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Manfred Helzle 30 Jahre visionäre Elektronik und embedded ... Manfred Helzle 2006 midi deut… ·...

Date post: 30-Apr-2020
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Manfred Helzle 30 Jahre visionäre Elektronik und embedded Kompetenz Idee - Konzept - Entwicklung - Schulung - Coaching [email protected] www.embedd.it
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  • Manfred Helzle

    30 Jahre visionäre Elektronikund embedded KompetenzIdee - Konzept - Entwicklung - Schulung - Coaching

    [email protected]

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 2

    Hard

    War

    e SoftWare

    CoDesign

    embedded

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 3

    30 Jahre visionäre Elektronik● Nach dem Studium „Elektronik“ startete ich 1974 meine Berufslaufbahn als Chip-

    Designer, danach kam der Sprung in die industrielle Elektronik-Entwicklung und -Fertigung mit analoger und digitaler Verarbeitung.

    ● Sehr früh habe ich erkannt, dass es „einfacher“ ist, mehrere Prozessoren z.B. über Lichtleiter seriell miteinander zu koppeln, anstatt eine zentrale Steuerung zu benützen (verteilte Honmaschinensteuerung 1983). Mehr als 1000 Anlagen wurden davon verkauft.

    ● Man spart viel Verkabelung, das Gesamtsystem wird übersichtlicher und zuverlässiger und die Inbetriebnahmezeiten hatten sich halbiert.

    ● Viele leistungsfähige Applikationen konnten dadurch bis heute vorteilhaft realisiert werden, besonders im Bereich der Signal- und Bild-Verarbeitung mit bis zu 100DSPs und FPGAs in einem einzigen System.

    ● Multi-SoftCores (Prozessoren im FPGA) sind die logische Weiterentwicklung für Leistungsfähigkeit und Flexibilität.

    ● Bei den aktuellen Prozessor-Entwicklungen geht der Trend zu MultiCore(mehrere Prozessoren auf einem Chip: AMD, Intel, IBM, ...)mit serieller Kommunikation - nun aber mit Gbits/s - 20 Jahre später!

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 4

    Meine Dienstleistung durch 30 Jahre

    Idee

    Konzept

    Entwicklung

    SchulungService

    Analog- und Digitaltechnik

    Hard- und Software

    Seminar - Beratung - Schulung - Training - Coaching

    System-Design - Projekt-Management

    Multi-Prozessor-Systeme

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 5

    Öffentlichkeitsarbeit

    ● Fachartikel (in deutsch und englisch)● c´t, Design & Elektronik, Elektronik, Elektronik Informationen,

    Elektronik Journal, Elektronik Praxis, Markt & Technik, Vision & Voice Magazine, ...

    ● Vorträge, Seminare und Schulungen● In Europa, USA und Asien (in deutsch und englisch)

    ● auf Messen und Ausstellungen● bei Interessenten● an Universitäten und Instituten● bei Kunden● Promotion-Tour zusammen mit Herstellern

    ● Dozent und Lehrbeauftragter● Technische Akademie Esslingen● BA Heidenheim● IHK Augsburg● Uni-Ulm (ZAWiW)

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 6

    ●Maschinenbau●Messtechnik●Prüfstände●Automotive●Medizintechnik●Qualitätssicherung●Recycling,erneuerbare EnergienReferenzen:

    Austria Metall, AZO, Birkle, Bosch, Compas, DaimlerChrysler, Dekra, Ensslin, FGAN, Fiat, Fraunhofer, Freudenberg, Gepard, IBM, IBUK, Informing, J&M, Kjaergaard, L3, Lobo, LPKF, Mapal, Märklin, MAZ, Microplex, Nagel, Netzsch, Pentatron, Perimos / Pipetronix, QSort, Renault, Siemens, Telenot, Then, Tiede, Unisensor, Varta, VDO, VW, Zeiss,Universitäten und Institute, BMFT und ESPRIT Projekte

    Betreute Branchen und Firmen

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 7

    ●Kombinierte Mess-, Steuer- und Regelungstechnik●Mehrkanalige Messwerterfassung und -verarbeitung●Multiprozessorsysteme, verteilte (dezentrale) Systeme●Digitale Signal- und Bildverarbeitung●Ultra-low-Power, batteriebetrieben●Künstliche Neuronale Netzez.B.:

    Akustische Motorprüfung, Ascet Simulator, Batterieprüfung, Beamforming, CAN-Bus I/O, Common-Rail Einspritzdüsen Prüfstand, kamerageführtes Crash-Test System, Echtzeit-FFT Rechner, optische Fototaschenauswertung, div. Funktions-generatoren, optische Holzklassifizierung mit NN, Honmaschinensteuerung, Hydraulikprüfstände, Karotten QS, Keramikherstellung Messtechnik, Kläranlagen Messtechnik, LaserScan-Mikroskop, Lasersteuerung, div. Netzgeräte, div. Radar (8 PPCs, 70 Kanäle 72 DSPs), Radarsensor 61,5GHz, Reibalen-Einstellsystem, Reizstromgerät, Robotersteuerung, schnelle Spektrometrie, Schweissnaht-Über-wachung mit NN, div. Simulationsrechner (bis zu 100 DSPs), Hardware-in-the-Loop Simulation, div. Sonar

    Realisierte Applikationen

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 8

    Technik● Embedded Hardware & Software CoDesign

    ● Konzept, Architektur und Technologie, Lösungen● Verbindung von analogen und digitalen Komponenten und

    Funktionen● Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik● Signal- und Bildverarbeitung● Neuronale Netze

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 9

    Technologie● Von 8bit bis 32bit und skalierbares MultiProzessing

    ● General-Purpose, single-Chip, Multi-Chip, DSPs, RISC, SoftCore● Von MHz zu GHz● Ultra-low-Power

    ● Vom einfachen Adress-Dekoder im cPLD zuMultiSoftCore(s) im FPGA

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 10

    Verwendete Prozessoren● Von 8bit zu 32bit + floating-point + SIMD + Cache + Pipeline● General-Purpose, single-Chip, Multi, DSP, RISC, Soft● Von 1MHz zu 1GHz● Ultra-low-Power● cPLD, FPGA

    1974 200419991994198919841979

    6502, F8, 6802

    6809

    6801

    68000 T40x

    T22x

    T80x C4x C3x, SHARC

    H-SHARC T-SHARCPPC

    MSP430

    32bit + FPU + SIMD

    32bit + FPU

    32bit

    16bit

    8bit

    NIOS

    C64 NiosII, Leon3NIOS

    MultiCore 1

    00+GHz

    100+

    SOPC 100+

    201920142009

    SoftCore 1

    00+

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 11

    Was sind Embedded Systeme?

    ● Viele der vorgestellten Applikationen gehören in den so genannten „embedded“ Bereich

    ● Sie sind komplett, meistens zur Erfüllung einer einzigen Aufgabe, wie z.B.:● Mobiltelefon● Funkuhr, Hörgerät● Steuereinheiten im Auto● „intelligente“ Haushaltsgeräte

    ● Sie funktionieren wie Computer (PCs), sehen aber nicht so aus:● beinhalten Prozessor(en)● haben Speicher für Programm und Daten (meist sehr begrenzt)● benützen LEDs oder Anzeige, Tasten / Tastatur für die Benutzer● haben optionale Schnittstellen für Ein- / Ausgabe

    ● Sie werden meistens in großen Stückzahlen hergestellt:● 1.000 bis millionenfach● ARM Prozessor hat ca. 80% Weltmarktanteil

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 12

    Was ist Embedded System Engineering?● Begrenzte Resourcen

    ● Programm- und Datenspeicher● Rechenleistung● Stromversorgung● Temperaturbereich● Abmessungen● Gewicht

    ● Echtzeit● Zeit● Umwelt● Kosten, Preis

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 13

    Mein Leistungsspektrum heute

    ● Beratung, Marktanalyse, Schulung, Training, Coaching● Konzepterstellung, Architekturentwicklung, Systemdesign● Hardware- und Softwareentwicklung (Ass, C/C++), Matlab

    ● SingleChip- und Ultra-Low-Power Prozessoren● z.B. MSP430xxx

    ● DSPs● Multiple DSPs, z.B. TigerSHARC

    ● FPGAs mit Soft-Prozessor(en)● z.B. Altera CycloneII / StratixII FPGAs und NiosII, Leon3

    ● Projekt-Management

    ● Fachartikel● Vorträge

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 14

    Embedded Workshop● 2 bis 5 Tage mit praktischen Übungen:

    ● Systeminstallation● Soft- und Hardware Engineering● Assembler, C, C++, EC++● Portierbarer + wiederverwendbarer Code● Reset, Stack, Heap, C_Start● Peripherie

    ● UART, analog + digital I/O, Timer, DMA, SPI / I2C, CAN, ...● Interrupt-Service-Routinen (ISR)● Echtzeit-Problematik● Spezielle „embedded“ Anforderungen

    ● begrenzte Resourcen, Batteriebetrieb, Umgebungstemperatur, Umwelt, ...● Betriebssystem(e)

    ● uC/OSII, RTEMS, ...● Beispiele, Übungen● Kunden- bzw. Applikations-spezifischer Teil

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 15

    Skalierbare Embedded Systemplattform

    SpezifikationKonzept

    SpezifikationKonzept

    DSP(s)DSP(s) FPGA(s)FPGA(s)

    Matlab, ...C/C++, VHDL, …

    Matlab, ...C/C++, VHDL, …

    analog

    digital

    Kamera, Video

    ext. Kommunikation

    I/O

    I/O

    int. Kommunikation

    Host, …Server, …Host, …

    Server, …

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 16

    Skalierbare Embedded Systemplattform

    SpezifikationKonzept

    SpezifikationKonzept

    Matlab, ...C/C++, VHDL, …

    Matlab, ...C/C++, VHDL, …

    analogI/O

    I/O

    … 500ksps:Mess- undRegelungstechnik,Audio, Sonar

    … 5Msps:high performanceMesstechnik,Signalverarbeitung

    … 200Msps:Radar,Basestations,Digital Radio

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 17

    Skalierbare Embedded Systemplattform

    SpezifikationKonzept

    SpezifikationKonzept

    Matlab, ...C/C++, VHDL, …

    Matlab, ...C/C++, VHDL, …

    digital

    I/O

    I/O

    24V-DCTTLLVDS

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 18

    Skalierbare Embedded Systemplattform

    SpezifikationKonzept

    SpezifikationKonzept

    Matlab, ...C/C++, VHDL, …

    Matlab, ...C/C++, VHDL, …

    Kamera, VideoI/O

    I/O

    Bild- und VideoverarbeitungAutomotiveQualitätssicherungÜberwachungSicherheitstechnik

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 19

    Skalierbare Embedded Systemplattform

    SpezifikationKonzept

    SpezifikationKonzept

    Matlab, ...C/C++, VHDL, …

    Matlab, ...C/C++, VHDL, …

    ext. Kommunikation

    I/O

    I/OHost, …

    Server, …Host, …

    Server, …

    RS232, RS422, RS485Ethernet, FireWire, USBCAN, LIN, FlexRay…I2C, SPI, …RapidIO, …Wireless

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 20

    Skalierbare Embedded Prototypenplattform

    analog I/O, …Eval-Board

    analog I/O, …Eval-Board

    HostHost

    DSP(s)Eval-Board

    Toolchains:MatlabDSPFPGAWindows, Linux, …

    DSP(s)Eval-Board

    FPGA(s)Eval-Board

    FPGA(s)Eval-Board

    analog I/O, …Eval-Board

    analog I/O, …Eval-Board

    Vorteil:Reduziertes RisikoKonzentration auf die LösungSchnelles ErgebnisEndgültige Spezifikation für die Serie

  • 2006 30 Jahre Manfred Helzle 21

    Meine Philosophie durch 30 Jahre und in Zukunft

    ● „Halte alles so einfach wie nur möglich, aber nicht zu einfach“ - Albert Einstein

    ● „Damit das Mögliche entsteht, muss immer wieder das Unmögliche versucht werden“ - Hermann Hesse

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