Der Kern jedes unserer Devices: Ein Hauptprozessor, über den die Firmware läuft. Ihre Kernaufgabe: Die Anbindung und Koordinierung aller an den Prozessor angeschlossenen Komponenten – Sensoren, Modem, externe Schnittstellen – auf der Platine zu einem reibungslos funktionierenden Gesamtsystem. Firmware und Hardware sind also untrennbar miteinander verwoben. Oder anders gesagt: Ohne die richtige Firmware, die alles koordiniert, ist die beste Hardware nutzlos.
Firmware: Datenerfassung & Datenübertragung
Jede unserer Firmware-Applikationen ist grundsätzlich auf zwei Hauptaufgaben ausgelegt: die Datenerfassung und die Übertragung. Für die Übertragung steuert die Firmware auf dem Prozessor das Mobilfunkmodem an. Dabei muss sie sich an definierte Abläufe halten, um sich mit einem Mobilfunknetz zu verbinden. Sie muss aber auch auf mögliche Fehlverhalten des Modems oder des mobilen Netzes reagieren können.
Interaktionen der Firmware mit Middleware Server: Verschiedene Meldungstypen und Befehle
Die Datenerfassung kann sehr unterschiedlich ausfallen: Wenn Sensoren direkt angeschlossen werden, muss die Firmware anschließend die entsprechenden Hardwareschnittstellen bedienen, z.B. I2C, SPI oder das direkte Messen analoger Signale. Durch die Vielzahl an Prozessor-Schnittstellen, die dann von der Firmware ausgewertet werden können, ist HK.SYSTEMS in der Lage, so gut wie jede Art von Sensor anzubinden.
Häufig ist darüber hinaus aber noch eine externe Hardwarebeschaltung nötig: Hardware und Firmware funktionieren also nur als Einheit und müssen je nach Aufgabe zwingend aufeinander abgestimmt werden. Die Firmware setzt auch die Abläufe um, beispielsweise die Reihenfolge verschiedener Messungen, oder variiert die Häufigkeit von Messungen in Abhängigkeit von Schwellenwerten oder weiteren Parametern wie Uhrzeit oder zusätzlichen Umwelteinflüssen. All diese Parameter sind Firmware-gesteuert – nicht zuletzt auch in Abhängigkeit der Konfiguration, die das betreffende Gerät von der Middleware erhält.
Eine andere Art der Datenerfassung sind zum Beispiel Retrofit-Lösungen, wie HK.SYSTEMS sie bereits in diversen Kundenprojekten umgesetzt hat. Hier ist die Basis eine bereits bestehende Elektronik, die auf das Sammeln bestimmter Daten spezialisiert ist. Häufig hat der Kunde schon eine ganze Menge spezielles Know-how in diesem Bereich investiert – ihm fehlt dann aber wiederum das Know-how für die verlässliche Datenübertragung.
Unsere Lösung: Die Kundenelektronik wird um die Möglichkeit der Datenübertragung über die Luft (over-the-air) erweitert. Dazu wird unsere Elektronik an eine bestehende Datenschnittstelle angeschlossen (z.B. UART oder RS485). Der darüber laufende Datenstrom wird von unserer Firmware ausgewertet, anschließend werden bei Bedarf Informationen übertragen oder andere Aktionen ausgelöst. Es ist auch möglich, mit dem Kunden ein spezielles Protokoll für den Datenaustausch über eine Schnittstelle zwischen beiden Elektroniken auszuarbeiten. Die Firmware kann dann auf im Protokoll definierte Befehle entsprechende Informationen übertragen oder auch zurückgeben.
Firmware: Weitere Vorteile & Funktionen auf einen Blick
- Energiemanagement: Die Firmware kümmert sich in batteriebetriebenen Geräten auch um ein nachhaltiges Energiemanagement der übrigen Komponenten auf der Platine. Sie versetzt diese in Schlafmodi oder unterbindet die Spannungsversorgung der Komponenten durch externe Beschaltung komplett, wann immer es die Abläufe zulassen.
- Updates: Die Firmware kann sich selbst austauschen. Diese Funktion macht diverse Funktionserweiterungen möglich – und zwar vollkommen unkompliziert.
- Konfigurationsmöglichkeit: Die Firmware kann Parameter vom Middleware-Server übernehmen. Dies ermöglicht einen einfachen Serverwechsel oder auch die Änderung von Schwellenwerten, Datenaufnahme-Häufigkeit und mehr.
- Benutzerinteraktionen: Die Firmware ermöglicht nicht nur direkte Reaktionen auf Eingaben durch Nutzer, beispielsweise über Taster, sondern auch Statusvisualisierungen oder Datenvisualisierungen über LEDs und Displays.