesamte Funktion vom Produkt, hält die elektromagnetischen Grenzwerte ein, ist genügsam im Stromverbrauch, funktioniert kompromisslos stabil und ist entwickelt für eine kosteneffiziente Herstellung. Diese Anforderungen zu vereinen ist ein Zusammenspiel von Erfahrung im Schaltungsdesign, Auswahl der richtigen Komponenten und Beauftragung vom kompetenten Fertigungspartner. 

Im Schaltungsdesign und bei der Elektromagnetischen Verträglichkeit ist es wichtig, dass du jemanden damit beauftragst, der Erfahrung mitbringt. Ansonsten läufst du Gefahr, dass du kostspielige Iterationen durchführen musst, welche du möglicherweise hättest vermeiden können. Neben den anfallenden Kosten ist eine verspätete Markteinführung von deinem Produkt die Folge.

Wenn du deinen Fertiger auswählst, so solltest du dir bewusst werden, welche Stückzahlen dein Fertiger abdecken soll und welche Erwartungen du an Lieferzeit für Prototypen und Serienteile hast. Jeder Fertiger hat seine Besonderheiten, welche du mit deinen Anforderungen abgleichen solltest. Dein gefertigtes Produkt solltest du stets testen lassen, idealerweise direkt beim Fertiger, da dieser dann Nacharbeiten durchführen kann, ohne dass die Teile erst eingepackt und an dich versendet werden.

 

Prozessor System

Ein überragendes Produkt benötigt eine dazu passende Elektronik mit einem ausgewählten Prozessorsystem. In vielen Fällen ist es entgegen der Aussagen der SoM Hersteller nachweislich rentabel das Prozessorsystem auf die Anwendung passend zu entwickeln. Neben einer Kostenersparnis erhältst du ausserdem die Möglichkeit dein Prozessorsystem so zu trimmen, damit die genau notwendige Peripherie für deine Anwendung zur Verfügung steht.

Wenn du dein Prozessorsystem auswählst, so solltest du dir Gedanken machen, wie du deine Systemdaten speichern möchtest. Für die Systemdaten gibt es viele unterschiedliche nicht-flüchtige Speicher mit unfassbaren Speicherkapazitäten. Brauchst du viele Schreibzyklen und hohe Schreibperformance so solltest du zu SLC NAND Flashes greifen. Brauchst du ein einfach zu implementierende Schnittstelle ohne dich um die Verwaltung vom Dateisystem kümmern zu wollen, so könnte eMMC interessant für dich sein.

Dein Prozessorsystem wird oft mit einem schnellen DDR RAM betrieben. Dort muss beachtet werden, dass der Speicher mit seinen sensiblen Steuer- und Datenleitung auf die Länge getrimmt wird und die Impedanz der Leitungen kontrolliert wird. Dein elektronisches CAD unterstützt dich hier gut und Simulationssoftware kann dir zusätzliche Verifikationsmöglichkeiten anbieten. 

Kommt es zum Prozessor, so ist die Taktfrequenz ein interessantes Merkmal und die Anzahl Kerne vom Prozessor. Steuerst du Peripherie an, so musst du unbedingt die Schnittstellen vom Prozessor beachten. Die meisten Hersteller bieten Konfigurationswerkzeuge an, welche es dir ermöglicht die Schnittstellen auf passende Pins vom Prozessor zu belegen und dir so anzeigt, ob deine Prozessor für deine Anwendung geeignet ist. Prüfe unbedingt vorher, ob dein Prozessor die benötigten Schnittstellen und Pins zur Verfügung stellen kann, da du ansonsten zu aufwendigen Erweiterungen greifen musst. Die meisten Prozessoren bieten die Möglichkeit Schnittstellen auf unterschiedliche Pins zu belegen, damit gewinnst du Flexibilität.

Ist es notwendig, dass keine fremde Software auf dein Prozessorsystem geladen werden kann? Dann könnte Secure Boot interessant sein. Mit Secure Boot startet dein Prozessorsystem nur Software, welche mit dem Schlüsselmaterial vom Prozessor zusammen stimmt. Somit kann zuverlässig verhindert werden, dass fremde Software vom Prozessor ausgeführt wird.

Signalintegrität

Signalintegrität spielt eine entscheidende Rolle in der Welt der Elektronikentwicklung und trägt massgeblich dazu bei, effizientere Entwicklungsprozesse zu ermöglichen, mit reduzierten kostspieligen Iterationen. Dieser Faktor bezieht sich auf die Fähigkeit eines elektronischen Systems, Signale in ihrer ursprünglichen Form und Qualität von der Sender- zur Empfängerseite zu übertragen. Eine optimale Signalintegrität ist von entscheidender Bedeutung, da sie die Funktionsfähigkeit, Leistung und Zuverlässigkeit elektronischer Geräte und Systeme gewährleistet.

Hier sind einige Gründe, warum Signalintegrität einen so wichtigen Einfluss auf die Elektronikentwicklung hat:

• Funktionalität und Performance: Eine schlechte Signalintegrität kann zu Signalverzerrungen, Rauschen und Verlusten führen, was die Funktionalität eines Systems beeinträchtigt und die Leistung verschlechtert. Um die gewünschte Leistung und Funktionalität zu erreichen, müssen Entwickler sicherstellen, dass Signale ihre Integrität behalten.
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• Vermeidung teurer Iterationen: Durch die frühzeitige Berücksichtigung der Signalintegrität im Entwicklungsprozess können potenzielle Probleme erkannt und behoben werden, bevor teure Prototypen erstellt werden. Dies spart nicht nur Zeit, sondern auch erhebliche Entwicklungskosten.​​​​​​​
   
• Zeitersparnis: Eine optimale Signalintegrität ermöglicht eine schnellere Markteinführung. Entwickler können sich auf die Verbesserung anderer Aspekte ihres Produkts konzentrieren, da sie weniger Zeit mit der Behebung von Signalproblemen verbringen müssen.​​​​​​​
   
• Zuverlässigkeit: Elektronische Systeme müssen oft unter verschiedenen Bedingungen zuverlässig funktionieren. Eine schlechte Signalintegrität kann zu unerwarteten Fehlfunktionen führen. Durch die Gewährleistung einer guten Signalintegrität werden Zuverlässigkeitsprobleme vermieden.​​​​​​​
   
• Kosteneffizienz: Eine gründliche Analyse und Optimierung der Signalintegrität kann die Anzahl der erforderlichen Prototypen reduzieren und die Materialkosten senken. Dies trägt zur Gesamtkosteneffizienz des Entwicklungsprozesses bei.

Unsere Mitglieder von EMBLEX können Sie zu Hardware Entwicklung, Prozessor System Entwicklung und Signalintegrität umfangreich beraten.