logotypen
 
 

IN FOCUS

Suojaa datasi kunnolla

SSD-levyt tarjoavat luontaisesti korkean luotettavuuden kaikentyyppisiin sovelluksiin, aina aloitustason kuluttajalaitteista kriittisiin järjestelmiin. Asianmukaiset tietosuojamekanismit voivat maksimoida levyn käyttöiän toteuttamalla ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä tarpeen mukaan, kertoo Silicon Motion artikkelissaan.

Lue lisää...
" "

Webbipohjaiset kehitysympäristöt kehittyvät kovaa vauhtia. Tässä artikkelissa kuvataan uuden Embedded Systems Power Designer -työkalun toimintaa ja käyttöä. Sen avulla voidaan suunnitella teholähde sulautetulle mikro-ohjaimella tai FPGA-piirille.

 

Artikkelin kirjoittaja Devin Crawford on Transim Technologyn sovellusinsinööri. Hän on valmistunut tekniikan tohtoriksi Minnesotan yliopistosta vuonna 1996. Hän on erikoistunut numeerisiin analyyseihin ja simulointiin. Viime aikoina hän on keskittynyt erilaisten sovellusten webpohjaisten suunnittelutyökalujen kehittämiseen.

Embedded Systems Power Designer -sovellus hyödyntää pilvipalvelujen laskentaresursseja ja uusimpia HTML5-ominaisuuksia, joilla on toteutettu intuitiivinen käyttöliittymä ja interaktiivinen suunnittleuympärisöt suoraan selaimeen. Työkalu sisältää valtavat määrät informaatiota yksittäisistä komponenteista ja niiden hyödyntämisestä. Suunnittelijat pääsevät käsiksi tähän laajaan tietokantaan ja voivat sen avulla suunnitella sovelluskohtaisesti räätälöidyn teholähteen muutamassa minuutissa. Tuloksena tullut piirikaavio komponenttiluetteloineen ja suunnittelutiivistelmineen voidaan tallentaa joko pilveen tai paikallisesti omalle työasemalle.

Tausta

Viimeisen 10 vuoden aikana internetistä on tullut monien jokapäiväisten teknisten tehtävien tärkein resurssi. Jokainen voi netistä nopeasti löytää taustatietoa laajata aihevalikoimasta, tai saada käsiinsä tietoa standardeista ja lainsäädännöstä. Kun työskentelee uuden suunnittelun parissa, tietolähde kuten datasheets.com on käytännössä korvaamaton monille suunnittelijoille, jotka etsivät moduuleja tai integroituja piirejä.

Huolimatta tarjolla olevan informaation suuresta määrästä yksi haaste on ennallaan: kuinka saada laajasta informaatiosta kokonaiskuva ja käyttää sitä tehokkaasti. Arrow Electronics on hyödyntänyt asemaansa yhtenä elektroniikan komponenttien johtavista jakelijoista kehittääkseen ongelmaan ainutlaatuisen ratkaisun. Se antaa suunnittelijoille pääsyn kattavaan määrään informaatiota online-suunnittelutyökalujen kautta. Nämä sovellukset käyttävät nykyaikaisia pilvipohjaisia tekniikoita esittääkseen informaatiota sadoista datakirjoista ja teknisistä apudokumenteista interaktiivisessa ympäristössä. Suunnittelijat voivat nopeasti navigoida läpi kompleksisten suunnitteluongelmien samalla, kun sovelluksen riittävä joustavuus varmistetaan. Embedded Systems Power Designerin uusin versio kuvaa hyvin tätä ratkaisua.

Skaalautuva online-tuki

Joustavuutensa ja suhteellinen edullisen hintansa ansiosta ohjelmoitavat logiikkamoduulit kuten FPGA-piirit ovat houkutteleva ratkaisu automaation ja ohjauksen (control) sovelluksille. Näiden moduulien onnistunut käyttö asettaa kuitenkin kovia vaatimuksia teholähteen suhteen. Tehovaatimukset riippuvat moduulin ohjelmoinnista ja yksittäisten teholähteiden täytyy vastata AC-komponentin tarkkoja määrityksiä. Suunnittelijat joutuvat siksi kasvokkain tehtävien kanssa, jotka ovat – ainakin jossakin mielessä – heidän oman ydinosaamisensa ulkopuolella.

Online-suunnitteluympäristö yksinkertaistaa suunnitteluprosessia jakamalla tehtäviä erillisiin askeliin. FPGA-valmistajan määritetykset, jotka muuten pitäisi varmistaa monisivuisista datalehdistä, integroidaan mukaan automaattisesti jokaisella askeleella.

Arrow Electronic Componentsin webbisivustosta pääsee kiinni kehitysympäristöön. Ensikäyttäjät saavat datan käyttöönsä rekisteröitymisen jälkeen. Suunnitteluvaiheiden valmistuessa kaikki inofrmaatio voidaan tallentaa milloin tahansa palvelimelle jatkokäyttöä varten. Piirikaavioita ja muuta sisältöä voidaan jakaa usean suunnittelijan kesken. Siksi työkalu on keskeinen apu myös sovellusinsinööreille, jotka tulevat asiakkaita näiden omissa projekteissa.

Kun käyttäjä avaa ohjelman, Embedded Systems Power Designer näyttää tyhjän piirikaavion kuvan 1 tapaan. Piirikaavioeditorilla käyttäjä voi suunnitella FPGA-piirinsä korkealla abstraktiotasolle. Yksittäiset muuntimet syntesoidaan, simuloidaan ja niitä voidaan jopa modifioida komponenttitasolla. Keskeisen moduulin – vaikkapa Altera Stratix IV FPGA:n – vaatimukset siirtyvät hierarkiassa alaspäin komponenttitasolle niin, että yksittäisten muuntimien suunnittelutavoitteet vastaavat järjestelmän vaatimuksia.



Kuva 1: Piirikaavioeditori piirikaavion suunnitteluun.

Suunnitteluprosessi aloitetaan valitsemalla FPGA-piiri ja asettamalla se piirikaavioeditoriin moduulina. Valittavana on useita Alteran FPGA-piirejä. Muiden valmistajien FPGA-piirejä sekä mikro-ohjaimia on tulossa tarjolle lähitulevaisuudessa. Jännitemääritykset ja teholähteen toleranssit toteutetaan automaattisesti FPGA-moduulin ominaisuuksina. Erillisten tehoalueiden eli -verkkojen vaatimukset voidaan syöttää manuaalisesti, tai Alteran FPGA-piirien tapauksessa arvot voidaan lukea suoraan Alteran EPE-työkalusta (Early Power Estimator), kuten kuva 2 näyttää.

Kuva 2: FPGA-piirin virta- ja jännitemääritykset. Vaatimukset voidaan syöttää manuaalisesti tai suoraan Alteran Early Power Estimator -työkalusta.

EPE antaa tehovaatimusten yläarvojen arviot käyttäjän FPGA-suunnittelun valintojen perusteella. Tämä varmistaa, että tuloksena tulevat muuntimet ovat ko. sovelluksen suhteen optimoituja. Tämä yhteys Alteran suunnitteluympäristöön säästää aikaa ja minimoi suunnittelun aikaisessa vaiheessa tapahtuvien virheiden mahdollisuuden. Kun FPGA on asemoitu piirikaavioon ja virta-arvot on määritelty, teholähteestä generoidaan automaattisesti malli (concept) piirikaavioeditoriin. Esimerkki Stratix IV E -piirin teholähdesuunnitelmasta näkyy kuvassa 3. Tässä näkymässä yksittäiset muuntimet määritellään paikanvaraajina (placeholders), jotka toimivat yksittäisten muuntimien suunnittelun malleina. Niissä on mukana tieto virrasta, jännitteesta ja näiden toleranssista.

Kuva 3: FPGA-piirikaavion topologia luodaan automaattisesti. Yksittäisille muuntimille varataan paikat.

Yksittäisten muuntimien suunnittelu alkaa avaamalla vastaava moduuli virtasuunnitelmassa. Tuplaklikkaamalla jotain moduulia avautu konfigurointi-ikkuna kuvan 4 tapaa. Piirikaavion korkean tason liitännät muuntimen ja FPGA:n välillä toimivat linkkinä, jonka kautta virtavaatimukset saadaan FPGA:lta suunnittelumäkymään. Tätä informaatiota käytetään priorisoimaan saatavilla olevat ohjainpiirit valikkolistassa. Näin useita satoja ohjainpiirejä sisältävästä listasta parhaiten sähköisiin vaatimuksiin sopivat näytetään listalla ylimpänä. Tämä onnistuu algoritmeilla jotka suodattavat tietoa laajasta valioimasta datakirjoja ja sovellusohjeita. Tämä säästää tunteja tai päiviä aikaa sellaiselta suunnittelijalta, jolla ei ole yksityiskohtaista tietoa muuntimien suunnittelusta. Listalla on lukuisten ohjainpiirien lisäksi kohta “Design It”. Se avaa pääsyn interaktiiviseen suunnittelutyökaluun, joka luo kokonaisen mikropiirin muuntimen ympärille. Piiri esitetään kaaviona, ja useissa tapauksissa sen muuttumaton ja vaihtuva (transient) käyttäytyminen voidaan tarkistaa simulaaton avulla.

Kuva 4: Muuntimen suunnittelun syöttöikkuna.

Tässä vaiheessa voidaan myös modifioida komponentin arvoja ja muutosten vaikutukset voidaan nähdä simulaatiossa reaaliajassa. Simulaatio ei lisää laskennan tarvetta, sillä raskaammat prosessit ajetaan palvelimella. Kuva 5 näyttää muuntimen piirikaavion ja simulaation tulokset. Tulokset näytetään omassa ikkunassaan, jossa on useita toimintoja kuten markkeri, zoomaus ja näyttömahdollisuudet yksittäisille käyrille. Toimintojen valikoima ja nopea vasteaika vastaavat sitä, mitä odotetaan perinteiseltä työasemassa tapahtuvassa suunnittelussa.

Kuva 5: Näkymä piirikaaviosta ja muunninpiirin simulaatiotuloksista. Piirikaavio ja osaluettelo yksinkertaistavat suunnittelun tuotantoon viemistä.

Piirin osaluettelo voidaan näyttää seuraavassa vaiheessa. Suunnittelu viimeistellään määrittelemällä hintatieto käyttäjän määrittelemän komponenttilistan perusteella. Sovellus näyttää osien saatavuuden ja hinnan ja osalista voidaan ladata käyttöön taulukkona. Jos yksittäisiä komponentteja vaihdetaan määriteltyjen kriteerien mukaisesti, voidaan vaihdossa käyttää suodintoimintoa. Kuva 6 näyttää, miten kondensaattori voidaan valita c-arvon, koteloinnin, valmistajan tau maksimitoimintajännitteen perusteella.

Kuva 6: Valintasuodin auttaa valitsemaan yksittäisiä komponentteja listalta lisäkriteerein avulla.

Tässä kuvatut suunnitteluvaiheet hyödyntävät lukuisien moduulien määrityksiä ja sovellustietoa, jotta FPGA:n teholähteeksi voitaisiin toteuttaa optimoitu topologia. Algoritmit tukevat nopeaa online-suunnitteluprosessia, joka voidaan sovittaa yksittäisen suunnittelun määrityksiin.

Kun muunninpiiri on saatu valmiiksi, tarkistetaan aina, että teholähteen määrityksiin on vastattu FPGA-piirin näkökulmasta. Tämä tarkistus voidaan tehdä manuaalisesti valitsemalla “Check Design” piirikaavion yläreunasta. “Summary”-sivu näyttää yhteenvedon muuntiista, simulaatiotuloksista ja osaluettelosta. Osaluetteloa voidaan myös säätää tässä vaiheessa, kuten kuvasta 6 näkyy.

Yhteenveto

Embedded Systems Power Designer -sovellusta voidaan käyttää sulautettujen moduulien kompleksisten teholähteiden suunnitteluun. Sovellus yhdistää laajan valikoiman sovellustietoa intuitiiviseen käyttöliittymään, joka ohjaa suunnittelijat kompleksisen suunnittelutehtävän läpi muutaman yksinkertaisen vaiheen kautta. FPGA-määritysten perusteella piirejä sovitetaan muuntimille ja niiden komponenteille. Prosessin lopuksi suunnittelija saa käyttöönsä kaiken suunnittelutiedon piirikaaviosta komponenttiluetteloon, topologiakuvaukseen ja simulointituloksiin.

Lisää tietoa työkalusta, sekä sen kokeilumahdollisyys löytyy verkosta osoitteesta arrow.transim.com/designweb.

MORE NEWS

Euroopan komponenttikauppa odottaa vieläkin käännettä kasvuun

Euroopan komponenttien jakelumarkkinoilla ei vieläkään näy merkkejä käänteestä parempaan. DMASS Europen tuoreiden tilastojen mukaan vuoden 2025 ensimmäinen neljännes toi mukanaan tuntuvan 14,3 prosentin laskun koko markkinalle, ja kokonaismyynti jäi 3,92 miljardiin euroon. Erityisesti puolijohteet jatkoivat jyrkkää laskuaan, romahtaen lähes 20 prosenttia 2,37 miljardiin euroon.

Kontronilla erinomainen alkuvuosi

Kontron aloitti vuoden 2025 vahvasti, raportoidessaan merkittävää kasvua kannattavuudessa ja tilauskannassa. Samalla yhtiö laajentaa IoT-tuotevalikoimaansa uudella LTE-yhteyksiä hyödyntävällä teollisuuslaitteella.

Nopeutuvat signaalit vaativat parikaapelilta yhä enemmän

Signaalinsiirron kehitys kiihtyy – kirjaimellisesti. Uusimmat datakeskus- ja verkkosovellukset siirtyvät käyttämään jopa 224 Gbps PAM4 -modulaatiota, jossa jokainen bittikanava kuljettaa neljää jännitetasoa äärimmäisen tiiviissä aikakehyksessä. Tällainen signalointi vaatii kaapeleilta ennen näkemätöntä tarkkuutta.

MEMS-pohjainen tahdistus tulee nyt älypuhelimeen

Piilaaksolainen SiTime tuo markkinoille ensimmäisen mobiilikäyttöön suunnitellun MEMS-kellopiirin, joka haastaa perinteiset kvartsikiteet älypuhelimissa.

Tilaäänikoodekki on hyvä esimerkki uudesta Nokiasta

Maailman ensimmäinen tilaäänipuhelu kuulostaa tieteiselokuvalta – mutta se on todellisuutta. Kesällä 2024 Nokia esitteli uuden Immersive Voice -teknologian avulla toteutetun puhelun, jossa ääni ei vain kuulu, vaan ympäröi kuulijan kuin keskustelukumppani olisi fyysisesti läsnä. Tämän mahdollisti uusi 3GPP-standardiin hyväksytty IVAS-koodekki (Immersive Voice and Audio Services), joka vie mobiiliviestinnän täysin uudelle tasolle.

Tinahiukkaset anodissa vauhdittavat latausta ja kasvattavat energiatiheyttä

Eteläkorealaiset tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen akun anodimateriaalin, joka yhdistää nopean latauksen, suuren energiatiheyden ja pitkän käyttöiän – läpimurto voi mullistaa sähköautojen ja energiavarastojen markkinat.

Kännykkämarkkina kasvoi vain 3 prosenttia alkuvuonna

Älypuhelinmarkkinoiden globaali kasvu jäi vaatimattomaksi vuoden 2025 ensimmäisellä neljänneksellä, kertoo tutkimusyhtiö Counterpoint Research tuoreessa raportissaan. Markkinatulot nousivat vain 3 prosenttia vuoden takaisesta, mikä vastaa kasvua myös toimitusmäärissä.

Uuden polven SiC-tekniikka kutistaa sähköauton invertterin

Infineon esittelee tehoelektroniikan PCIM-messuilla Nürnbergissä uraauurtavan piikarbidikomponentin, joka tehostaa sähköautojen vetojärjestelmiä – pienemmät, kevyemmät ja energiatehokkaammat invertterit ovat askeleen lähempänä.

Nokian privaattiverkko seuraa jatkossa Maerskin rahtilaivoja

Nokia on solminut merkittävän sopimuksen tanskalaisen logistiikkajätti Maerskin kanssa toimittaakseen privaattiverkkoratkaisunsa yhtiön 450 rahtialukseen. Kyseessä on osa Maerskin uutta IoT-alustaa, OneWirelessia, jonka tavoitteena on parantaa reaaliaikaista rahtiseurantaa, toimitusketjun näkyvyyttä ja operatiivista tehokkuutta.

Piinanolanka-akku siirtyy vihdoin tuotantoon

Kalifornialainen vuonna 2008 perustettu Amprius Technologies on valmis siirtymään sarjatuotantoon uudenlaisen akkukenno­tekniikkansa kanssa. Yhtiön "Sicore"-niminen kenno käyttää pii-nanopilareihin perustuvaa anoditeknologiaa ja saavuttaa huipputason energiatiheyden: 450 Wh/kg painon mukaan ja 950 Wh/l tilavuuden mukaan.

6G vaatii uutta radiotaajuussuunnittelua

Suomalaiset huippuyritykset ja tutkimuslaitokset ovat yhdistäneet voimansa uuden sukupolven mobiiliverkkojen kehittämiseksi. Oulun yliopiston vetämä RF ECO3 -hanke tähtää tulevaisuuden 6G-teknologian kriittiseen osa-alueeseen: tehokkaampaan ja kestävämpään radiotaajuussuunnitteluun.

Yksinkertainen ratkaisu kasvattaa sähköauton akun eliniän jopa 19-kertaiseksi

Korelaisten POSTECHin (Pohang University of Science and Technology) ja Sungkyunkwanin yliopiston tutkijat ovat löytäneet uuden tavan pidentää sähköautojen litiumioniakkujen käyttöikää jopa 19-kertaiseksi – ilman uusia materiaaleja tai teknologioita. Ratkaisu on yksinkertainen: siinä pitää välttää akun täydellistä tyhjentämistä.

GaN tekee moottorinohjauksesta tehokkaampaa

GaN-teknologian edelläkävijä Navitas Semiconductor on julkistanut uuden GaNSense Motor Drive IC -piirisarjan, joka mullistaa moottorinohjauksen tehokkuuden ja integraation. Uusi ratkaisu yhdistää kaksi galliumnitridi-FET-transistoria (GaN FET), ohjauksen, suojaukset ja virranmittauksen yhteen, täysin integroituun piiriin.

DigiKey alkaa myymään vakiotyökaluja

DigiKey on lanseerannut oman, yksinoikeudella myytävän tuotesarjansa nimeltä DigiKey Standard. Uusi vakiokomponenttien valikoima koostuu sähkö- ja elektroniikkasuunnittelun perustyökaluista ja tarvikkeista, jotka ovat heti saatavilla nopeaan toimitukseen.

Kuutiosentin kokoinen projektori AR-laseihin

Itävaltalainen teknologiayhtiö TriLite tuo markkinoille uuden, vallankumouksellisen Trixel 3 Cube -projektorin, joka esitellään ensi kertaa yleisölle Display Week 2025 -tapahtumassa San Josessa, Kaliforniassa. Trixel 3 Cube on maailman pienin ja kevyin laserkeilaukseen perustuva projektionäyttö.

Lightning-liitäntä katosi Suomesta

Älypuhelinmarkkina Suomessa on käännekohdassa, kun sekä kuluttajakäyttäytyminen että uusi EU-lainsäädäntö muovaavat sitä nopeassa tahdissa. Vuoden 2025 ensimmäisellä neljänneksellä puhelinten ja oheislaitteiden myynti laski kappalemäärissä 1,1 %, mutta myynti euroissa nousi 2,7 prosenttia verrattuna edellisvuoden vastaavaan aikaan.

200 miljoonan käyttäjän avoin ODF täyttää 20 vuotta

Open Document Format (ODF), maailman ainoa laajasti käytetty avoin standardi toimistodokumenteille, on täyttänyt 20 vuotta OASIS-järjestön virallisena standardina. Yli 200 miljoonaa käyttäjää turvautuu ODF:ään arjessaan.

Realme näyttää, että kännykkäakuissa on paljon kehitettävää

Älypuhelinvalmistaja realme julkaisee ensi viikolla uudet realme 14 5G- ja realme 14T -mallit, jotka nostavat erityisesti akunkeston uudelle tasolle. Uutuusmallit on suunniteltu tarjoamaan poikkeuksellisen pitkän käyttöajan, ja ne haastavat kilpailijat keskiluokan älypuhelinmarkkinoilla.

EU:n Chips Act saa kovaa kritiikkiä: tavoitteet epärealistisia

Euroopan tilintarkastustuomioistuin on esittänyt voimakasta kritiikkiä EU:n puolijohdestrategiaa, eli niin sanottua Chips Actia, kohtaan. Tuoreessa raportissaan tuomioistuin toteaa, että ohjelman keskeinen tavoite – nostaa EU:n osuus kehittyneiden ja energiatehokkaiden puolijohteiden maailmanlaajuisesta tuotannosta 20 prosenttiin vuoteen 2030 mennessä – on nykymenolla saavuttamattomissa.

C++ sopii piirien suunnitteluun, mutta ei aina

Diplomi-insinööri Sakari Lahden tuore väitöskirjatutkimus Tampereen yliopistosta osoittaa, että korkean tason synteesi voi jopa puolittaa piirien kehitystyöhön kuluvan ajan verrattuna manuaaliseen RTL-suunnitteluun. Erityisesti FPGA-pohjaisissa projekteissa HLS tarjoaa huomattavan tuottavuushyödyn, kun aikaa vievät mikroarkkitehtuurin yksityiskohdat jätetään automaattisen työkalun huoleksi.

Rekoistakin pitää tulla hiilivapaita

Maantiekuljetukset ovat elintärkeitä talouselämälle. Kuorma-autoilla kuljetetaan ruokaa, tarvikkeita, materiaaleja ja monia muita tavaroita mihin tahansa paikkaan. Vaikka keskiraskaiden ja raskaiden kuorma-autojen osuus maailman ajoneuvoista on vain neljä prosenttia, niiden osuus tieliikenteen hiilidioksidipäästöistä on 40 prosenttia, tehden niistä kasvihuonekaasupäästöjen päälähteen, joka on otettava huomioon pyrittäessä kohti hiilivapautta.

Lue lisää...

Kovaa käyttöä kestävät koneet voi ostaa palveluna

Kenttätyö vaatii kovia koneita – ja nyt ne saa palveluna. Panasonicin uusi Toughbook Mobile-IT As-A-Service (MaaS) -ratkaisu mullistaa tavan, jolla liikkuvaa työtä tukevat laitteet ja IT-palvelut hankitaan ja hallitaan. Ei enää isoja kertahankintoja, pitkiä IT-projekteja tai laitteiden elinkaaren miettimistä – nyt saat kaiken tarvittavan helposti ja kuukausimaksulla.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
R&S -seminaari: 6G
Oulussa 13.5.2025 (rekisteröidy)
Espoossa 14.5.2025 (rekisteröidy)
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025 (rekisteröidy)
 
R&S -seminaari: Aerospace & Defence Testing
Tampereella 5.6.2025. Tiedustelut asiakaspalvelu@rohde-schwarz.com
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 
 
article