Das Testen und Abstimmen eingebetteter Software ist mit hohem Aufwand verbunden. Es ist der versteckte Engpass bei der Entwicklung von Embedded Systemen. Unser Embedded Software Oszilloskop es:scope® setzt direkt an diesem Engpass an, um den Test- und Tuningprozess von eingebetteter Software zu vereinfachen.
Wir hören von Entwicklern, dass die Herausforderung in der Entwicklung oft nicht nur darin besteht, technische Probleme zu lösen, sondern diese auch im Team zu kommunizieren. Besonders frustrierend ist die Kommunikation, wenn der Projektaufwand nicht vorhersehbar ist und deshalb Termine nicht eingehalten werden können.
In vielen Fällen ist die Unvorhersehbarkeit von Tests und Anpassungen der Systemsoftware dafür verantwortlich. Wenn nicht alle Beteiligten das Gesamtbild sehen, ist es schwierig die Ursachen hierfür zu erklären. Test-Driven Development hat sich weiterentwickelt ist oft das Argument. Aber für eingebettete Software? Das lässt sich nicht einfach übertragen. Eingebettete Software interagiert mit echter Hardware, unterliegt physikalischen Beschränkungen und komplexen Systemabhängigkeiten. Während viele Aspekte simuliert werden können, müssen Echtzeitverhalten und Systeminteraktionen immer noch auf echter Hardware getestet und iterativ angepasst werden.
Dies führt zu Engpässen: Der Test- und Anpassungsprozess ist aufwändig und unvorhersehbar, oft abhängig von teuren, spezialisierten Setups.
Whitepaper zum Einsatz
Einfache Konfiguration: Durch die offene Middleware ist es:scope® hardware- und schnittstellenunabhängig und damit unglaublich vielseitig und leicht in jedes bestehende System zu integrieren.
Leichte Ausführung: Ein minimaler Overhead sorgt dafür, dass die Tests die Systemleistung nicht beeinträchtigen, wobei so viel Datenverarbeitung wie möglich vom zu testenden Gerät ausgelagert wird, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten.
Validierung in Echtzeit: Programmierbare Datenprotokollierung und Echtzeitmessungen von mehreren Hochgeschwindigkeitssignalen sind direkt über interne Laufzeitvariablen verfügbar – genau so, wie Sie es von einem Oszilloskop erwarten würden.
Kalibrierung während der Laufzeit: Parameter können im laufenden Betrieb in verschiedenen Nummerierungssystemen angepasst werden, wobei asynchrone Befehle eine präzise Kalibrierung ermöglichen – ein Neustart des Systems ist nicht erforderlich.
Schlanker Testprozess: es:scope® fasst den gesamten Test- und Abstimmungsprozess in einem einzigen Laufzeitschritt zusammen und reduziert so den Gesamtaufwand erheblich. Wir haben erlebt, dass sich die Testzeit von Tagen auf Stunden verkürzt hat, was in einem Jahr Tausende von Euro an Arbeitskosten spart.
Geringere Ausrüstungskosten: Mit der offenen, schnittstellenunabhängigen Middleware von es:scope® sind für viele Testfälle keine teuren kundenspezifischen Systemanpassungen oder spezielle Prüfstände mehr erforderlich. In den meisten Fällen werden kostspielige Systeme wie HIL oder Datenlogger überflüssig, da die vorhandene Hard- und Software die Testanforderungen nun erfüllen kann.
Verbessertes Risikomanagement: es:scope® verbessert die Testabdeckung für hardwareabhängige Software und stellt sicher, dass Designfehler frühzeitig im Entwicklungszyklus erkannt werden. Dies verringert das Risiko kostspieliger Nachbesserungen und minimiert die Gefahr von Produktrückrufen oder Verzögerungen.
Für einen technischen Einblick in die Funktionsweise des Software-Oszilloskops es:scope haben wir einen Artikel auf elektronik.net und in Ausgabe 15/16 des Elektronik-Magazins veröffentlicht. Dieser Artikel kann auch hier in unserem Beitrag „Interne Zustände von Embedded-Systemen messen“ gelesen werden.
Das Open-Source Protokoll es:prot wird in den bestehenden Microcontroller-Code integriert. Mit diesem Protokoll werden Variablen, Parameter und Kommunikationseinstellungen für Messung, Validierung und Kalibrierung selektiert. Über eine beliebige serielle Schnittstelle können nun Echtzeit-Daten auf dem Laptop verfolgt und Parameter angepasst werden.
Da die Plotfenster-Konfigurationen der Signale in es:prot voreingestellt werden können, ist eine Plug-and-Play-Anwendung möglich: Ein Embedded System wird mit es:scope auf einem Computer verbunden und die Visualisierung kann gestartet werden. Die von es:prot zur Verfügung gestellten Messwerte werden von es:scope visualisiert, analysiert und die Parameter der Kalibrierung beschrieben. Die Software kann somit in der Entwicklung, Qualitätssicherung und Instandhaltung eingesetzt werden.
Daten, die auf dem Embedded System ausgewählt werden an es:scope übertragen und können in Echtzeit als numerische Werte, Zeitdiagramme, X-Y-Diagramme und FFT-Diagramme dargestellt werden. Das Plot-Fenster ist von Oszilloskopen inspiriert. Hier werden die Signale visualisiert und deren Statistiken angezeigt.
Mit dem Aufbau ist der Fokus auf Steuerungs, Validierungs- und Kalibrierungsaufgaben gerichtet. In den Plot-Fenstern können relevante Signale in Echtzeit verfolgt werden. Ähnlich wie bei einem traditionellen Oszilloskop sind hierfür Signal-Trigger, Cursor-Messungen, einstellbare Zeitfenster und verschiedene Darstellungsparameter möglich. Mit einer Fourier-Transformation kann das Frequenzspektrum eines Signals verfolgt werden, und mit der XY-Darstellung kann der Arbeitspunkt zweier Größen ermittelt werden. Signalstatistiken bieten zusätzliche Informationen, wie den Mittelwert des Signals.
Eine Aufzeichnung kann von es:scope oder, falls der Benutzer dies erlaubt, vom Embedded System aus über es:prot gestartet oder gestoppt werden. Letzteres ermöglicht, dass die Aufzeichnung und Speicherung von Daten durch das Embedded System gesteuert wird, sodass automatisierte Testverfahren implementiert oder explizit die Zeiten untersucht werden können, in denen das Embedded System eine Anomalie aufweist. Aufgenommene Daten können im tabellarischen .xlsx-, .csv- oder im proprietären .mat-Format von Matlab exportiert werden.
Über das Commands-Fenster werden Parameter über eine Eingabemaske direkt im laufenden Betrieb angepasst. Die Möglichkeiten zur Beeinflussung des Betriebsverhaltens durch Befehle und eine Konsole werden immer weiter ausgebaut.
Schnittstellen- und Controllerabhängig
(z. B. USB bis zu 480 Mbit, FT4222 bis zu 30 Mbit)
Numerische Werte, Zeitdiagramme, X-Y-Diagramme, FFT-Diagramme
Unbegrenzte Anzahl.
Autozuweisung für 16 Zeitdiagramme, 4 X-Y-Diagramme und 8 FFT-Diagramme
64
Automatische Skalierung, Trigger
FFT, Min, Max, Durchschnitt
Ja, manuell / Autoaufnahme
Matlab, Excel, CSV
Ja, bis zu 64 Benutzerdefiniert
Mindestanforderung
Empfohlen
AMD64 / ARM v8 oder vergleichbares, 2 Kerne, 1.5 GHz
AMD64 / ARM v8 oder vergleichbar, 4 Kerne, 3 GHz
6 GB
≥ 16GB
300 MB (HDD)
300MB (SSD/NVMe)
720p
1080p oder höher
Integriert
Dediziert
1 GB
≥ 4 GB
Windows, Linux (AMD64 und ARM(beta))
es:scope® is a registered trademark of es:saar GmbH. All Rights reserved.
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