Wir danken Felix Bauer für die ausführliche Darstellung der projektbezogenen und technischen Zusammenhänge, insbesondere für die Vermittlung seines Wissens zum Design Flow im Kontext einer ASIC-Entwicklung und die vielen anschaulichen Darstellungen des Praxisprojekts. Der Dank geht an Guido Kruse von der Tigris GmbH für die vielfältigen Anregungen aus Sicht der Entwickler diskreter Elektronik. Das Referenzprojekt des Komponentenentwicklers verdeutlicht paradigmatisch die diesem Tätigkeitsfeld zugrunde liegenden Arbeitsprozesse, die damit verbundenen Anforderungen und die daraus resultierenden Anforderungen an die Inhalte und Umsetzung einer qualitativ hochwertigen Weiterbildung.
Als Abstraktion tatsächlich durchgeführter Projekte und Prozesse bietet der Referenzprozess eine realistische und leicht verständliche Darstellung der Tätigkeiten eines Komponentenentwicklers. Als vollständige Darstellung aller wichtigen Arbeitsprozesse und der damit verbundenen Qualifikationen, Tätigkeiten und Werkzeuge bilden die Referenzprozesse die Grundlage für die Weiterbildung zum Komponentenentwickler. Durch das Verbleib im Arbeitsprozess wird nicht nur eine hohe Motivation (Arbeit an realen Projekten/Aufgaben) und Nachhaltigkeit für die Auszubildenden erreicht, sondern auch – aus Sicht des Unternehmens – die Kontinuität und Qualität der laufenden Arbeit gewährleistet (keine Ausfallzeiten durch Seminartage, kein mühsames Umsteigen).
Als Referenz bieten die Teilprozesse und die sie begleitenden Berufs- und Qualifikationsziele einen Qualitätsstandard für die arbeitsprozessorientierte Weiterbildung und die daraus resultierenden Qualifikationen. Die Verallgemeinerung des Referenzprojekts aus der Praxis und dessen didaktische Anreicherung ermöglicht eine einfache Auswahl geeigneter Transferprozesse, deren Bearbeitung die Grundlage der Weiterbildung ist.
Abgeschlossene Transferprozesse auf Basis der hier vorgestellten Anforderungen und Qualitätsstandards sind nicht nur ein Beleg für die Qualifikation des Einzelnen, sondern bilden auch die Grundlage für eine angemessenere und zielgerichtetere Abwicklung von Geschäfts- und Arbeitsabläufen im Unternehmen. Referenzprozesse und Teilprozesse werden aus Sicht des jeweiligen Spezialisten, also als Arbeitsprozesse einer Person, abgebildet. Ergebnisse von Aktivitäten sind häufig Dokumente; diese werden dann zusätzlich durch das Dokumentsymbol dargestellt.
And“, OR für ein „oder“, das alle Möglichkeiten offen lässt, und XOR für ein „exklusives Oder“, das nur einen der angegebenen Pfade zulässt. Da die Prozesse aus der Sicht des jeweiligen Spezialisten formuliert werden, sind Schnittstellen zu den Prozessen anderer Spezialisten oder zu Entscheidungsprozessen auf höherer Ebene notwendig. Es steht für Prozesse, die der Fachmann nicht selbst durchführt, sondern auf die er angewiesen ist.
Parallel zu jeder Schnittstelle wird die Tätigkeit angezeigt, die der Sachbearbeiter in diesem Zusammenhang ausführt, wie z. B. „Beraten bei…“, „Unterstützen bei…“ oder „Informieren“. Durch die Verwendung dieser Symbole werden alle Prozesse klar und einfach strukturiert und können in konkrete Transferprozesse umgesetzt werden.
Beispielsweise stellen die Teilprozesse die Funktionen des Referenzprozesses im Detail dar und ein Wechsel zwischen Referenz- und Teilprozessen ist jederzeit problemlos möglich. Die Teilprozesse stellen somit die wesentlichen Teile eines Projekts dar und können entsprechend auf Transferprojekte übertragen werden.
Die Bereiche Entwicklung industrieller Systeme und Komponenten stellen eine Brücke zwischen dem IT-Ausbildungssystem und dem entsprechenden Ausbildungssystem in der Elektrotechnik dar, das z.B. In diese Kategorie fallen technische Experten, deren Tätigkeitsschwerpunkt nicht auf der Softwareentwicklung, sondern auf dem Einsatz, der Integration, der Wartung und dem Betrieb von Komponenten in verschiedenen elektrotechnischen Zielumgebungen liegt. Verbesserungen im Bereich der Komponentenentwicklertätigkeit sind möglich, wobei der Schwerpunkt aufgrund der ausgeprägten technischen und technologischen Fachkenntnisse vor allem auf technisch orientierten Berufsbildern liegen sollte.
Mit weiteren Qualifikationen können Sie sich zum technischen Informatiker mit kaufmännischer Ausbildung und einem Abschluss als Allgemeinmediziner weiterentwickeln.
Der dargestellte Prozess deckt das gesamte Spektrum an Kenntnissen und Fähigkeiten des Komponentenentwicklers ab: von der Anforderungsanalyse unter Berücksichtigung technologischer Aspekte, über Hard- und Software-Partitionierung und -Design, Layout, Produktion und Test bis hin zur Integration und Übergabe. Der Design-Flow selbst umfasst die Teilprozesse „Beschreibung der Schaltung“, „Prüfung und Optimierung des Entwurfs“ und „Layout und Routing“, wobei ein hoher Grad an Iteration erfolgen kann. Nicht alle Teilprozesse werden in jedem Projekt den gleichen Umfang und die gleiche Komplexität aufweisen, insbesondere hängt der Umfang der Simulationen in hohem Maße von der Komplexität des bestehenden Systems und der Zieltechnologie ab.
Abhängig vom Kontext der jeweiligen Zielumgebung der Komponente erfolgen Integration und Test unter Beteiligung relevanter Experten. Neben der Auswahl geeigneter – auch (re)konfigurierbarer – Hardwareelemente ist die Entwicklung der notwendigen Software wichtig. Da es heute immer schwieriger wird, zwischen Hardware- und Softwareentwicklung zu unterscheiden, werden hier beide Umsetzungsstrategien vorgestellt – der kombinierte Einsatz von diskreten und (re)konfigurierbaren Komponenten und die Realisierung des Gesamtsystems als (konfigurierbare) integrierte Komponenten. .
Das Beispielprojekt: Emulation eines ASIC 80C32a18
Lieferung der Software, die teils auf dem PC läuft und die Schnittstelle zum Anwender bildet, teils als Embedded Software auf dem FPGA. Das FPGA enthält das Modell des ASIC, Modelle der ASIC-Umgebung und Schaltkreise zur Steuerung der Datenströme.
Prozesskompass Component Development
- Verhandeln mit Kunden
- Erarbeiten der Anforderungsdefinitionen
- Beschreiben der Schaltung
- Erstellen einer Testspezifikation
- Prüfen und Optimieren des Entwurfs
- Layouting und Routing
- Herstellen der Platine für den Prototypen
- Beschaffen der Bauteile
- Erstellen der systemnahen und der Test-Software
- Bauen der Testhardware
- Programmieren der Bauteile
- Iteratives Inbetriebnehmen und Testen der Baugruppen
- Unterstützen bei Integration und Test im Zielsystem
- Erstellen der Nutzer- und Produktionsunterlagen
- Übergeben der Komponente
Dies führte zu einer vorläufigen Spezifikation – die nur in unseren Köpfen existierte –, dass der ASIC mehr oder weniger genau auf den FPGA abgebildet werden sollte, dass die Display-Steuerausgänge mit einem realen oder virtuellen Display visualisiert werden sollten und dass eine Emulation mit dem PCI-Bus erfolgen sollte Es soll ein PC angesteuert werden, in dem sich das FPGA-Board befindet. Integration von Teilentwürfen in den Gesamtentwurf (dies kann den Entwurf oder die Implementierung von Kommunikationssystemen oder deren Schnittstellen umfassen). Sie können Designvorlagen (generische Bibliotheken, werkzeugspezifische oder herstellerspezifische Bibliotheken) einbinden und bei der Bestellung und Nutzung allgemeine rechtliche Bestimmungen (Urheberrecht, Lizenzbestimmungen etc.) beachten. Sie können mit Bibliotheken arbeiten, die vom jeweiligen Hersteller bereitgestellt werden und Teil des Produktionsprozesses sind.
Den Entwurf iterativ und entsprechend dem aktuellen Entwurfsstand verfeinern können – Teilentwürfe/Entwurfsmockups in den Gesamtentwurf integrieren können. Datenblätter und technische Dokumentationen recherchieren und auswerten. Bewerten und klären Sie die Verfügbarkeit und Machbarkeit für designkritische Komponenten mit Herstellern. Die Emulationshardware besteht hauptsächlich aus einer FPGA-Karte und einem externen LED-Display. Um die Anforderungen an die anderen Teilkomponenten zu ermitteln, wurden zunächst die DUT-Schnittstellen analysiert und für die Emulation definiert.
Einzelne hier aufgeführte Prozessschritte können insbesondere bei großen Entwicklungsmaßstäben sehr teuer und ressourcenintensiv sein und einen hohen Spezialisierungsgrad aufweisen. Von besonderer Bedeutung ist die Durchführung einer Timing-Analyse – die Prüfung, ob die Komponenten die erforderliche Geschwindigkeit/Frequenz aufweisen; Nachdem die Verkabelung definiert ist, wird der Test erneut durchgeführt (siehe „Die Konzepte der einzelnen Komponenten wurden mit den zugehörigen Prüfständen simuliert“. Darüber hinaus wurde die Netzwerkliste des ASIC mit den vorhandenen Prüfständen für die HDL-Dateien simuliert.
Darüber hinaus wurde die ASIC-Netzliste mit den vorhandenen Prüfständen für die HDL-Dateien simuliert. Zusätzlich zu den 0,2“ wurden die Entwürfe der einzelnen Komponenten auf den dazugehörigen Prüfständen simuliert. Für die 80C32a18-Emulation mussten in diesem Schritt nur wenige Kabel an die LED-Display-Adapterplatine angelötet werden.
Komponentenkapselung und Reaktionsfähigkeit – Harmonisierung aller wichtigen Details für die plattformübergreifende Softwareerstellung, operativ. Kennen Sie die Anforderungen und Möglichkeiten der Test-/Check-Automatisierung und können Sie hierfür entsprechende Skripte und Software erstellen (z. B. I/O-Pattern-Tests). Bewertung der Funktionalität, Erkennung von Fehlern, deren systematische Suche und Beseitigung – bei Bedarf auch die Erstellung situativ angepasster Testmodelle und Fehlerbehebungsprogramme.
Um eine Komponente anhand der Spezifikation zu verifizieren und Funktionstests zu automatisieren, ist eine entsprechende Testhardware Voraussetzung. Dokumentation der Anforderungen an die zu erstellende Software für die Testhardware – Auswertung der Inbetriebnahme- und Testergebnisse und Ableitung weiterer Handlungsanweisungen. Prozessplanung und Priorisierung von Subsystemen (funktionskritische oder teure Komponenten etc.) – Anlaufreihenfolge basierend auf Daten-/Signalfluss.
Zusammenfassung aller relevanten Hardware-/Softwarekomponenten (einschließlich der für Tests benötigten Komponenten) – die formelle Lieferung im Rahmen der Lieferung erfolgt im Teilprozess „Komponentenlieferung“; Wenn das Zielsystem (z. B. ein PC) lokal beim Komponentenentwickler vorhanden ist, kann dies der Fall sein
