Berechenbare Kontinuität: Gestern – Heute – und in der Zukunft

phyFLEX® ist die strategische Erweiterung von Phytec's Modulkonzept

Mix aus Skalierbarkeit und individueller Controllerfunktionalität

Auf Grund moderner Controller haben sich die relevanten Schnittstellen für flexible Konnektivität weiterentwickelt. Die Controller sind höher integriert und bieten mehr Schnittstellen an. Viele moderne Controller beinhalten heute PCI-Express. Deshalb wurde bei der phyFLEX®-Familie der definierte Stecker um PCI-Express sowie um eine zweite serielle Schnittstelle, SATA, USB 3.0 erweitert.
phyFLEX® beantwortet die Nachfrage nach weiteren Schnittstellen mit zwei zusätzlichen, optionalen Steckerleisten und schafft damit bei Bedarf eine ähnlich hohe Controllernähe wie phyCORE®, allerdings auf Schnittstellenebene.

Die Herausforderung

Leistungsfähige, intelligente Geräte enthalten zur Datenverarbeitung Prozessoren oder Mikrocontroller. Das Hardware-Design rund um diese Mikrocontroller wird immer komplexer. Die Entwicklungszyklen werden kürzer, die Zeitspanne für echte Neuentwicklungen immer kleiner. Der Druck auf Entwicklungsabteilungen wächst. Die Leistungsfähigkeit der Mikrocontroller steigt und damit tauchen neue Herausforderungen auf. Der Wunsch nach Update-Möglichkeiten und Skalierbarkeit wächst, um bestehende Anwendungen mit leistungsfähigeren Controllern fit für die Gegenwart und die Zukunft zu machen. Dadurch sind aufwändige Produkte länger markt- und wettbewerbsfähig.

Hardware

Hardwareseitig werden die Layouts komplexer, denn mit höher integrierten Funktionen steigt auch die Zahl der Anschlüsse. Layouts für BGA-Gehäuse (Ball Grid Array) sind keinesfalls trivial, betrachtet man alleine die BGA Pad- und Pin-Entflechtungs-Vias. Schnelle Signale brauchen Impedanz-kontrolliertes und HF-taugliches Routing, möglicherweise einen Längenabgleich sowie angepasste Leitungsabschlüsse. Der Anschluss von unterschiedlichen Display-Typen und ihrer Ansteuerung sind genauso zu berücksichtigen wie präzise Timings, Spannungssequenzing oder komplexe Clocks.

Software

Softwareseitig sind die neuen Funktionen oder Kommunikationskanäle zu konfigurieren, anzusprechen und in das Betriebssystem einzubinden. Hierzu sind Treiber für die jeweiligen Funktionen nötig. Die Applikationssoftware muss unter dem Betriebssystem zum Laufen gebracht werden und entsprechende Boot-Szenarien konfiguriert werden. Die komplexen Strukturen von Controllerdesigns enthalten beliebig viele Möglichkeiten um Fehler einzubauen.

phyFLEX® – Embedded. plus

Trägt das Mikrocontrollerdesign zum Mehrwert einer Produktentwicklung bei?

Die Attraktivität eines Gerätes liegt in seinen individuellen Funktionen, den Schnittstellen und der Applikationssoftware. Das eigentliche Mikrocontrollerdesign hingegen trägt selbst kaum zum Mehrwert bei, es muss einfach nur funktionieren. Anforderungen der Applikation und Eigenschaften eines Controllers müssen zueinander passen. Den Entwickler eines Gerätes interessieren die Möglichkeiten des Mikrocontrollers wie I/Os, verfügbare Schnittstellen und interne Funktionen. Supportbaugruppen, also Flash-Speicher, RAM oder Spannungsversorgung, sind hingegen notwendiges Pflichtprogramm. Der Einsatz von Mikrocontroller-Modulen oder SOMs (System-on-Modul) schafft interne Ressourcen für eine Fokussierung auf den jeweiligen Produktmehrwert bei gleichzeitig hoher Designfreiheit.

1 + 1 + 1 = phyFLEX®

Die phyFLEX® sieht drei Steckverbinder vom Modul zur Basisplatine vor. Je nach Einsatzgebiet kann nur einer (2 oder alle 3) genutzt werden.

Steckverbinder 1 (Das MUSS an Signalen, standardisiert)

Auf diesem Steckverbinder sind alle Signale untergebracht, die bei allen phyFLEX®' unterstützt werden.

Steckverbinder 2 (Wenn es der Controller bietet, standardisiert)

Die Signale auf diesem Steckverbinder sind ebenfalls standardisiert; sie werden aber nur zur Verfügung gestellt, wenn der jeweilige Controller diese Schnittstellen bietet.

Steckverbinder 3 (Macht die phyCARD® zum phyCORE®)

Hier werden all die Spezialitäten eines Controllers zur möglichen Nutzung zur Verfügung gestellt.

Pinbelegung

Nach wie vor liegen auf der ersten Steckerleiste definierte und garantierte Schnittstellen. Einzige Ausnahme ist PCI-Express. Abhängig davon, ob der Controller PCI-Express zur Verfügung stellt, wird diese Funktion unterstützt. Kostensensitive Applikationen können damit auf Module mit sehr preiswerten Controllern zugreifen, die keine PCIExpress Schnittstelle enthalten. Ein Nachbau dieser Schnittstelle ist aus Performancegründen nicht sinnvoll. Der Unterschied zur phyCARD® liegt in der höheren Flexibilität. phyCARD® bedeutet 100-prozentige Kompatibilität. Bei der Steckerdefinition der phyCARD® wurde deshalb bewusst auf bestimmte Schnittstellen wie CAN verzichtet, auch wenn sie vom Markt gefordert wurden.
Ein weiteres, noch relativ allgemeines Schnittstellen-Subset steht auf einem zweiten Stecker an definierter Stelle zur Verfügung. Auf dem dritten Stecker sind alle restlichen Funktionen des jeweiligen Controllers untergebracht. Der Kunde entscheidet mit dem Einsatz der verschiedenen Steckerleisten über das Maß der Skalierbarkeit versus Controllerabhängigkeit. phyFLEX® macht ein individuelles Abwägen von garantierter Skalierbarkeit und individueller Nutzung der spezifischen Embedded Eigenschaften des verwendeten Controllers möglich.