Erfahrungen

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Ihr Projekt befindet sich in der letzten heißen Phase und eigentlich geht das zu entwickelnde Produkt schon, nur manchmal eben nicht. Dieser letzte Abschnitt des Projekts zieht sich scheinbar endlos hin, Abgabetermine rücken näher und die kleinen Baustellen häufen sich. Die meisten beauftragten Entwicklungsdienstleister haben bereits einen Teil ihrer Vergütung erhalten und agieren mit „gedämpfter Motivation“.

Diese Situation sollte vermieden werden, denn während der letzten Phase eines Projekts, können die meisten zeitlichen und finanziellen Ressourcen verbraucht werden. In dieser Phase zeigt sich, wie sorgfältig das Konzept zur Systemarchitektur ausgearbeitet und die Implementierung durchdacht wurde. Bereits durch eine sorgfältige Vorausentwicklung wird die Basis dafür geschaffen, dass alle folgenden Implementierungen gekapselt erfolgen können und so der Aufwand zum Debugging, während der kritischen Endphase Ihres Projektes, nicht Ihren Budget- oder Zeitrahmen sprengt.

Von der Konzeptphase an ermöglicht mir meine umfassende Erfahrung, gesammelt in international aufgestellten Entwicklungsprojekten aus Industrie und Wissenschaft als Auftraggeber und Auftragnehmer, für Sie modulare Konzepte zu Systemarchitekturen oder Implementierungen für eingebettete Systeme zu erstellen, welche wiederverwendbar, leicht erweiterbar und nachvollziehbar geprüft werden können.

Algorithmen in FPGAs oder SoCs

Wie kann ein spezifischer innovativer Algorithmus, für den in der Literatur noch keine vergleichbare Umsetzung existiert, mit ausreichendem Durchsatz in einem FPGA oder SoCs implementiert werden? Um diese Frage nachhaltig zu beantworten, bedarf es manchmal nicht nur einer geschickten Implementierungsidee, sondern vorab auch einer grundlegenden konzeptionellen Betrachtung und deren Simulation.

Meine langjährigen Erfahrungen auf den Gebieten der Signal-, Video- und Bildverarbeitung umfassen, neben der performanten Implementierung solcher Neuerungen, auch die konzeptionelle Neuentwicklung der notwendigen digitaler Schaltungstechniken. Hier zeigt sich ebenfalls die gute Qualität einer vorhandenen Systemarchitektur, wenn die entstandene Implementierung mit geringem Aufwand nachträglich in das Gesamtsystem eingefügt werden kann.

Systemarchitektur für eingebettete Datenverarbeitung mit FPGAs und SoCs

Neben der Implementierung beschäftigt mich seit Anbeginn meiner beruflichen Laufbahn ebenso die Systemarchitektur eingebetteter Systeme. Es zeigt sich, dass die geschickte Wahl einer geeigneten modularen Aufteilung der Systemfunktion und einer stabilen Systemarchitektur die notwendige Zeit für die Implementierung entscheidend reduzieren kann. Unter anderem kann so die Entwicklung kritische Implementierungen separiert und unvorhergesehene Systemkomplikationen besser abgefangen werden.

Die von mir entwickelten Systemarchitekturen, eingesetzten Schnittstellen und Bus-Systeme, einschließlich der peripheren Sensor- und Detektormodule, sind dabei spezialisiert auf die hoch-performante Verarbeitung zwei- oder ein-dimensionaler Daten. Typische Anwendungsgebiete sind zum Beispiel die digitale Videoverarbeitung für Computer Vision Systeme mit Bildverarbeitungsraten oberhalb von 150 Bildern pro Sekunde und Latenzzeiten unter 1 ms oder die Signalverarbeitung im Bereich der digitalen SuperSampleRate-Filter (digitale Filter, welche mehrere Samples pro Taktzyklus verarbeiten).

Zeitmessung mittels digitaler Schaltungstechnik (TDC)

Mehr und mehr Anwendungen profitieren von der Kompaktheit, Flexibilität und der Leistungsfähigkeit der digitalen Schaltungstechnik in FPGAs, FPGA-SoCs oder ACAPs oder gestützt durch diese. Dies gilt unter anderem auch für Anwendungen, welche eine äußerst präzise Zeitmessung der Zeitpunkte von Ereignissen durchführen müssen. Man spricht dabei von der Konvertierung einer Zeitmessung zu einem digitalen Wert (Time-to-digital conversion, TDC). Die Bezeichnung präzise meint an dieser Stelle, eine Zeitmessung mit einer Zeitauflösung von unter 50 ps (FWHM) für eine einzelne Messung (single shot).

Während meiner Tätigkeiten für wissenschaftliche Einrichtungen und Firmen in der Industrie ist mir diese Teilanwendung sehr häufig begegnet und ich war überrascht wie gut sich die selben Messprinzipien der digitalen Schaltungstechik zur präzisen Zeitmessung auf die verschiedenen Anwendungen übertragen ließen.

Anwendungen bei denen ich meine intensiven Erfahrungen mit TDC sammeln konnte waren bspw. die Lidar- und Sonar-basierten Distanzmessung mit Genauigkeiten von unter 1 mm als industrielle Messgeräte, oder die Entwicklung wissenschaftlicher Messinstrumente, wie eines voll digitalen TDPAC-Spektrometers zur Untersuchung der Eigenschaften kondensierter Materie, welches heute im ISOLDE Labor des CERN zum Einsatz kommt, um einen Beitrag zur messtechnischen Auswertung zu leisten.

Bitte schauen Sie auch gerne in die Know-How-Rubrik meiner Webseite. Hier spreche ich die häufigsten Gründe für Probleme während der Entwicklung mit programmierbarer Logik an und gebe Hinweise, wie diese vermieden werden können.