SSV erweitert Open-Source-Software um zusätzliche Funktionen mittels eines Embedded-Hardware-Konzepts, das auf offenen Quellcodes basiert. Dadurch hat der Anwender die volle Kontrolle über die Zusammenstellung der Hardwarekomponenten und aller verwendeten Softwaremodule.
Mainstream versus Nische: Open-Source-Betriebssysteme und rechtlich geschützte Halbleiterchips in Embedded-Systems
Die gängige Herangehensweise bei der Entwicklung von Embedded-Systems-Lösungen besteht darin, Open-Source-Betriebssysteme wie Linux und Zephyr zu nutzen. Diese Betriebssysteme haben identische Nutzerlizenzen und sind Teil des Mainstreams. Im Bereich der Hardware hingegen sind rechtlich geschütztes Intellectual Property für Halbleiterchips und Embedded-Computing-Module die dominierenden Marktteilnehmer.
Hohe Investitionen in Know-how-Bildung, Entwicklungswerkzeuge und Fertigungskosten erklären den aktuellen Zustand des Halbleitermarktes, während die Embedded-Modul-Lieferkette hiervon abweicht. In dieser Lieferkette werden normalerweise nur wenige Mikrochips gemäß den Vorgaben einer Microcontroller-Applikationsschrift auf eine kleine Leiterplatte platziert. Sowohl die Entwicklungsmethoden und CAD-Werkzeuge als auch der Fertigungsprozess und der Maschinenpark sind in der Regel identisch mit denen der Elektronikbaugruppe des Modulanwenders.
Der Anwender steht vor zahlreichen Abhängigkeiten, wenn er auf Computer-on-Modulen (CoM), Embedded System Modulen (ESM) oder System-on-Modulen (SoM) zurückgreift, die von externen Partnern angeboten werden. Während der Lieferkettenkrise in den vergangenen Jahren wurden einige dieser Abhängigkeiten besonders deutlich sichtbar.
SSV hat als Antwort auf solche Herausforderungen das "Deeply Embedded System"-Produktkonzept entwickelt. Teil dieses Konzepts sind die CAD-Datenquellen für verschiedene SoM-Schaltungen und PCBs. Zusätzlich bietet SSV einen angepassten Software-Stack mit Debian-Linux und Firmwarefunktionen an, die in eigene Elektronikbaugruppen integriert werden können.
Mit dieser Lösung behält der Anwender die volle Kontrolle über die vollständige Stückliste, sowohl in Bezug auf die aktiven und passiven Hardwarebausteine als auch die Softwarekomponenten (SBoM, Software Bill of Materials). Dies ermöglicht ihm, eigenständig während des gesamten Produktlebenszyklus auf erforderliche Veränderungen zu reagieren. Zum Beispiel kann er schaltungsbezogene Maßnahmen bei EMV-Problemen ergreifen, einen schwer beschaffbaren Microcontroller austauschen oder Software-Updates durchführen.
SSV hat den eDNP/8331 entwickelt, der als erste virtuelle Alternative zum System-on-Module praxistauglich ist. Dieses quelloffene integrierbare Embedded System wurde gezielt für den Anwendungsbereich der IoT Connectivity und IoT Security entwickelt. Es bietet umfangreiche Unterstützung für Wireless Wide Area-Netzwerkverbindungen per Mobilfunk, angefangen von NB-IoT über LTE-M bis hin zu LTE-A. Zusätzlich ermöglicht es Verbindungen zu Low Earth Orbit (LEO) IoT-Satelliten.
Zusätzlich zur Optimierung der Cybersicherheit wird eine Dienstleistung angeboten, nämlich eine Bedrohungsanalyse gemäß IEC 62443-4-1. Diese Analyse zielt darauf ab, die potenziellen Gefahren für die Schnittstellen einer Anwenderschaltung zu ermitteln und angemessene Schutzmaßnahmen zu bestimmen.
Leistungsfähigkeit und Einsatzmöglichkeiten der Open-Source-Hardware für den eDNP/8331
Der eDNP/8331, der auf dem Titelbild zu sehen ist, beinhaltet eine Open-Source-Hardwarekomponente in Form eines Altium-Snippets. Dieser CAD-Funktionsbaustein wird für die gängige Entwicklungsumgebung "Altium Designer" sowohl als Schaltbild- als auch als PCB-Datensatz bereitgestellt.
Es besteht die Option für einen Schaltungsentwickler, die Daten auf Bauteilebene in das eigene Leiterplattendesign zu integrieren. Für den Flashspeicher der endgültigen Baugruppe steht ein bootfähiges Image zur Verfügung, das den U-Boot-Bootloader, Debian-Linux und weitere Firmware-Komponenten enthält. Dieses Image kann durch zusätzliche Komponenten erweitert werden, um es an die individuelle Anwendung anzupassen.
