Wie mein ehemaliger Chef bereits in seinem Englischen blog: Concept Development | DigiKey erwähnt hat, sind die Kosten für die Elektronik gesunken, und das ermöglichte etwas Fantastisches in der Elektronikindustrie, das es so noch nicht gegeben hat. Es wurde möglich, Schaltungsfunktionalität in Form von Leiterplatten selbst zu kaufen. Während die Integrierte Schaltung ( IC – I ntegrated C ircuit) Ihre Funktionalität vorgegeben hat, benötigt es meistens eine Ergänzung mit anderen Komponenten, damit sie wirklich funktioniert. Diese bestehen aus Stromversorgungs-Chips, Taktgebern, Host-Controllern, etc. In Form einer Leiterplatte ( PCB – P rinted C ircuit B oard) kann man ein komplett funktionierendes Subsystem erhalten, und das zu einem nicht unerschwinglichen Preis. Einige dieser PCBs werden als Module bezeichnet, andere wiederum als S ystem i n P ackage ( SiP ).
Zusätzlich zu den IC-Herstellern, die diese neuen PCBs zur Verfügung stellen, um potentiellen Kunden die Möglichkeit zu geben, ihre Technologie zu evaluieren, entstand eine neue Art von Elektronikanbietern. Dies sind die “Maker-Profi”-Firmen wie MikroE (auch bekannt als Mikroelektronika), Adafruit, Seeed, SparkFun und andere. Jetzt ist es wieder einfach, ein Konzept mit Hilfe der anspruchsvollsten Elektronik der Welt zu entwickeln.
Es gibt Tausende von elektronischen Subsystemen, die verwendet werden können, um ein kundenspezifisches integriertes System herzustellen. Diese C ommercial- O ff- T he- S helf ( COTS ) Produkte werden sowohl von professionellen Organisationen als auch von Amateuren verwendet. Als ich für Digi-Key Electronics arbeitete, fiel mir einmal auf, daß wir genau die gleichen ICs verkauften, die auch in einigen der von uns verkauften Module enthalten sind, und ich stellte fest, daß auch sehr große Firmen nicht nur die ICs kauften, sondern auch die Module, die diese enthielten! Ich dachte: “Warum sollte eine Firma, die über die Ressourcen verfügt, ein Produkt auf dem niedrigsten, produktions- und kosteneffizientesten Weg zu bauen, diese in einem etwas teureren Formfaktor als Leiterplatte kaufen?”, und mir wurden einige Gründe klar, warum sie das tun könnten.
Nummer eins ist, daß ein Modul einen höheren Wert bietet, da es, im Falle eines HF (Hoch-Frequenz) Moduls, von Aufsichtsbehörden wie der F ederal C ommunications C ommission ( FCC ) “vorzertifiziert” werden kann. Konformitätstests sind teuer und erfordern viel Zeit und Geld.
Der zweite Punkt ist die Zeit bis zur Markteinführung. Wenn Sie sich über die Größe eines Marktes unsicher sind, ist es am besten, ihn eher früher als später zu testen. Wenn der Markt in ausreichender Größe vorhanden ist, kann ein Redesign vorgenommen werden, um die Kosten des Produkts mit weniger aufwendigen Designmethoden zu reduzieren.
Ein dritter Grund ist die Berücksichtigung von Produktvariationen. Mit modularen Subsystemen können der Funktionsumfang und die Preispunkte eines Produkts leichter variiert werden. Ein Punkt, den ich ansprechen möchte, ist, daß, wenn elektronische Subsysteme kosteneffektiv für Firmen sind, die die Ressourcen haben, auf den niedrigsten Ebenen der Elektronik zu entwerfen, sie sicherlich gut genug für Amateure und Studenten sind, aber die Geschichte endet hier nicht.
Im Universum der modularen Subsysteme gibt es eine Vielzahl von Schnittstellen. Die bekanntesten davon sind das S erial P eripheral I nterface ( SPI ), I nter- I ntegrated Circuit ( I²C ), Analog, quasi-analog P ulse- W idth M odulated ( PWM ), U niversal A synchronous R eceiver T ransmitter ( UART ) und Parallel. Von diesen hat nur die letzte eine breite und variierende Auswahl an Pinbelegungen. Wahrscheinlich benötigen 95% oder mehr der modularen Subsysteme keine parallele Schnittstelle, was dazu geführt hat, daß die Subsysteme selbst eine geringe Anzahl von Pins haben, was ihre Kosten und ihren Preis niedrig hält.
Aufgrund der Beliebtheit der oben genannten Schnittstellen hat Mikroe den MikroBUS Standard geschaffen und stellt ihn für jedermann frei zur Verfügung (siehe Abbildung 1). IC-Hersteller übernehmen diese Subsystem-Schnittstelle in zunehmender Zahl. Ich glaube, Microchip war der erste, der den MikroBUS-Standard auf seinen Evaluierungs- und Entwicklungsboards eingeführt hat. Sie haben dies getan, weil es inzwischen über tausend Module gibt, die auf diesem MikroBUS Standard basieren. Je nachdem, wie viele MikroBUS-Seiten sich auf einem Board befinden, kann eine praktisch unbegrenzte Anzahl von Konzepten entwickelt oder evaluiert werden, ohne daß man irgendwelche Platinen verdrahten, umverdrahten oder bestücken muß. Da der MikroBUS nun ein breit akzeptierter Standard ist, der sowohl die elektrische Schnittstelle als auch die physikalischen Eigenschaften einer Platine spezifiziert, ist es wieder einmal einfach geworden, Konzepte auf nahezu jeder Ebene der Funktionalität und des flexiblen Anspruchs kostengünstig zu realisieren. Aber das ist noch nicht alles.
Abbildung 1. MikroBUS-Standard. (Bildquelle: Mikroelektronika)
Mikroe ist ein Unternehmen für Entwicklungswerkzeuge. Sie stellen nicht nur Boards her, die ihren MikroBUS-Standard verwenden und die sie “Click” boards nennen, sondern auch Entwicklungswerkzeuge. Unter diesen Werkzeugen ist eines namens “CodeGrip”. CodeGrip hat zusätzlich zu einer USB-Schnittstelle eine WiFi-Schnittstelle. Über eine dieser beiden Verbindungen kann man die Software schreiben und debuggen, die beliebige Subsysteme in ein Design integriert. Eine WiFi-Verbindung bedeutet, daß man eine Schnittstelle hat, die einfach mit dem Internet verbunden werden kann. Genau das haben sie mit einem System erreicht, das sie Planet Debug nennen.
Planet Debug ermöglicht jedem, der die integrierte Entwicklungsumgebung ( IDE – I ntegrated D evelopment E nvironment) von Mikroe auf seinem PC installiert hat und über eine Internetverbindung verfügt, den Zugriff auf entfernte Hardware überall auf der Welt. In der Tat konfiguriert Mikroe seine Hardware mit beliebigen Click-Boards, die Sie anfordern. Das bedeutet, daß der technologische Fortschritt jetzt einen Punkt erreicht hat, an dem Sie keine eigene Hardware entwickeln oder verdrahten müssen, um Ihr Konzept zu entwickeln oder die Technologie, die Sie gründlicher verstehen wollen, zu erlernen.
Es ist eine glückliche Zeit, sich für Elektronik zu interessieren oder etwas darüber zu lernen. Mein Beitrag zu dieser Geschichte endet hier vorerst, aber Sie sind es, die den Rest der Geschichte schreiben können, indem Sie Ihre eigenen Konzepte weiterentwickeln.
Über den originalen Autor
Randall Restle kam 2011 zu Digi-Key, nachdem er 35 Jahre lang im Ingenieurwesen tätig war und digitale und analoge Schaltungen, Leiterplatten und Embedded-Software entwickelt hatte.
Er hält BSEE-, MS- und MBA-Abschlüsse von der University of Cincinnati.
Er ist zudem ein langjähriges Mitglied des IEEE, war Registered Professional Engineer im Bundesstaat Ohio, ein Certified Project Management Professional am Project Management Institute und hält als Erfinder mehrere Patente.
Momentan arbeitet er als selbständiger Berater für Führungskräfte in der Metropolregion Cincinnati.