Hardware-Design

Eingebettete Systeme sind eine entscheidende Komponente in der Industrie und ermöglichen eine kosteneffektive Lösung für die Implementierung von Echtzeitanwendungen. Sie werden in Maschinensteuerungen, Sensorik, Aktorik und anderen Komponenten eingesetzt, um Produktionsprozesse effizienter und sicherer zu gestalten. Als Grundlage von eingebetteten Systemen bieten sogenannte FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) den Vorteil, dass mit ihren programmierbaren Logikbausteinen flexibel und kosteneffektiv prototypische Lösungen oder Kleinserien für die Implementierung von digitalen Schaltungen, Signalverarbeitung, Kommunikation, Steuerung und anderen Anwendungen umgesetzt werden können.

Unser Leistungsangebot:

• Beratungen zu Hardware-Designs und programmierbarer Logik (FPGA-Technik inkl. embedded CPUs)
• Architekturentwurf und Spezifikationen
• Implementierung im Bereich eingebetteter Systeme (Hardware-, FPGA- und Softwareentwicklung) inkl. Unterstützung von FPGA- und ASIC-Entwicklungsprojekten der Industrie
• Umsetzung von FPGA-Spezialanwendungen wie z.B. Multi-Gigabit-Kommunikation
• Test von eingebetteten Systemen (HIL, Verifikation durch Simulation)

Kernnutzen:

• Je nach Anwendung höhere Leistung und Geschwindigkeit als Software-basierte Lösungen
• Schnelle Entwicklung digitaler Architekturen und Schaltungen
• Möglichkeit für Echtzeit-Verarbeitung, hohe Rechenleistung und Zuverlässigkeit bzw. deterministisches Zeitverhalten der Applikation
• Leistungssteigerung und Optimierung von eingebetteten Systemen
• Schnelle Durchführung von Leistungstests

Ausstattung:

• FPGA-Tool Chains der Hersteller Intel (Altera) sowie AMD (Xilinx)
• Verschiedene FPGA-Boards, wie z.B. Xilinx Zynq Ultrascale +
• High-Speed Oszilloskope
• Simulationsumgebung Modelsim mit Lizenzen

Referenzen / Publikationen:

• Flatt, Holger; Jongmanns, Malte; Heilmann, Gernod; Maly, Doris; Petric, Alexandra; Kirchner, Ingmar; Holzapfel, Matthias; Bunge, Frank: A model-based SoC FPGA design approach for implementing industrial high-speed and low-latency green energy control applications. In: IEEE International Conference on Artificial Intelligence & Green Energy (IEEE ICAIGE24), Yasmine Hammamet, Oct. 2024
• Flatt, Holger; Heilmann, Gernod; Bunge, Frank; Westerkamp, Jan: Ultra-Hochgeschwindigkeitskommunikation - Neues Systemkonzept zur Regelung dezentraler Netzeinspeiseumrichter. In: ew-Magazin 09/2023, VDE Verlag GmbH, S. 34-37, Sep 2023.
• Flatt, Holger: Science to Business am Beispiel Elektronikentwicklung mit FPGAs zur Ultrahochgeschwindigkeitsregelung von Netzeinspeiseumrichtern für Windenergieanlagen (Vortrag). In: CIIT Tech-Talk, Dezember 2023
  (Link zur Aufzeichnung)
  
• Flatt, Holger; Schriegel, Sebastian; Jan Westerkamp; Ingo Mackensen; Albrecht Gensior; Jasperneite, Jürgen: Ethernet-basierte Ultra-Hochgeschwindigkeitskommunikation für eine Regelung dezentraler Einspeiseumrichter von Windenergieanlagen. In: Kommunikation in der Automation (KommA 2021), Magdeburg, Nov 2021
• FPGA-basierter TSN-Monitor
• FPGA-basiertes redundantes und zeitsynchrones Ethernet auf Grundlage der Protokolle HSR, PRP und IEEE 1588
• FPGA-basierter Echtzeit Ethernet-Switch auf Grundlage der Protokolle PROFINET und IEEE 1588
• PROFINET ASIC TPS-1