April 2019
Eingebettete Systeme (embedded Systems)
29/04/19 14:37 Filed in: Manseder IT e.U. | AI
Kritische eingebettete Systeme sind das Zentrum des Militärs, des Eisenbahnverkehrs, der medizinischen
Weltraumforschung, Luftfahrt und viele andere Branchen. Aber wie genau ist ein kritisches eingebettetes System definiert und warum ist die Definition wichtig?
Wie Sie vielleicht erkannt haben, werden Computer in vielen Dingen verwendet, die vor wenigen Jahren noch nicht für möglich gehalten wurden. Diese Computer sind in die Geräte eingebettet und geben ihnen Intelligenz, die die Funktionalität verbessert. Diese intelligenten Geräte können mehr und schneller als je zuvor. Es sind jedoch nicht alle eingebetteten Computer gleich. Einige haben mehr Anforderungen als andere. Viele dieser Systeme müssen in vielen Dimensionen in der Lage sein: zuverlässig, unterstützbar, konfigurierbar, zuverlässig, wartungsfähig und diese Systeme müssen einwandfrei funktionieren, um Leben, Eigentum, Ausrüstung und die Umwelt zu schützen.
Der Begriff „Embedded Computer“ ist ohne eine allgemein akzeptierte Definition sehr weit gefasst, sodass unklar ist, was impliziert wird. Die Forschung begann mit dem Verständnis der Definition lebens- oder sicherheitskritischer Systeme. Von dort aus wurde der Begriff "kritische eingebettete Systeme" gewählt, aber die Herausforderung bestand darin, diesen Begriff klar zu definieren und das Beschriebene zu beschreiben.
Nach mehrwöchigen Diskussionen wurden kritische eingebettete Systeme definiert als: lebenswichtige oder sicherheitskritische Systeme, bei denen ein Ausfall oder eine Fehlfunktion zu Folgendem führen kann:
Schwerwiegende Personenschäden oder - Verlust oder schwere Schäden an Geräten oder - Umweltschäden - Die Definitionen für lebenskritisch oder sicherheitskritisch wurden eingehalten, mit der Ausnahme, dass die Definitionen auf hochleistungsfähige verteilte Computersysteme beschränkt sind,
Verwalten von E / A mit hoher Bandbreite - Echtzeitverarbeitung - Ray Alderman, Executive Director von VITA, beschrieb mehrere Anforderungen, die ein kritisches Embedded-System erfüllen muss, um in diese Beschreibung zu passen. Dies sind Systeme, die in rauen Umgebungen überleben müssen: starke Stöße und Vibrationen, extreme Temperaturen von niedrig bis hoch und Verunreinigungen durch Staub, Schmutz, Öl, Salznebel, ätzende Gase und viele andere Verunreinigungen.
Die Platinen und Boxen in kritischen eingebetteten Systemen müssen für Anwendungen mit langer Lebensdauer ausgelegt sein. Dies sind Systeme, die oftmals jahrelang nicht ersetzt oder aktualisiert werden. Sie werden nicht wie Computer und Konsumgüter alle paar Monate veraltet. Das Revisionsmanagement ist äußerst wichtig für einen Produktlebenszyklus, der nicht von einer Produktionspartie zur nächsten abweichen kann. Daher können sie keine Komponenten oder Software verwenden, die sich alle paar Monate ständig ändern. Laut Alderman können sie nicht als kritische eingebettete Systeme bezeichnet werden.
Kritische eingebettete Systeme werden mit Zuverlässigkeit als primäre Designanforderung entwickelt. Sie erreichen das gewünschte Maß an Zuverlässigkeit und Mean Time Between Failures durch Redundanz, anstatt Hot-Swapping oder Live-Insertion von Blades. Risiken werden in der Regel mit den Methoden und Werkzeugen sicherheitstechnischer Verfahren gemanagt. Ein lebenswichtiges System verliert weniger als ein Leben pro Milliarde Betriebsstunden.
Weltraumforschung, Luftfahrt und viele andere Branchen. Aber wie genau ist ein kritisches eingebettetes System definiert und warum ist die Definition wichtig?
Wie Sie vielleicht erkannt haben, werden Computer in vielen Dingen verwendet, die vor wenigen Jahren noch nicht für möglich gehalten wurden. Diese Computer sind in die Geräte eingebettet und geben ihnen Intelligenz, die die Funktionalität verbessert. Diese intelligenten Geräte können mehr und schneller als je zuvor. Es sind jedoch nicht alle eingebetteten Computer gleich. Einige haben mehr Anforderungen als andere. Viele dieser Systeme müssen in vielen Dimensionen in der Lage sein: zuverlässig, unterstützbar, konfigurierbar, zuverlässig, wartungsfähig und diese Systeme müssen einwandfrei funktionieren, um Leben, Eigentum, Ausrüstung und die Umwelt zu schützen.
Der Begriff „Embedded Computer“ ist ohne eine allgemein akzeptierte Definition sehr weit gefasst, sodass unklar ist, was impliziert wird. Die Forschung begann mit dem Verständnis der Definition lebens- oder sicherheitskritischer Systeme. Von dort aus wurde der Begriff "kritische eingebettete Systeme" gewählt, aber die Herausforderung bestand darin, diesen Begriff klar zu definieren und das Beschriebene zu beschreiben.
Nach mehrwöchigen Diskussionen wurden kritische eingebettete Systeme definiert als: lebenswichtige oder sicherheitskritische Systeme, bei denen ein Ausfall oder eine Fehlfunktion zu Folgendem führen kann:
Schwerwiegende Personenschäden oder - Verlust oder schwere Schäden an Geräten oder - Umweltschäden - Die Definitionen für lebenskritisch oder sicherheitskritisch wurden eingehalten, mit der Ausnahme, dass die Definitionen auf hochleistungsfähige verteilte Computersysteme beschränkt sind,
Verwalten von E / A mit hoher Bandbreite - Echtzeitverarbeitung - Ray Alderman, Executive Director von VITA, beschrieb mehrere Anforderungen, die ein kritisches Embedded-System erfüllen muss, um in diese Beschreibung zu passen. Dies sind Systeme, die in rauen Umgebungen überleben müssen: starke Stöße und Vibrationen, extreme Temperaturen von niedrig bis hoch und Verunreinigungen durch Staub, Schmutz, Öl, Salznebel, ätzende Gase und viele andere Verunreinigungen.
Die Platinen und Boxen in kritischen eingebetteten Systemen müssen für Anwendungen mit langer Lebensdauer ausgelegt sein. Dies sind Systeme, die oftmals jahrelang nicht ersetzt oder aktualisiert werden. Sie werden nicht wie Computer und Konsumgüter alle paar Monate veraltet. Das Revisionsmanagement ist äußerst wichtig für einen Produktlebenszyklus, der nicht von einer Produktionspartie zur nächsten abweichen kann. Daher können sie keine Komponenten oder Software verwenden, die sich alle paar Monate ständig ändern. Laut Alderman können sie nicht als kritische eingebettete Systeme bezeichnet werden.
Kritische eingebettete Systeme werden mit Zuverlässigkeit als primäre Designanforderung entwickelt. Sie erreichen das gewünschte Maß an Zuverlässigkeit und Mean Time Between Failures durch Redundanz, anstatt Hot-Swapping oder Live-Insertion von Blades. Risiken werden in der Regel mit den Methoden und Werkzeugen sicherheitstechnischer Verfahren gemanagt. Ein lebenswichtiges System verliert weniger als ein Leben pro Milliarde Betriebsstunden.
Entwurf Leiterplatten (PCB)
05/04/19 12:50 Filed in: Manseder IT e.U. | AI
Digitales und analoges Design - Embedded System Design -
PCB Design and Layout - PCB Manufacturing - PCB Cloning / Reverse Engineering - Beispiel für das Design einer Leiterplatte - Was ist eine Leiterplatte?
Eine Leiterplatte oder PCB ist eine Platte oder Platine, die zum Platzieren der verschiedenen Elemente verwendet wird, die einem elektrischen Schaltkreis entsprechen, der die elektrischen Verbindungen zwischen ihnen enthält.
Die einfachsten Leiterplatten sind solche, die Kupferbahnen oder -verbindungen nur auf einer ihrer Oberflächen enthalten. Diese Arten von Leiterplatten sind als 1-Schicht-Leiterplatte oder 1-Schicht-Leiterplatte bekannt.
Die heute gebräuchlichsten Leiterplatten bestehen aus zwei Schichten, das heißt, Sie finden auf beiden Oberflächen der Leiterplatte Interconnects. Abhängig von der physischen Komplexität des Designs (PCB-Layout) können die Platinen jedoch aus 8 oder mehr Schichten hergestellt werden.
Für die Montage der elektrischen Komponenten auf den Leiterplatten ist ein Montageprozess erforderlich. Dieser Prozess kann von Hand oder durch spezielle Maschinen durchgeführt werden. Der Montageprozess erfordert die Verwendung von Lot, um die Komponenten auf der Platine zu platzieren. Um zu vermeiden oder zu verhindern, dass das Lot zwei Bahnen aus verschiedenen Netzen versehentlich kurzschließt, bringen Leiterplattenhersteller auf beiden Oberflächen der Platine eine Oberflächenbeschichtung oder einen Lack namens Lötmaske auf. Die häufigste Farbe von Lötstiften in Leiterplatten ist Grün, gefolgt von Rot und Blau.
In der EDA-Software (Electronic Design Automation) gibt es im Allgemeinen eine Regel, die mit der Erweiterung der Lötmaske zusammenhängt. Diese Regel gibt den Abstand an, der zwischen den Pads und den Grenzen der Lötmaske besteht. Dieses Konzept ist in Abbildung 2 (a) dargestellt.
Siebdruck oder Überlagerung - Siebdruck ist der Prozess, bei dem der Hersteller Informationen auf die Lötmaske druckt, die die Montage, Überprüfung und Reparatur erleichtern. Im Allgemeinen wird der Siebdruck zur Anzeige von Testpunkten sowie der Position, Ausrichtung und Referenz der elektronischen Komponenten, die Teil der Schaltung sind, gedruckt. Es kann auch für alle Zwecke verwendet werden, die der Designer benötigt, z. B. den Firmennamen, Konfigurationsanweisungen (diese wurden häufig in alten PC-Motherboards verwendet) usw. Der Siebdruck kann auf beide Oberflächen der Platine gedruckt werden. Auch der Begriff Siebdruck wird als Overlay bezeichnet. Fig. 2 zeigt einen Bereich einer Schaltung, wobei alle in Weiß hergestellten Drucke dem Siebdruck entsprechen.
Wie bereits zu Beginn dieses Artikels erwähnt, können die Leiterplatten aus mehreren Schichten bestehen. Wenn eine Leiterplatte mit Hilfe einer EDA-Software entworfen wird, werden oft mehrere Schichten angegeben, die nicht unbedingt leitendem Material (Kupfer) entsprechen. Zum Beispiel sind der Siebdruck und die Lötmaske nicht leitende Schichten. Das Vorhandensein leitfähiger und nicht leitfähiger Schichten kann zu Verwirrung führen, da Hersteller den Begriff Schicht verwenden, wenn sie sich nur auf die leitfähigen Schichten beziehen.
PCB Design and Layout - PCB Manufacturing - PCB Cloning / Reverse Engineering - Beispiel für das Design einer Leiterplatte - Was ist eine Leiterplatte?
Eine Leiterplatte oder PCB ist eine Platte oder Platine, die zum Platzieren der verschiedenen Elemente verwendet wird, die einem elektrischen Schaltkreis entsprechen, der die elektrischen Verbindungen zwischen ihnen enthält.
Die einfachsten Leiterplatten sind solche, die Kupferbahnen oder -verbindungen nur auf einer ihrer Oberflächen enthalten. Diese Arten von Leiterplatten sind als 1-Schicht-Leiterplatte oder 1-Schicht-Leiterplatte bekannt.
Die heute gebräuchlichsten Leiterplatten bestehen aus zwei Schichten, das heißt, Sie finden auf beiden Oberflächen der Leiterplatte Interconnects. Abhängig von der physischen Komplexität des Designs (PCB-Layout) können die Platinen jedoch aus 8 oder mehr Schichten hergestellt werden.
Für die Montage der elektrischen Komponenten auf den Leiterplatten ist ein Montageprozess erforderlich. Dieser Prozess kann von Hand oder durch spezielle Maschinen durchgeführt werden. Der Montageprozess erfordert die Verwendung von Lot, um die Komponenten auf der Platine zu platzieren. Um zu vermeiden oder zu verhindern, dass das Lot zwei Bahnen aus verschiedenen Netzen versehentlich kurzschließt, bringen Leiterplattenhersteller auf beiden Oberflächen der Platine eine Oberflächenbeschichtung oder einen Lack namens Lötmaske auf. Die häufigste Farbe von Lötstiften in Leiterplatten ist Grün, gefolgt von Rot und Blau.
In der EDA-Software (Electronic Design Automation) gibt es im Allgemeinen eine Regel, die mit der Erweiterung der Lötmaske zusammenhängt. Diese Regel gibt den Abstand an, der zwischen den Pads und den Grenzen der Lötmaske besteht. Dieses Konzept ist in Abbildung 2 (a) dargestellt.
Siebdruck oder Überlagerung - Siebdruck ist der Prozess, bei dem der Hersteller Informationen auf die Lötmaske druckt, die die Montage, Überprüfung und Reparatur erleichtern. Im Allgemeinen wird der Siebdruck zur Anzeige von Testpunkten sowie der Position, Ausrichtung und Referenz der elektronischen Komponenten, die Teil der Schaltung sind, gedruckt. Es kann auch für alle Zwecke verwendet werden, die der Designer benötigt, z. B. den Firmennamen, Konfigurationsanweisungen (diese wurden häufig in alten PC-Motherboards verwendet) usw. Der Siebdruck kann auf beide Oberflächen der Platine gedruckt werden. Auch der Begriff Siebdruck wird als Overlay bezeichnet. Fig. 2 zeigt einen Bereich einer Schaltung, wobei alle in Weiß hergestellten Drucke dem Siebdruck entsprechen.
Wie bereits zu Beginn dieses Artikels erwähnt, können die Leiterplatten aus mehreren Schichten bestehen. Wenn eine Leiterplatte mit Hilfe einer EDA-Software entworfen wird, werden oft mehrere Schichten angegeben, die nicht unbedingt leitendem Material (Kupfer) entsprechen. Zum Beispiel sind der Siebdruck und die Lötmaske nicht leitende Schichten. Das Vorhandensein leitfähiger und nicht leitfähiger Schichten kann zu Verwirrung führen, da Hersteller den Begriff Schicht verwenden, wenn sie sich nur auf die leitfähigen Schichten beziehen.