Durch die Integration eines quelloffenen Embedded-Hardware-Konzepts erweitert SSV die Funktionen der Open-Source-Software. Dadurch erhält der Anwender die umfassende Kontrolle über die Zusammenstellung der Hardwarekomponenten sowie sämtlicher eingesetzter Softwarebausteine.
Embedded-Systems-Markt: Open-Source-Software vs. proprietäre Halbleiterchips
Embedded-Systems-Lösungen werden heutzutage vorwiegend mit Open-Source-Betriebssystemen wie Linux und Zephyr entwickelt. Diese Betriebssysteme bieten identische Nutzerlizenzen und haben sich als Mainstream-Optionen etabliert. Im Gegensatz dazu wird der Markt im Hardwarebereich von rechtlich geschütztem Intellectual Property für Halbleiterchips und Embedded-Computing-Module beherrscht.
Der aktuelle Zustand des Halbleitermarktes lässt sich durch hohe Investitionen in Know-how-Bildung, Entwicklungswerkzeuge und Fertigungskosten erklären. Dies trifft jedoch nicht auf die Embedded-Modul-Lieferkette zu. Hier werden in der Regel nur wenige Mikrochips gemäß den Anforderungen einer Microcontroller-Applikationsschrift auf eine kleine Leiterplatte platziert. Dabei werden dieselben Entwicklungsmethoden und CAD-Werkzeuge wie bei der Elektronikbaugruppe des Modulanwenders verwendet, ebenso wie ein ähnlicher Fertigungsprozess und Maschinenpark.
Externe Partner bieten verschiedene Varianten von Computer-on-Modulen (CoM), Embedded System Modulen (ESM) oder System-on-Modulen (SoM) an, die für den Anwender mit zahlreichen Abhängigkeiten verbunden sind. Während der Lieferkettenkrise in den vergangenen Jahren wurden einige dieser Abhängigkeiten besonders deutlich erkennbar.
Um den Herausforderungen zu begegnen, hat SSV im Rahmen des „Deeply Embedded System“-Produktkonzepts die CAD-Datenquellen für unterschiedliche SoM-Schaltungen und PCBs bereitgestellt. Diese Quellen umfassen einen angepassten Software-Stack mit Debian-Linux und Firmwarefunktionen, die zur Integration in eigene Elektronikbaugruppen genutzt werden können.
Mithilfe dieser Lösung erhält der Anwender umfassende Kontrolle über die vollständige Stückliste, sowohl bezüglich der aktiven und passiven Hardwarebausteine als auch der Softwarekomponenten (SBoM, Software Bill of Materials). Dadurch ist er in der Lage, eigenständig während des gesamten Produktlebenszyklus auf erforderliche Veränderungen zu reagieren. Beispielsweise kann er bei EMV-Problemen geeignete schaltungsbezogene Maßnahmen ergreifen, schwer beschaffbare Microcontroller austauschen oder Software-Updates durchführen.
Der eDNP/8331 stellt die erste praxistaugliche virtuelle Alternative zum System-on-Module dar und wurde von SSV entwickelt. Sein Hauptanwendungsbereich liegt im Bereich der IoT Connectivity und IoT Security. Das System bietet eine umfassende Hardware- und Firmware-Unterstützung für Wireless Wide Area-Netzwerkverbindungen per Mobilfunk, einschließlich NB-IoT, LTE-M und LTE-A. Zudem ermöglicht es auch Low Earth Orbit (LEO) IoT-Satellitenverbindungen.
Im Rahmen der Cybersicherheitsoptimierung wird ein weiterer Service bereitgestellt: eine Bedrohungsanalyse basierend auf IEC 62443-4-1. Durch diese Analyse können die potenziellen Gefahren für die Schnittstellen einer Anwenderschaltung erkannt und geeignete Schutzmaßnahmen identifiziert werden.
Anwendungsgebiete der Open-Source-Hardwarekomponente des eDNP/8331
Im Titelbild des eDNP/8331 ist eine Open-Source-Hardwarekomponente abgebildet, die als Altium-Snippet realisiert ist. Dieses CAD-Modul wird als Schaltbild- und PCB-Datensatz für die bekannte Entwicklungsumgebung „Altium Designer“ zur Verfügung gestellt.
Der Schaltungsentwickler hat die Möglichkeit, die Daten auf Bauteilebene in das eigene Leiterplattendesign zu integrieren. Es gibt ein bootfähiges Image, das für den Flashspeicher der endgültigen Baugruppe bereitgestellt wird. Dieses Image enthält den U-Boot-Bootloader, Debian-Linux und weitere Firmware-Komponenten. Bei Bedarf können weitere Komponenten hinzugefügt werden, um die individuelle Anwendung zu erweitern.
