Insbesondere im Bereich des Embedded–Engineering wird vielfach zwischen Hardware–Development und Software–Design unterschieden. Diese Trennung impliziert oft, dass mindestens zwei Abteilungen an einer Entwicklung beteiligt sind. Der damit verbundene Koordinationsaufwand ist mitunter immens.

Die IBW GmbH bietet komplette Entwicklungen in diesem Bereich aus einer Hand an. Wir trennen nicht zwischen Hardware–Development und Software–Design, sondern betrachten die Entwicklung als einen ganzheitlichen Prozeß. Unsere Hardware–Entwickler bringen neben ausgezeichneten Expertiesen im Bereich der Hardware–Entwicklung auch umfangreiche Kenntnisse im Bereich des Software–Designs mit. Umgekehrt verfügen unsere Software–Designer über umfangreiche Hardware–Kenntnisse. Nicht selten wird ein Projekt, in dem es um die Entwicklung einer elektronischen Baugruppe inkl. Erstellung der Betriebs–Software geht, von nur einem Ingenieur begleitet.

Grundsätzlich können wir jeden beliebigen µController programmieren. Seit 2008 konnten wir ein umfangreiches Fachwissen bzgl. der Programmierung der folgenden µController–Familien aufbauen: ATTINY, ATMEGA, ATXMEGA, ATSAM D1X/D2X, PIC, MSP430, STM32, Broadcom SoC, Infineon, Renesas R–Car, Motorola MC68HCx.

Ein wesentlicher Aspekt beim Embedded–Engineering ist die Anbindung der Sensorik und Akuatorik. Im einfachsten Fall werden Sensoren oder Aktoren über einen GPIO eines µControllers angebunden. Dies ist bspw. bei Tastern oder Schaltern (Sensorik) bzw. bei Relais (Aktoren) der Fall. Sind analoge Sensorwerte zu verarbeiten oder analoge Aktoren (bspw. digitale Potentiometer) zu steuern, kommen ADCs bzw. DACs zum Einsatz. Wenn die Anzahl der zur Verfügung stehenden GPIO–Ports in einem µController–System nicht ausreicht, kommen Port–Expander zum Einsatz. All diese Peripherie muß in einem auf einem µController basierenden System integriert werden. Die Anbindung dieser peripheren Systemkomponenten erfolgt meist über Bussysteme.

Das Software–seitige Handling dieser Bussysteme gehört für uns zum Daily Business. Ganz gleich, über welches Bussystem (SPI, I²C, USART [RS–232, RS–485 etc.], OneWire, USB, CAN/LIN, VID–Interfaces, Stromschnittstelle inkl. HART [Hihghway Addressable Remote Transducer], DALI & DALI–II, CASAMBI, LoRa–WAN, Parallelinterface etc.) die Anbindung erfolgen soll, wir realisieren die optimale Anbindung sämtlicher Sensoren und Aktoren. Bei Bedarf auch als High–Speed Bus (Taktfrequenz ≥ 10 MHz).

Neben den leitungsgebundenen Systemen gewinnen in den letzten Jahren zunehmend Systeme an Bedeutung, die via Funk–Strecken integriert sind. Hier fällt insbesondere der wachsende Bedarf der kabellosen Anbindung in den Bereichen IOT & IIOT auf. Kaum eine Neuinstallation kommt heute um einen integrativen Ansatz OTA–gebundener Übertragungsmedien herum.

Natürlich denkt man bei dieser Thematik als erstes an WLAN–Anbindungen. Diese sind relativ einfach herzustellen. Die einschlägigen Systeme des chinesischen Herstellers Espressif (ESP32, ESP8266 etc.) machen die Anbindung via WLAN und/oder Bluetooth sehr einfach. Allerdings hat diese Art der Anbindung seinen Preis: diese OTA–Module weisen einen relativ hohen Energiebedarf auf.

Neben der Systemanbindung via WLAN oder Bluetooth bieten wir unseren Kunden alternative Lösungen an. Zur zyklischen Abfrage diverser Senordaten bzw. zur Steuerung einiger Aktoren ist bei zeitunkritischen Systemen der Einsatz alternativer Funksysteme im sog. „Sub–Gigahertz–Bereich“ meist sinnvoller. Transceiver, die auf diversen lizenzfreien ISM–Bändern arbeiten (433 MHz, 868 MHz [EU] oder 915 MHz [Nordamerika]) sind hier oft die bessere Wahl. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn größere Distanzen (bis zu 2 Kilometer) überbrückt werden müssen.

Leider scheinen viele Anbieter derartiger Systeme die Datensicherheit auf Funkstrecken zu vernachlässigen. Die Daten werden auf der Funkstrecke meist uncodiert übertragen, was im besten Fall ein Abhören der Funkverbindung ermöglicht.

Die IBW GmbH integriert seit Jahren ausschließlich abhör– bzw. manipulationssichere OTA–Verbindungen in den begleiteten Projekten. Dies gewährleistet neben der maximalen Datensicherheit ein Höchstmaß an Systemzuverlässigkeit. Daher integrieren wir auf der Seite unserer Software–Pakete mindestens den AES128–Standard bei allen µController–basierten Nodes.

Messen–Steuern–Regeln – unter diesem Oberbegriff subsummieren sich aktuell eine schier unüberblickbare Anzahl von Anwendungen. Von einfachen Zweipunktreglern, über PI–/PID–Regler bis hin zur komplexen siebenstufigen Ansteuerung eines IGBT–Array in einem auf NPC–Technologie basierenden AC–Wechselrichter – die IBW GmbH integriert alle Regelsysteme in Echtzeit. Wir bieten für Ihre Anforderung stets die optimale Software–Lösung.

Auf die Komplexität des Gesamtsystems kommt es nach unserer Erfahrung primär gar nicht an, da sich die Systemkomplexität i.A. durch Skalierung der Verarbeitungsgeschwindigkeit der maßgebenden Parameter kompensieren läßt. Durch geeignete Auswahl des datenverarbeitenden µControllers eröffnet sich nach unserer Erfahrung ein immenses Optimierungspotential.

Selbstverständlich beachten wir von Anfang an auch in diesem Fall alle Anforderungen an das fertige Gesamtsystem. Dies beinhaltet u.a. die Berücksichtigung etwaiger Verarbeitungszeiten zur Datenaufbereitung für Monitoring– und Auswertungszwecke (inkl. Übertragungszeiten über Schnittstellen).

Bei zeitkritischen Anwendungen erstellen wir in jeder Entwicklungsphase mehrere Worst–Case–Szenarien, anhand derer wir die Komponentenauswahl über den gesamten Entwicklungsprozeß hinweg verifizieren. Diese Vorgehensweise gibt unseren Kunden die Sicherheit und die Transparenz, die benötigt wird um auch zeitkritische Projekte sicher und zielgerichtet zum Erfolg zu führen.

In vielen Projekten spielt die Datenhaltung eine große Rolle. Im einfachsten Fall wird eine Datenreihe von einem Sensorwert erfasst und per Software über die Zeit integriert. Der so gewonnene Wert könnte bspw. zur Steuerung eines einfachen Ein–Punkt–Reglers verwendet werden.

Von diesem einfachen Beispiel ausgehend kann die Komplexität der Datenhaltung in einem System beliebig gesteigert werden. Heute entspricht es schon fast der Normalität, wenn Daten in der Cloud gespeichert werden sollen. In der Cloud werden die Daten oft in einer Datenbank gespeichert. Dort können sie aufbereitet und dem User in adäquater Form auf einer Oberfläche präsentiert werden.

Ganz gleich ob die Datenhaltung in der Cloud oder innerhalb eines zugriffsgeschützten LAN erfolgen soll, die IBW GmbH erstellt effiziente und individuelle Software–Lösungen für alle beteiligten Systemkomponenten:

• Datenerfassung an der Sensorik bspw. in einem µController–Node
• Transport der gewonnenen Daten zu einem Data–Logger (bspw. auf der Basis eines RaspberryPi) über einfache Schnittstellen, wie bspw. RS232, RS485, CAN etc.
• Informationsanreicherung der Datensätze, bspw. durch Ergänzung eines Timestamp
• Erste Ebene der Datenaggregation und lokale Datenhaltung
• Transport der teilweise aufbereiteten und verdichteten Daten zu einem Datenserver im LAN oder in der Cloud über gängige Protokolle auf dem Transport–Layer (TCP/IP, UDP, SCTP, SPX) bzw. anwendungsorientiert über HTTP, FTP, HTTPS, SMTP, RTP etc.
• Zweite Ebene der Datenaggregation im Datenhaltungssystem auf dem Server
• Anwendung zum Abruf und zur Präsentation der Daten auf einem PC oder einem Smart–Phone

Aufgrund der immensen Weiterentwicklungen in den Bereichen Display–Technik und Touch–Sensorik steigen die Anforderungen an die „Mensch–Maschinen–Schnittstelle“ ständig an. Die Bandbreite der heutigen Möglichkeiten zur Informationswiedergabe reicht vom einfachen, textorientierten LC–Display über mehrfarbige E–Ink–Papers bis hin zu vollfarbigen OLED–Displays. Die Palette der Eingabemöglichkeiten reicht vom einfachen Taster über Inkrementalgeber bis hin zur Touch–Sensorik, die meist in Verbindung mit einem Display angeboten wird. Selbstverständlich erwartet der moderne User, dass diverse Wisch– und Zoomfunktion per Touch–Sensorik angeboten werden. Natürlich müssen die Eingabewerte in Echtzeit verarbeitet und die Darstellung entsprechend angepaßt werden.

Neben all diesen modernen Techniken bietet die IBW GmbH auch HMIs in „herkömmlicher“ Form an. Wir kombinieren bspw. einen oder zwei Taster mit einer Kombination aus 7–Segment–Anzeige und einer oder mehreren LEDs. Um diese „herkömmliche“ Darstellungsart moderner und hochwertiger zu implementieren, können alle LEDs abhängig vom Umgebungslicht per PWM gedimmt werden.

Übrigens: Auch einzelne, blinkende LEDs wirken hochwertiger, wenn der Ein– bzw. der Ausschaltvorgang per PWM–Dimming erfolgt.

Die IBW GmbH bietet sämtliche Leistungen entweder als Werk– oder als Dienstleistungsvertrag an. Wenn wir ein Gewerk übernehmen, muß selbstverständlich die Art und der Umfang des Gewerks bei Vertragsabschluß definiert und vertraglich vereinbart sein. Liegt kundenseitig noch kein Anforderungskatalog oder ein Pflichtenheft vor, beraten wir Sie auch in diesem Punkt sehr gerne. In diesem Fall übernehmen wir im Rahmen eines vorgeschalteten Dienstleistungsvertrages das notwendige Requirement–Engineering inkl. Business–Process–Analyse und Business–Case–Erstellung sowie bedarfsabhängig die Erstellung eines Lasten– und/oder Pflichtenheftes. Diese Ausgangsdokumente bilden die Basis für die vertragliche Gestaltung des Werkvertrages.

Während der Werkvertrag die maximale Sicherheit in puncto Kosten und Timeline bietet, gewährleistet der Dienstleistungsvertrag wesentlich mehr Flexibilität im Projekt. Auf neue oder erweiterte Anforderungen können wir schnell und ohne bürokratischen Aufwand reagieren. Das macht den Dienstleistungsvertrag für unsere Kunden besonders dann attraktiv, wenn die kundenseitige Entwicklung in agilen Teams erfolgt.

Sie sind sich nicht sicher, welches für Sie der beste Weg ist? Kein Problem, die IBW GmbH berät Sie auch in diesem Punkt sehr gerne. Eine Erstberatung bei Ihnen vor Ort ist gegen ein geringes Entgeld jederzeit möglich. Sprechen Sie uns einfach an.