Elektronik Entwicklung – Warum sie wichtig für das IoT-Projekt ist

Elektronik Entwicklung gehört zu den komplexeren und auch wichtigsten Bereichen des IoT-Projektes.

Ohne die richtige Hardware kann die Software schließlich nicht arbeiten. Oder besser gesagt, ohne die richtige Programmierung fehlt der IoT-Lösung der Hauch, der sie lebendig werden lässt. Künstliche Intelligenz oder smarte Aktionen brauchen eine Elektronik Entwicklung, die frühzeitig mit eingebunden wird.

Nur so kann aus einem Ding eine IoT-Lösung werden. Das Elektronik System sorgt als elektronischer Rechner dafür, dass Daten verarbeitet werden, die Hardware gesteuert oder geregelt wird. Sie ist Herz und Hirn der Hardware. Als System, das in den technischen Kontext eingebettet wird, kann sie auch für die Datenverarbeitung zuständig sein und Informationen entschlüsseln, codieren oder decodieren.

So finden wir Elektronik Systems in den allermeisten elektronischen Geräten, vor allem aber in Geräten die mit dem Internet verbunden sind. Sie sorgen zum Beispiel in Flugzeugen, Connected Cars, Fernsehern oder Smartphones für die richtige Steuerung oder die Interaktion mit anderen Geräten und Systemen.

Wenn die digitale Transformation physische Objekte smart machen soll…

…braucht sie eine eingebettete Software, die ihr sagt, was zu tun ist. Diese ist ein lebensnotwendiger Bestandteil des zu entwickelnden IoT-Projektes.  Was aber genau ist die Elektronik Entwicklung bzw. die Embedded Software eigentlich? 

Eingebettete Software wird in die Hardware integriert. Sie dient dazu, deren Funktionen zu steuern. Nehmen wir zum Beispiel ein Connected Car. Das kluge Auto von heute ist gespickt mit Sensoren und Elementen, die durch die passende Software gesteuert werden. Dabei geht es um die Wirkung eines effizienten ABS-Systems genau wie um das adaptive Fahrwerk, bei dem sich die Härte situationsbedingt verstellt. Es geht um die Getriebeautomatik und andere smarte Funktionen. Im Wirkverbund mit der entsprechenden Hardware steuert die eingebettete Software das System und definiert die Funktion der Hardware Teile.

Um das Ganze noch anschaulicher zu machen, betrachten wir die Funktionsweise eines funktionierenden ABS Systems. Nehmen wir an, dass die Reifendrehzahlsensoren Daten weitergeben, mit denen die Software berechnet, dass das Rad beim Bremsen blockieren würde. Dann kommt es dank der richtigen Impulse zu einer rettenden Handlung. Das heißt, dass die hydraulischen Ventile den Bremsdruck am betreffenden Rad verändern. Dadurch bleibt die Lenkfähigkeit und damit auch die Fahrstabilität konstant.

Das ist nur eines von vielen Beispielen für ein eingebettetes System. Betrachtet man die Vielseitigkeit der IoT-Lösungen, die in heutigen Fahrzeugen stecken, kann man sagen, dass die Elektronik Entwicklung essentiell für jeden neuen Fahrzeugtyp ist, der auf den Markt kommt.

Wo die Elektronik Entwicklung noch entscheidend ist

Eingebettete Software wird gesondert für ein spezifisches Gerät oder eine Maschine erstellt, auf dem sie ausgeführt werden soll. Das heißt, dass sie im Grunde in jeder IoT-Hardware zum Tragen kommt. Nicht nur im Smart Car, sondern auch in allen Anlagen, die im Zeichen der digitalen Transformation aufgerüstet werden. Ob es dabei um die Automatisierung oder um Predictive Maintenance geht, in der  Industrie 4.0 kommen oft sehr umfassende Cyber-physische Systeme zum Tragen. Schließlich gilt es, mehrere technische Anlagen durch Elektronik Systems miteinander zu vernetzen. Auf diese Weise können  Abläufe viel einfacher gesteuert und koordiniert werden.  

Aber nicht nur im Großen, sondern auch im Kleinen schlägt das Herz der Elektronik Software. Etwa im Smart Home Gerät, in der Windkraftanlage, in Überwachungsgeräten oder in Wearables. Jede Form der Elektronik erhält durch die eingebettete Technologie den Zugang zum Internet der Dinge. Darüber hinaus verleiht ihr die Embedded Entwicklung die Möglichkeit, zur Künstlichen Intelligenz zu werden. Daher muss die Embedded Entwicklung eben auch von Anfang ein Hauptbestandteil des IoT-Projektes sein.

Was bei der Elektronik Entwicklung zu beachten ist

Um Elektronik Software für Internet of Things-Lösungen zu erstellen, sollte nämlich nicht erst damit angefangen werden, wenn die Hardware fertig gestellt ist. Es sei denn natürlich, man ist dabei, seine bestehenden Maschinen und Anlagen durch Retrofit-Lösungen smart zu machen. Aber auch hier geht es oft nicht ohne den Zusatz weiterer Hardware. Und die sollte während des Entwicklungs-Prozesses eben gleich in enger Zusammenarbeit mit dem Software Entwickler kreiert werden. Embedded Hardware und Software Entwicklung gehen bei einer neuen Produktentwicklung natürlich erst recht Hand in Hand. Aber das ist nicht das Einzige, was man bedenken sollte.

Folgende Punkte sollte man dabei beachten:

• Die Elektronik Entwicklung der Software sollte für jedes IoT-Projekt Hand in Hand mit der Elektronik Hardware Entwicklung gehe
• Die Anzahl der gebrauchten individuellen IoT-Sensoren und Aktoren für die anwendungsspezifische Elektronik sollte überlegt werden
• Man sollte sich mit der Auswahl der richtigen Kommunikationstechnologie wie etwa 3G, 4G, LTE, WiFi, Bluetooth oder Narrowband-IoT befassen
• Datenrate, Reichweite und Energieverbrauch des IoT-Produktes sollten geklärt werden

Agile Arbeitsweise sorgt für eine effiziente Elektronik Entwicklung

Um eine effiziente Elektronik Entwicklung zu gewährleisten, ist eine agile Arbeitsweise ratsam. Teilprojekte, die anhand einer Prioritätenliste abgearbeitet werden, sorgen oft für eine erfolgversprechende Struktur des IoT-Projektes. Dadurch können auch kurzfristige Änderungen flexibel umgesetzt werden und laufende Verbesserungen in Hardware und Software angepasst werden. Trotzdem sollte die grundlegende Zielführung im Vorhinein natürlich möglichst detailgenau erfasst werden.

Welche Programmiersprache verwende ich

Ein weiterer wichtiger Schritt, den Entwickler bei der eingebetteten Entwicklung gehen, ist die Auswahl der Sprache. Für eingebettete Systeme ist zum Beispiel C oder C ++ eine gute Wahl für die Programmierung auf hohem Niveau zu erlauben. Schließlich ist der Code solcher Lösungen lesbar, leicht zu debuggen und sehr gut geeignet für die Programmierung von Ausgabe- und Eingabegeräten. Sie besitzt also lauter Eigenschaften, die für das  Internet der Dinge und die eingebettete Programmierung wichtig sind.

Simulationen sind ein wichtiger Schritt bei der Elektronik Entwicklung

Um die Herausforderungen zu meistern, komplexe eingebettete Systeme in möglichst kurzer Zeit zu entwerfen,  sind Simulationen nützlich. Sie helfen dabei, die Zuverlässigkeit zu testen. Dazu zeigen sie an, unter welchen Umgebungsparametern die Elektronik Systems funktionieren. Je nachdem ist es nämlich sinnvoll zu schauen, wie es mit der Funktion aussieht, wenn sich die Parameter ändern. Das kann sinnvoll sein, wenn es zum Beispiel um Geräte geht, die Temperaturschwankungen ausgesetzte sind.

Anhand einer Simulation kann man außerdem  checken, ob das konzipierte System wie geplant arbeitet. Oder ob es Nachbesserungen braucht. Darüber hinaus kann man verhindert, dass  überflüssige Features entwickelt werden oder wichtige Bereiche der Elektronik Entwicklung fehlen.

---