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29 Trend-Guide Industriecomputer Embedded-Systeme 2025 www markttechnik de sieht geht allerdings mit Design-Herausforderungen einher Das Signal-Routing auf dem Modul und den Trägerplatinen kann deutlich anspruchsvoller werden und zusätzliche Kosten steigernde Leiterplattenlagen erfordern Proprietäre Module hingegen lassen sich für Themen wie Übersprechen oder Lauflängenkompensation besser optimieren und können auch Platz für Abblockkondensatoren an Spannungs-Rails bieten – letzteres verbessert die Langzeitstabilität und Lebensdauer eines Moduls Ebenso lassen sich weitere Funktionalitäten wie einen Strom sparenden RTC NOR-Flash Temperatursensor oder Security Chip integrieren und als Bestückungsoption zur Verfügung stellen Hier haben Standards die nun mal für generische Anwendungen konzipiert sind es schwerer ein Modul für spezifische Applikationsanforderungen zu optimieren Auch bei der Einführung neuer Funktionen und Schnittstellen können Standards kaum mit proprietären Modulen Schritt halten Sind bereits alle Pins des Standard-Moduls belegt muss man für die nächste Revision einige meist ältere Interfaces aufgeben – und damit endet auch die Kompatibilität zur Vorgängerversion Zudem bedürfen diese Selektion und die allgemeine Gremiumsarbeit der Standardisierungsorganisation einiges an Zeit Proprietäre Module vermeiden viele dieser Probleme und setzen auch bei der Entwicklung des Träger-Boards auf Tempo Anbieter wie TQ-Systems stellen mit ihren Starterkits Evaluations-Board + Modul + Stromversorgung + Kabel auch den Stromlaufplan der Eval-Boards zur Verfügung um die Entwicklung der kundenspezifischen Applikations-Boards zu beschleunigen Hinzu kommt der Software-Support der alle Software-Sourcen idealerweise in Github zur Verfügung stellt Der Entwicklungsund langfristige Pflegeaufwand für die Software sind ein Kostenund Zeitfaktor der bei der Systementwicklung immer wieder unterschätzt wird Nicht nur die Schnittstellen der Prozessoren können entscheidend sein wenn es um die Bildung von Flaschenhälsen geht auch die Anwendung beziehungsweise das Systemkonzept wirken sich aus Soll ein Produkt möglichst günstig zu fertigen sein punkten einlötbare Module die automatisch bestückbar sind Soll aufumgerüstet werden oder die Reparaturfähigkeit ist ein entscheidender Faktor für ein System dann empfehlen sich Steckmodule Man hat also die Wahl zwischen einer Optimierung der Produktion oder des Service Hier können Modulhersteller wie TQ den Kunden die Entscheidung nicht abnehmen daher sind die neuesten Module meist in beiden Formaten – also lötoder steckbar – erhältlich Weil die Varianten softwarekompatibel sind kann mit der Softwareentwicklung bereits begonnen werden noch bevor die Entscheidung für Lötoder Stecktechnik gefallen ist Dies ist auch eines der Hauptargumente für Embedded-Module da sie so den häufig unterschätzen Flaschenhals der Softwareentwicklung entschärfen Aber man darf hier nicht einem Trugschluss erliegen Die Austauschbarkeit von Modul-Standards scheint indirekt das Versprechen der Skalierbarkeit zu geben – langsames Modul raus und ein performanteres rein kann eine verlockende Option sein Wenn da nicht die Anwendungssoftware wäre die auf immer heterogenere Prozessoren trifft Auch wenn die Haupt-Cores die gleichen sind so unterscheiden sich die Beschleunigereinheiten immer stärker voneinander GPUs KI-Beschleuniger oder integrierte DSPs verlangen eine entsprechende Anpassung der Software – ein weiterer Flaschenhals Will man die Performance anwendungsspezifischer Prozessoren im einstelligen Watt-Bereich voll ausnutzen muss man einfach auf die spezifische Hardware hin optimieren Will man das nicht muss man mit einem deutlich höheren Power-Budget und allen daraus resultierenden Konsequenzen leben So bedeutet eine erhöhte Leistungsaufnahme nicht nur mehr Aufwand in der Stromversorgung wie größere Akkus sondern auch mehr Abwärme die aus dem System geführt werden muss Dies ist meist mit einem erhöhten mechanischen Aufwand verbunden der nicht nur häufig das äußere Geräte-Design beeinflusst z B Lüftungsöffnungen und Staubfilter sondern durchaus auch einen deutlichen Mehraufwand in der Geräteendmontage bedeutet Die Skalierungsmöglichkeiten anwendungsspezifischer Prozessoren beschränken sich damit praktisch auf die engsten Mitglieder einer Bausteinfamilie um aufwändige Software-Anpassungen zu vermeiden Es ist daher nicht verwunderlich dass die Halbleiterhersteller eine recht hohe Granularität für »ein Modell« anbieten So haben Kunden oftmals die Wahl wie viele Haupt-Cores sie haben wollen welche Beschleuniger onchip sein sollen und ob eine Kryptographie-Engine die Verschlüsselung übernehmen kann Modulhersteller nutzen diese Vielfalt und ermöglichen so den Modulen über einen weiten Leistungsbereich zu skalieren ohne dass es Veränderungen an den Träger-Boards bedarf Selbst wenn man glaubt mit der Performance eines speziellen Bausteins auszukommen sollte man trotzdem nicht die Skalierbarkeit aus den Augen verlieren So könnten beispielsweise gesetzliche Regularien einen Mehraufwand bedeuten der sich mit dem ursprünglichen Baustein nicht mehr stemmen lässt – dann ist es gut wenn man einfach die kompatible »Nummer größer« vom Modul nehmen kann Die Systementwicklung im Embedded-Umfeld kennt viele Fallstricke und Herausforderungen die man mit Prozessor-Modulen elegant und kosteneffektiv vermeiden kann Sie geben Planungssicherheit und beschleunigen den Entwicklungsprozess Ob man dabei auf einen Standard oder eine proprietäre Lösung setzt hängt stark von der Anwendung ab und sollte deshalb undogmatisch angegangen werden – will man die optimale Performance aus den für die Anwendung qualifiziertesten Prozessoren herausholen darf man sich proprietären Modulen nicht verschließen »Drum prüfe wer sich ewig bindet « empfahl schon Friedrich Schiller » …der Wahn ist kurz die Reu ist lang« – schöner wurde das Evaluieren nie beschrieben und dessen langfristige Bedeutung – auch für den Embedded-Bereich ak ■ Starterkits wie das STKxCU1 mit dem TQMxCU1-HPCM erleichtern nicht nur die Evaluation von Embedded-Modulen sie können auch die Vorlage für eigene Träger-Boards sein