Die größte Messe für Embedded Systeme findet jedes Jahr im Februar in Nürnberg statt. Mit sehr knappem Zeitbudget haben wir es geschafft am letzten Tag eine lange Wunschliste mit Ständen von Herstellern, Entwicklungsbüros und vor allem Gadgets zu besuchen.

Adapteva war mit dem Parallella-Board auf der Messe vertreten. Der Stand war gut besucht und die Demos auf den Bildschirmen beeindruckend. Natürlich gab es keine Boards zu kaufen und auch die Backer des erfolgreichen Kickstarter-Projekts gingen leer aus.

Auf dem Adapteva-Board ist neben dem Parallel-Prozessing-Chip Epiphany auch ein Zynq von Xilinx verbaut. Und dieser FPGA mit zwei ARM-Kernen war definitiv der heimliche Star der embedded world 2014. Alle Hersteller mit Platinen auf der Basis eines Zynqs hätten alleine schon die größte Halle füllen können.

Aufgefallen ist uns ein Board mit dem launigen Namen “Gimme2″. Der Hersteller af inventions aus Braunschweig verwendet den Zynq für die Steuerung einer Stereokamera mit zwei 10Mp-CMOS-Chips. Insbesondere für die Robotik ausgelegt verfügt das Board über zwei Gigabit-Ethernet-Ports und zusätzliche I/Os.

Bei dem Stand von Vision Components konnte man andere Lösungen für Kamera-Systeme mit mehreren Bildnehmern ansehen. Basierend auf einem DSP von Texas Instruments können so ohne zusätzlichen CPU-Aufwand beispielsweise 3D-Daten aus einem Zweikamerasystem ermittelt werden.

Ein anderer Hersteller und Reseller von FPGA-Lösungen ist die Firma Bayer DSP Solutions aus Düsseldorf. Eines ihrer interessanten Produkte ist die Xynergy-Reihe. Statt eines SoC mit ARM und FPGA findet sich hier ein Spartan 6 und STM32 Cortex-M4 separat auf einer kleinen Platine mit SO-DIMM-Anschluss.

Der Besuch bei der Firma enclustra aus Zürich hat gezeigt, dass die Boards der Mars- und Mercury-Reihe auch in echt sehr kompakt und gut verarbeitet sind. Die Mars-Boards basieren wiederum auf einem Zynq und die Mercury-Boards haben die vergleichbaren Cyclone-Chips von Altera drauf. Im Prinzip ist er mit dem Zynq vergleichbar. Allerdings brachten mehrere Gespräche auf der Messe zu Tage, dass der Cyclone mit über 100 Gbit/s offensichtlich eine wesentlich höhere Datenrate zwischen den ARM-Prozessoren und dem FPGA-Core bietet. Demgegenüber wurde auf dem Xilinx-Stand gezeigt, wie eine App auf einem Zynq pro Core jeweils 8 GBit/s zum FPGA überträgt.

Keine Hardware zeigte die Firma antmicro aus Poznan. Dennoch war sie gefühlt auf jedem dritten Stand präsent. Das junge Team ist extrem engagiert im Bereich der Betriebssysteme für embedded Systeme. Dabei liegt ihr Fokus auf Open Source Systemen. So portieren sie beispielsweise das freie OS ecos auf die Mars-Reihe von enclustra und auf das oben genannte Parallela-Board. Ihre Software geben sie weitestgehend auf github frei.

Für das Projekt OpenDGPS stellte sich die Firma round solutions aus Neu-Isenburg bei Frankfurt als Goldgrube heraus. Mit Trimble und Telit haben sie zwei Hersteller im Portfolio, die GNSS-Bausteine mit RTK-Funktionalität bieten und auf Genauigkeiten im Zentimeterbereich kommen. In der Pipeline, aber noch nicht verfügbar soll ein Chip mit nur 12mm Größe aus der Jupiter-Reihe sein, der auch die Rohdaten rausgibt. Die aktuell verfügbaren Module beherrschen GPS, GLONASS, GALILEO und QZSS und unterstützen sogar “Jammer recjection”. Mit einem Preis von unter 20€ ist das Modul für OpenDGPS extrem interessant.

Selbst mit unserer beschränkten Zeit war die embedded world in diesem Jahr eine fruchtbare Veranstaltung. Deutlich fiel auf, dass die Zeit der MiniPCs auf der Basis von 8086ern vorbei ist. ARM beherrscht den gesamten Markt und zunehmend werden FPGAs damit gekoppelt. Für alle Arten der Signalverarbeitung – egal ob Audio, Video oder Sensoren – bietet diese Kombination hohe Rechenleistung bei sehr niedrigem Stromverbrauch.

Das Raspberry Pi hat viel Aufmerksamkeit nicht nur bei den Bastlern erregt und dürfte zu einem Revival der DIY-Elektronik-Szene geführt haben. Und sicher hat es mindestens dafür einen dicken Pluspunkt verdient. Für alles andere verdient das RasPi leider nur befriedigende Noten. Das Layout ist mehr als mangelhaft, die Ausführung ist nur 2- und das Software-Packaging ist schlecht bis unterirdisch.

Gutes Layout und ausgezeichnete Verarbeitung.

Ganz anders das BeagleBone Black. Abgesehen von der sowieso leistungsfähigeren Ausstattung ist das Layout und die Verarbeitung wesentlich besser. Aber vor allem ist die Softwareausstattung und Dokumentation um Welten besser. Auf dem integrierten 2GByte Speicher ist eine lauffähige Ångström-Linux-Distribution installiert. Und: bei der Inbetriebnahme kann man dieses interne Medium direkt an einem Rechner mounten. Über USB kann man darüber hinaus sogar ein Netzwerkinterface anschliessen. Auch Neulinge ohne Erfahrung mit Ethernet und DHCP erreichen so nach wenigen Klicks den integrierten WebServer auf dem BeagleBone.

Ein echtes Highlight ist jedoch Beaglescript. Eine Brücke zwischen JavaScript und dem System. D.h. mit JavaScript kann man auf die Hardware zugreifen und so erste Gehversuche mit den I/O-Ports auf dem Gerät machen.

Überhaupt, die Ports: Mit Dutzenden digitalen und einigen Analogports dürfte das BeagleBone Black das ideale Gerät für Bastler sein. Es gibt bereits jetzt etliche Projekte, die sogenannte Capes entwickeln. Diese Huckepack-Platinen bieten zum Beispiel GPS-, Accelerometer, Magnetfeldsensoren oder Thermometer. Ein schönes Beispiel findet man auf Hipstercircuits. Dort wird beschrieben, wie ein BeagleBone als Controller für einen 3D-Drucker verwendet werden kann.

Das MMA7341L-Modul von Freescale

OpenDGPS hat grade eine kleine Sachspende bekommen: ein 3-Achsen-Accelerometer vom Typ MMA7341L (Technische Daten). Solche Sensoren werden nicht nur in der Robotik eingesetzt sondern sind prinzipiell auch als Eingänge für die RTKLIB geeignet. Allerdings müssen die Sensordaten im Allgemeinen vorher vom Rauschen befreit werden. Etabliert hat sich dafür ein Kalman-Filter. Im Gegensatz zu einem Lowpass-Filter werden nicht einfach nur bestimmte Signalteile abgeschnitten oder gedämpft sondern die Dynamik wird an das jeweilige Messsystem angepasst.

Eine ausführliche Einführung mit Code-Sampels ist auf der Site Interactive Matter Lab zu finden. Beschrieben wird der Einsatz mit einem Accelerometer zwar von einem anderen Hersteller aber ebenfalls mit einem binären Output zwischen 0 und 128 für jede Achse.

Als Messionar im Ausseneinsatz braucht man Geräte, die eine eigene Stromversorgung mitbringen. Handys und Laptops bringen diese von Haus aus mit. Für eine mobile Messstation auf der Basis eines Raspberry Pis oder vergleichbaren Geräten muss jedoch eine separate Stromversorgung her.

@Faldrian von jenseitsderfenster.de hat eine Bauanleitung für ein externes Akkupack geschrieben und seine Lernklurve beschrieben. In der dritten Iteration scheinen jetzt auch frühere Temperaturprobleme gelöst.

Die Leistung dürfte ein Raspberry Pi mit angeschlossenem GPS-Receiver ausreichende Zeit betreiben können, selbst wenn die Rohdaten nicht nur für die Offline-Berechnung gespeichert werden sondern die Daten direkt bearbeitet werden. Damit eignet sich ein solches Pack als Stromquelle für die Erzeugung eines temporären Diffentialsignals für die Eichung einer neuen Feststation in der Nähe mit Hilfe eines Messpunktes.