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Einfache RISC-Entwicklung!

Vision Systems stellt die OpenNetCom Familie vor - einfach programmierbare RISC-Plattformen mit µC-Linux

 
 
Anwendungsbeispiel:
Replacement Solutions
Unsere Produkte:
OpenNetCom 123
OpenNetCom 423
OpenNetCom 823

 

März 01, 2007    In Anwendungen unter dem Namen "Embedded" werden heute sehr häufig RISC-Prozessoren eingesetzt. Der Grund dafür ist weniger die Entscheidung für die Prozessorarchitektur, die natürlich Schnelligkeit, vor allem aber kurze Reaktionszeiten bietet. Vielmehr werden RISC-Prozessoren wie die ARM-Familie in einer deutlich breiteren Vielfalt angeboten als z.B. x86er Prozessoren. Sucht man bei der Entwicklung kleiner, stromsparender embedded Systeme nach "Single-Chip"-Lösungen, die zusätzlich zur CPU auch wesentliche Komponenten der Rechnerperipherie auf einem Chip vereinigen, wird man am ehesten bei Prozessoren mit RISC-Kern fündig. Darum werden sie in einer unübersehbaren Vielfalt in "embedded"-Anwendungen eingesetzt: z.B. in Print-Servern, Routern, usw.

 

Allerdings ist der Einsatz in Einzelapplikationen und kleinen Stückzahlen schwierig, weil für die Hardware speziell angepasste Software entwickelt werden muss. Als Grundlage kann der Entwickler z.B. auf Linux und dessen GNU-Compiler zurückgreifen. Es bleibt aber u.U. noch ein erheblicher Entwicklungsaufwand: z.B. die Anpassung eines Bootloaders, außerdem Treibermodule für die Hardware-Peripherie.

 

An dieser Stelle könnte eine neue Produktfamilie der Firma VS Vision Systems interessant werden, die kompakte und preiswerte Maschinen auf der Basis des ARM9-Mikroprozessors mit einer offenen Linux-Distribution ausstattet. Ein angepasster Bootloader, sowie Module für vorhandene Hardware sind bereits integriert, so dass lediglich die User-Applikation kompiliert und konfiguriert werden muss. Dadurch wird die Anwendungsentwicklung deutlich einfacher - neue Produkte können so in kleinen Stückzahlen entwickelt, getestet und mit geringen Kosten in kurzer Zeit marktreif gemacht werden.

 

VS Vision Systems GmbH setzt die ARM-Prozessoren (ARM7, ARM9) seit langem für die "NetCom" Serial-Device-Server ein (NetCom Lite Series und NetCom Pro Series), die über LAN oder WLAN eine Anzahl von seriellen Schnittstellen (1x, 4x, 8x, 16x) im Netz bereit stellen. Die Firmware und zugehörigen Treiber ermöglichen "lokalen" Zugriff auf die seriellen Schnittstellen, auch wenn sich der tatsächliche NetCom weit entfernt befindet, durch Internet und lokale Netze mit dem Host verbunden. Über OpenVPN-Tunnel kann der Datenverkehr verschlüsselt übertragen werden, ohne dass die Applikation belastet wird.

 

Die NetCom-Familie wird von VS Vision Systems jetzt auch in der Version als frei programmierbare OpenNetCom angeboten. Damit erhalten Produktentwickler eine RISC-Hardwareplattform mit 166MHz ARM9 CPU, 16MB SDRAM und 2MB Flash. Kommunikation ist möglich über 100MBit LAN und 802.11b/g WLAN, sowie einer variablen Anzahl (1x, 4x, 8x) von seriellen Schnittstellen mit 16C950 UART (128Byte FIFO), die einzeln zwischen RS232 und RS422/RS485 umschaltbar sind. Intern sind außerdem für Benutzer drei frei programmierbare GPIO Anschlüsse zu verwenden.

 

Das Betriebssystem des frei programmierbaren OpenNetCom basiert auf μCLinux - es entstehen also keine Lizenzkosten dafür  Der grundlegende Kernel von μCLinux  ist besonders für den Einsatz in embedded Architekturen angepasst. Außerdem enthält dieses Linux-Betriebssystem viele kleine Tools für die meisten standardisierten Aufgaben, die ein Benutzer ausführen möchte (Netzwerk, serielle Kommunikation, Dateisystem, usw.).

 

Eigene Applikationen für den OpenNetCom können auf jedem Computer entwickelt und dort per GNU Cross-Compiler für die ARM-Plattform kompiliert werden. Das ausführbare Programm kann anschließend einfach per FTP übertragen und auf dem OpenNetCom unter Linux gestartet werden. Außerdem kann natürlich auch der Kernel selbst neu kompiliert und auf den OpenNetCom übertragen werden. Debuggen ist mit gdbserver von einem externem Rechner möglich, ebenso das Debuggen des Kernel selbst mittels kgdb, für das allerdings der Konsolen-Port auf dem Service-Board des OpenNetCom benötigt wird.. Für Test und Entwicklung stellt das Service-Board noch JTAG und 3 Test-LEDs bereit.

 

Die Treiber für besondere Hardware des OpenNetCom sind bereits im vorinstallierten Betriebssystem integriert. Sie stellen ihre Funktionen den Benutzer-Applikationen sowohl über das proc-Dateisystem als auch über entsprechende ioctls zur Verfügung.

 

Auf dem 2MB Flash des OpenNetCom werden Dateisysteme verwendet, die auf die besonderen Anforderungen eines kleinen embedded Systems abgestimmt sind:

  • RedBoot enthält den Code des Bootstrap-Loaders. Diese Partition ist per Hardware schreibgeschützt, so dass der OpenNetCom immer wieder in den Auslieferungszustand versetzt werden kann.
     
  • CramFS ist ein komprimierendes Dateisystem für das Betriebssystem.
     
  • JFFS2 ist ein ebenfalls komprimierendes Journaling Flash File Dateisystem für die Konfigurationsdaten und Benutzerapplikationen.

Weil das Betriebssystem des OpenNetCom auf Linux beruht, haben Entwickler für ihre besonderen Aufgaben Zugriff auf ein unerschöpfliches Reservoir von Programmen und Tools. Als Beispiel ist es sehr einfach, OpenNetCom als Backup Router zu konfigurieren, indem ein LAN (oder WLAN) über serielles Modem oder ISDN mit dem ISP verbunden wird. Die sehr schnellen seriellen Schnittstellen erlauben für den Datentransport sogar Multilink PPP Verbindungen (Kanalbündelung). Besonders bietet sich der Einsatz bei zeitkritischen Aufgaben in den Bereichen Gebäudeautomatisierung, industrielle Automatisierung usw. an: Hier können die von Sensoren gelesenen Daten direkt in der reaktionsschnellen RISC-CPU des frei programmierbaren OpenNetCom verarbeitet und entsprechender Output für Aktoren erzeugt werden. Das langsame Ethernet wird lediglich für Monitoring und Konfiguration verwendet.

 
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