El tiempo y la energía son recursos limitados y valiosos que se deben utilizar de manera muy eficiente. Los esfuerzos por desarrollar soluciones que ahorren tiempo y energía con el objetivo de llevar las aplicaciones al mercado o a la madurez en serie lo más rápido posible son igualmente importantes. Los kits de desarrollo dotan a los profesionales de ventajas considerables en estos procesos, ya que pueden acortar significativamente la fase de desarrollo previo (predesarrollo). En especial, para aquellos mercados o empresas que, además de los desafíos de la guerra por el talento, la disponibilidad de componentes y la sostenibilidad, también tienen que cumplir con certificaciones prescritas con precisión, como sucede en el sector de la automoción, las tarjetas de desarrollo poseen el potencial de convertirse en verdaderos puntos de inflexión. Andreas Heder, ingeniero de aplicaciones de campo de Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH , explica a continuación por qué el nuevo modelo RDK4 del distribución broadline es la solución óptima para los departamentos de desarrollo de fabricantes de equipos originales o compañías Tier–1 en la industria del automóvil:
La última placa base desarrollada por Rutronik System Solutions se fundamenta en el Infineon PSoC™ 4100S Max, que ya se encuentra disponible como un solo componente. En la actualidad, el RDK4 es el único kit de desarrollo en todo el mundo que usa este microcontrolador. Aparte del microcontrolador certificado para automoción, los desarrolladores también encontrarán un chip base de sistema (SBC) y las interfaces más importantes para este sector (CAN-FD y LIN) en el menor espacio posible en el interior del RDK4. Esto significa que ya se han instalado un gran número de componentes relevantes para el desarrollo de unidades de control de motor (ECU – centralitas) en la placa base compacta, por lo que la mayoría de las aplicaciones en el campo de las centralitas se puede comprobar e implementar minuciosamente, sin necesidad de solicitar y montar más hardware. Esto permite a Rutronik System Solutions ofrecer a los desarrolladores un ahorro considerable de tiempo que, a su vez, pueden invertir en nuevas tareas adicionales. Sobre todo en lo que se refiere análisis de viabilidad, el RDK4 ahora proporciona una solución cada vez más eficiente.
Microcontrolador y SBC combinados – algo único entre las tarjetas de desarrollador
Además del microcontrolador, los desarrolladores de Rutronik System Solutions han integrado un SBC en forma del Infineon OPTIREG™ Mid-Range+, que resulta esencial en el suministro de tensión apta para automóviles (entrada/salida de alta tensión), ya que el microcontrolador por sí solo no sería capaz de gestionarlo. Esta combinación en una sola tarjeta es uno de los puntos fuertes del RDK4 y se dirige específicamente a los desarrolladores de automóviles porque, en casi todos los proyectos del sector, aparte de un microcontrolador, también se instala algún tipo de SBC. Normalmente, los fabricantes ofrecen kits de desarrollo para el SBC o el microcontrolador, pero nunca para ambos juntos.
Esperado con entusiasmo – posibilidad de hasta 42 V
Los sistemas de los vehículos eléctricos (VE) suelen funcionar con una tensión de 12 V o 24 V (camiones), pero los picos de tensión en estos sistemas pueden ser muy superiores, especialmente durante los procesos de encendido y apagado. Para garantizar la funcionalidad y la seguridad, las tensiones operativas más elevadas no deben ser un problema en períodos cortos. Como consecuencia, el RDK4 fue diseñado de tal manera que las entradas analógicas también pueden tolerar y medir tensiones de hasta 42 V, sin necesidad de hardware adicional. El propio microcontrolador normalmente funciona con una tensión de 5 V.
El ahorro de energía es obligatorio, pero no a costa de la seguridad
Uno de los desafíos recurrentes en el desarrollo de los sistemas a bordo de un vehículo es el aumento en la complejidad y en el número de unidades de control que, a menudo, tienen que estar conectadas permanentemente a la fuente de alimentación. Aunque los vehículos “modernos” suelen disponer de sistemas de batería dual, en los que una batería auxiliar responde a la demanda de energía adicional de los dispositivos electrónicos, la cantidad de dispositivos de consumo adicionales crece con la incorporación de más aplicaciones de seguridad y confort. Sería posible “apagar” un vehículo por completo, pero esto no es conveniente, ya que, por ejemplo, las unidades de control para sistemas de alarma deben estar en modo en espera (standby) cuando el vehículo se encuentra estacionado. Sin embargo, tampoco deben estar permanentemente «encendidos» y requerir demasiada energía.
Con la misión de evitar que estos dispositivos descarguen accidentalmente la batería del vehículo cuando está aparcado, existen regulaciones y requisitos claros sobre el consumo de energía (máximo) de una unidad de control en el modo en espera. En un departamento de desarrollo, el proceso de toma de decisiones a favor o en contra de un componente en función de su consumo energético se puede acortar significativamente con el RDK4. Con la ayuda de unas pinzas (jumpers), resulta posible medir el consumo de energía del sistema o subsistema, como sólo el microcontrolador, y ver exactamente cuánta energía gasta una aplicación o un componente y en qué modo de funcionamiento.
Dado que el nivel máximo de consumo de microamperios (µA) permitido se define en cada especificación para centralitas-ECU, los OEM del sector del automóvil se encuentran ante el desafío de encontrar soluciones que combinen comodidad, seguridad y eficiencia energética y, al mismo tiempo, no acorten innecesariamente la vida útil de las baterías de los vehículos. Gracias a la posibilidad de medición selectiva de corriente, el RDK4 asegura el cumplimiento de los valores límites en la fase de predesarrollo.
Conmutación segura gracias al SBC
Una fuente de alimentación de grado automoción en el RDK4, que se integra a través del SBC, garantiza que el microcontrolador se enciende y apaga con la máxima seguridad. Este componente es particularmente importante porque, en el momento en que el vehículo arranca, la tensión de la red de a bordo cae. Si este componente faltara ahora, el microcontrolador tendría que encenderse y apagarse esporádicamente en caso de duda. En el peor de los casos, esto podría provocar fallos de funcionamiento graves de todo el sistema. Por lo tanto, siempre se debe garantizar que el microcontrolador se encienda (de forma fiable) a una tensión determinada o se apague (también con total seguridad) por debajo de una tensión definida.
Solución práctica de hardware y software que ahorra tiempo
Muchas veces, el proceso de desarrollo comienza con la selección de un microcontrolador para que lo desarrolladores de hardware inicien el diseño de su propia tarjeta. En función de la disponibilidad de los componentes requeridos, esto puede llevar algunos meses: tiempo que los desarrolladores de software tienen que estar esperando, a menos que usen tarjetas como el kit RDK4 para trabajar en especificaciones de software y probar funciones en paralelo. Así pues, la gran ventaja es que, en cuanto el departamento de hardware ha completado el desarrollo, la aplicación ya casi se puede finalizar, debido a que el software, salvo pequeños ajustes, también podría estar terminado.
A la hora de ofrecer el mejor soporte posible a los desarrolladores de software, el RDK4, al igual que otras placas base y tarjetas adaptadoras de Rutronik System Solutions, se integra en el entorno de desarrollo ModusToolBoxTM de Infineon, que consta de una gran variedad de herramientas de desarrollo, bibliotecas y recursos de ejecución para los microcontroladores de Infineon, así como los kits de desarrollo. Con el Board Support Package (BSP) que Rutronik System Solutions suministra con la placa base, los desarrolladores reciben una descripción y una documentación completas (archivos de diseño de PCB y BOM) que definen la tarjeta y todas las E/S en lo que se refiere al hardware. Por ejemplo, resulta evidente a qué conjunto de pines ya está conectada una interfaz. El estudio de las fichas técnicas y los esquemas que requiere mucho tiempo se vuelve algo superfluo y, por ejemplo, se puede activar una interfaz CAN con un solo clic.
La placa base también es adecuada con otros entornos de desarrollo comunes y especializados en el sector de la automoción, como Adobe AIR o Keil Microvision Compiler y Visual Studio Code. Los ejemplos de software de Rutronik System Solutions también son de código abierto y se encuentran disponibles libres de carga.
Tiempo para innovaciones
Uno de los objetivos de Rutronik System Solutions es proporcionar soporte a los desarrolladores de firmware y hardware en la fase de predesarrollo con sus propias tarjetas base y adaptadora para acelerar el lanzamiento al mercado de nuevas aplicaciones.
Con el RDK4, Rutronik System Solutions continúa por esta senda. En el campo del desarrollo de unidades de control de motor en automóviles, esta placa base ayuda a que las aplicaciones alcancen la madurez del mercado más rápidamente, de modo que los desarrolladores de los OEM de la industria del automóvil no tengan que diseñar su propio hardware. Todo esto es posible, entre otras cosas, al combinar los componentes más modernos en el menor espacio posible. Gracias a la reducción del tiempo empleado en la fase de predesarrollo, se liberan capacidades y se crea espacio para el desarrollo de futuras innovaciones.
