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Hardwarenahe Software Anforderung – Entwurf – Programmierung – Test – Wartung

Hardwarenahe Software - Tieto Germany · Als hardwarenahe Software werden im Allgemeinen diejenigen Software-Schichten zusammengefasst, die als Bindeglieder zwischen der Hardware

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Hardwarenahe SoftwareAnforderung – Entwurf – Programmierung – Test – Wartung

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Als hardwarenahe Software werden im Allgemeinen diejenigen Software-Schichten zusammengefasst, die als Bindeglieder zwischen der Hardware eines Embedded Systems (Board, FPGA/ASIC, Prozessor) und der darauf aufsetzenden Middleware sowie den Software-Applikationen fungieren. Die hardwarenahe Software umfasstsomit die Bereiche Hardware- und Geräte-Treiber, Board Support Packages, Proto-koll-Stacks und Betriebssysteme.

Für die Gesamtfunktionalität eines Embedded Systems ist die optimale Abstimmung der ersten Software-Schichten auf die darunterliegende Hardware unabdingbar.Dadurch werden wesentliche Parameter eines Embedded Systems wieHochlaufzeit, Systemperformance, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeitbestimmt.

Wir unterstützen Sie mit:Gerne übernehmen wir eine Auftragsentwicklung als Turnkey-Projekt oder unterstützen Ihr Team bei Ressourcen-Engpässen bzw. Spezial-aufgaben in folgenden Bereichen der hardwarenahen Software:

• Funktionsdefinition und Entwurf der Systemarchitektur

• Software und Firmware für hohe Zuverlässigkeit/Verfügbarkeit

• Board Support Packages und EmbeddedBetriebssysteme

• Realisierung von Gerätetreibern

• Implementierung von Protokollen, Stacks undSchnittstellen

• Wartung und Fehlerbehebung

Funktionsdefinition und Entwurf der SystemarchitekturEine wesentliche Herausforderung bei der Entwicklung eines Embedded Systems besteht darin,auf Basis der Produktanforderungen das System zu optimieren hinsichtlich der

• Kosten

• Funktionalität und Performance

• Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit

• Skalierbarkeit und Wartbarkeit

Ein integrativer Hardware/Firmware-Entwurf mit Festlegung eines effizienten und optimalenHardware/Firmware-Splits ist hierfür unabdingbare Voraussetzung. Konkret bedeutet dies eine sehrenge Zusammenarbeit von Hardware- und Firmware-Entwicklern, vor allem während der ProjektphasenAnforderungsermittlung und Entwurf.

Tieto Embedded Systems

Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und funktionelle SicherheitFür sichere Systeme zum Schutz von Mensch und Umwelt sind hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit Grundvoraus- setzungen. Beide werden im Wesentlichen durch folgende Merkmale bestimmt:

• Vorhandene Redundanzen

• Funktionen zur Erkennung von Fehlern

• Funktionen zur Neutralisierung von Fehlern

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Wartung und FehlerbehebungWir haben umfangreiche Erfahrung mit der Wartung komplexer Software-Produkte auch auf verteilten Plattformen. Dazu ge-hören die Erkennung von Fehlern, die Sicherung von aussagekräftigen Indizien und eine angemessene Systemreaktion, z.B. die automatische Umkonfiguration eines Systems bei hohen Verfügbarkeitsanforderungen. Dies ermöglicht einen zuverlässigen Betrieb, bei dem auftretende Fehler in Hardware oder Software während Tests und im Feldeinsatz schnell lokalisiert und besei-tigt werden können.

In einem Embedded System ist die Beobachtbarkeit von Hardware und Software ein wichtiger Faktor für kurze Testzeiten und gute Wartbarkeit. Ein Systemdesign muss die effiziente Nutzung von Debugger, Protokollanalyzer und Hardware-Tracer berück-sichtigen.

Protokolle, Stacks und KommunikationEine zuverlässige Kommunikation über Schnittstellen setzt Protokolle voraus, welche die definierten Funktionen der jeweiligen Kommunikationsschicht be-inhalten. In einer Software werden diese Funktionen in sogenannten Protokoll-Stacks implementiert, d.h. mehrere Kommunikationsschichten werden in ei-nem Software-Paket zusammengefasst.

Unsere Erfahrungen decken Schnittstellen in einer Vielzahl von Anwendungs-bereichen (z.B. Telekommunikation, Industrieelektronik, Medizintechnik) und Protokollstandards (z.B. PCI, CAN, USB, I2C, SPI) ab.Neben der weit verbreiteten Internet Protocol Suite TCP/IP (z.B. LAN, WLAN) runden Ethernetlösungen für den Industriebereich unser Portfolio ab.

Entwicklung von GerätetreibernGerätetreiber stellen das Bindeglied zwischen der Hardware und dem Betriebssystem bzw. den Applikationen dar. Das Treiber-design bestimmt wesentlich die Performance eines Gesamtsystems. So kann es nötig sein, den performancekritischen Teil eines Treibers in Assembler zu programmieren, um die Anforderungen zu Antwortzeiten oder Datendurchsatz zu erfüllen. Eine Vielzahl bereits implementierter Embedded Systeme ist die Grundlage unseres breiten Erfahrungsschatzes bei der Treiberent-wicklung.

Auf Basis gängiger Programmiersprachen (z.B. C, C++, Java, Assembler) und mit modernen Software-Entwurfsmethoden wie z.B. UML entstehen Treiberprogramme für unterschiedlichste Geräte (z.B. I/O-Schnittstellen, FPGAs, Speicher), Sensoren und Aktoren (zum Beispiel für Temperatur, Druck, Lichtrelais, Ventile, Motoren), für eine große Anzahl von Betriebssystemen.

Unser Team entwickelt

und adaptiert seit mehr

als 15 Jahren hardware-

nahe Software für unter-

schiedliche Embedded

Systeme.

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Board Support Packages und Embedded Betriebs-systemeDas Board Support Package (BSP) adaptiert eine Softwareumgebung auf ein spezifisches Embedded System. Über den Bootloader im BSP werden die Gerätetreiber geladen und das Betriebssystem gestartet.

Unsere BSP-Erfahrungen bezüglich Prozessortechnologien erstrecken sich über eine Vielzahl von CISC und RISC sowie Single- und Multi-Core Pro-zessorfamilien wie z.B. PowerPC, MIPS und ARM, Intel 8051 / x86, Moto-rola 68k, Infineon C16x. Die Auswahl des richtigen Betriebssystems für Ihr Embedded System hängt von vielen Faktoren ab. Wir haben Erfahrung in der Adaption von verbreiteten Betriebssystemen(z.B. VxWorks, Linux, QNX, Win-CE) auf Embedded Systemplattformen und stehen Ihnen deshalb auch als unabhängiger und kompetenter Berater für die Auswahl des passenden Betriebssystems für Ihre Embedded Plattform zur Verfügung.

Die von uns entwickelten Systeme weisen eine Verfügbarkeit von bis zu 99,999% auf. Hierfür werden Software und Firmware auf die durch die Hardware bereitgestellten Architekturkomponenten (Redundanzen, Fehlererkennungseinrichtungen, Ein-richtungen zur Hardware-Diagnose und Umkonfiguration von Komponenten) exakt abgestimmt. Sicherheitsrelevante Soft-ware entwickeln wir dabei nach dem jeweils geforderten Industriestandard (z.B. nach IEC 62304 für Medizingerätesoftware) und tragen so zu einem sicheren Gesamtsystem bei.

Unser systemübergreifender Entwicklungsansatz sorgt für ein optimales Zusammenspiel zwischen den ersten Softwareschichten und der Hard-ware. So sichern wir die Gesamtfunktionalität Ihrer Embedded Systeme.

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er Stand: Januar 2012

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