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Box-to-Box-Bussysteme (USB, Ethernet, RS, CAN)

 

 

Box-to-Box Bussysteme bezeichnen Verbindungen zwischen Computern bzw. optionalen Componenten. Der Benutzer kann diese Verbindungen leicht verändern. Entsprechend ergeben sich folgende Herausforderungen:


dynamisches Anpassen der Konfiguration
Hotplugging
Automatisches Konfigurieren (z.B. DHCP)
Suchen nach Diensten (z.B. zero-conf)
Fehlertoleranz
Standardisierte Treiber (z.B. USB-Klassen)
elektrische Herausforderungen langer Datenleitungen

Ethernet

Ethernet ist eine Basistechnologie von Linux. Für die Zuverlässigkeit und den Funktionsumfang des Ethernetstacks von Linux spricht die weite Verbreitung von Linux als Server Betriebssystem. Während der Entwicklungsphase beschleunigen die Netzwerkprotokolle NFS und TFTP die Arbeit enorm. Folgende Funktionen können mit Linux über Ethernet realisiert werden:


Website zur Konfiguration (web 2.0, ajax)
FTP-Server für Filetransfer
Sicherer Wartungszugang mit ssh
Einspielen von Updates
Fernwartung
Routerfunktionen

Die Netzwerkfunktionalität von Linux ist nicht auf Ethernet beschränkt. Ein Linux System kann auch als Gateway zwischen Ethernet und Feldbusse oder beispielsweise Modemverbindungen dienen. Alle erforderlichen Tools wie Webserver, ftp-server, ssh-server oder umfangreiche Libraries zur Kryptographie sind bereits als Open Source-Versionen verfügbar und vielfach in Projekten eingesetzt worden. Implementierung, Test und Verifikation solcher Standardfunktionen sind nicht mehr erforderlich.


USB

Der Universal Serial Bus wird immer mehr zum Standard für diverse externe Komponenten. Am populärsten ist wohl der USB-Stick als Massenspeicher. Aber auch Keyboard und Maus sind typisch, wenn auch seltener in Embedded Applikationen. Interessante Alternativen ergeben sich aus USB-Soundadaptern, USB-WLAN-Sticks und USB-Bluetooth-Sticks. Die Hardware hierfür ist günstig im Consumermarkt verfügbar. Treiber und erforderliche Stacks sind Open Source verfügbar. Auf diesem Wege ist schnell und günstig beispielsweise eine WLAN-Funktionalität implementiert.
Folgende Funktionen lassen sich leicht mit USB umsetzen:


Massenspeicher per USB-Stick (Log Daten, Konfigurationen)
Update konzepte
Netzwerkanbindungen (WLAN, Bluetooth, ...)
zusätzliche serielle Schnittstellen
Anbindung von Druckern

Neben diesen USB-Host Anwendungen kann Linux auch als USB-Client eingesetzt werden. Ein Embedded LInux System kann dabei als USB-Massenspeicher, USB-Netzwerkadapter oder als USB-Seriell-Adapter dienen.

emlix hat umfangreiches USB-KnowHow, welches in vielen Projekten mit den oben genannten Anforderungen erfolgreich erprobt wurde. Ebenso übernimmt emlix die Verifikation der USB Schaltungen sowie des SoftwareStacks.


RS232

Die alte RS232-Schnittstelle ist ein wenig in die Jahre gekommen und hat schon seit langem das Attribut „Legacy“. Viele PCs und fast alle Notebooks verfügen über keine Schnittstelle dieser Art mehr. RS232 wird der Einfachheit halber gerne als serielle Schnittstelle bezeichnet, richtig wäre aber eigentlich EIA-232. Seltener findet man die Bezeichnung V.24 oder COM1. RS232 ist im engeren Sinne kein Bussystem sondern eine Punkt zu Punkt Verbindung.
In der Embedded Welt jedoch ist die gute, alte serielle Schnittstelle immer noch sehr gefragt - entweder als Konsole für die Bedienung des Embedded Linux während der Entwicklung oder als Interface zu andere Microcontroller-gesteuerten Systemen. Oft findet man fünf oder mehr serielle Schnittstellen an Embedded Boards. Daran sind häufig kundenspezifische Hardware oder Module wie Mobilfunk-Modems (GSM, GPRS, UMTS), Standard Modems oder GPS-Empfänger angeschlossen.
Die Integration zusätzlicher serieller Schnittstellen und deren Nutzung auch in speziellen Modi kann durch emlix umgesetzt werden.
Mobilfunk-Modems und deren Handling stellen für ein Embedded Linux System von emlix kein Problem dar.


RS485

Des Pendant für längere Verdrahtung und größere Störsicherheit zur RS232 ist RS485 bzw. EIA-485. RS485 ist für viele Feldbusse die elektrische Grundlage und ist somit weiterhin eine sehr populäre Schnittstelle. Nur wenig zusätzliche Hardware ist erforderlich, um mit einem normalen UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) einen RS485 Bus zu bedienen.
Das Handling eines RS485 Busses erfordert eine rudimantäre, aber dennoch harte Echtzeitfähigkeit. Wie diese auch ohne aufwendige Echtzeiterweiterungen erreicht werden kann, hat emlix bereits in vielen erfolgreichen Projekten gezeigt.


RS422

Die aktuelle Bezeichnung ist eigentlich EIA-422, seltener V.11. RS422 ist in weiten Teilen mit RS485 kompatibel, bildet aber nur eine Untermenge und ist daher etwas einfacher in der Handhabung.


CAN

Bei CAN handelt es sich um einen klassischen Feldbus. emlix hat aus vielen erfolgreichen Projekten umfängliches Know-How über Feldbusse.