Das ZBrain System

Was ist das ZBrain System?
Das ZBrain System ist ein modulares System zur Messwerterfassung, Steuerung und Regelung mit einem Stromverbrauch im Milliwatt-Bereich. HW und SW sind modular aufgebaut und einfach an unterschiedliche Prozess-Anforderungen und -Geometrien anpassbar.
Das ZBrain System besteht aus dem CPU-Modul ZBrain, einem Baseboard ZBase oder ZMobile und einer Reihe von aufsteckbaren I/O-Modulen.
Datenblatt: ZBrain CPU-Modul
Datenblatt: ZBrain Produktübersicht
Datenblatt: ZBrain System Plattformen

Das ZBase und die I/O-module haben jeweils das Format einer Scheckkarte. Die I/O-Module können auch als "Turm" (Zbox) aufeinander gesteckt werden. Die kleinste Systemform besteht aus 1x ZBrain CPU-Modul und 1x ZBase.
Ein weiteres Baseboard mit bereits integriertem Prozess-I/O ist das ZMobile. Hier sind auf 10x8cm eine Reihe von gängigen I/O-Funktionen zusammengefasst.
Datenblatt: ZMobile Baseboard
Datenblatt: ZBrain Produktübersicht
Datenblatt: ZBrain System Plattformen

Kundenspezifisches I/O
Grundsätzlich sind Baseboard und I/O-Module nicht an das Scheckkartenformat gebunden ! Andere, auch kundenspezifische Module sind möglich. Ein Beispiel hierfür ist ZMobile.
So, wie beim ZMobile bestimmte Funktionen zusammengefasst sind, lassen sich jederzeit auch andere Funktionen zu kundenspezifische I/O-Boards (mit kundenspezifischen Abmessungen) aufbauen, entweder von Ihnen selbst oder von uns für Sie.

Das ZBrain System ist jedoch nicht nur ein Hardwarebaukasten sondern gleichzeitig auch eine Entwicklungsphilosophie bzw. ein Entwicklungskonzept. Dieses Konzept heißt: "LabVIEW on Blackfin mit skalierbarem, felderprobtem Prozess I/O". Zusätzlich zu den standardisierten LabVIEW Funktionsblöcken (VI's) gibt es mehr als 200VIs für die ZBrain System Hardware. Natürlich mit allen notwendigen Treibern, realtimefähig.
Die ZBrain Hardware ist für Umgebungstemperaturen zwischen -20° und +75°C spezifiziert. Andere Temperaturbereiche auf Anfrage.
Datenblatt: ZBrain Produktübersicht
Datenblatt: ZBrain System Plattformen

Realtimefähigkeit

Mit dem BSP von Schmid Engeneering ist LabView Embedded auf ZBrain/Blackfin direkt realtimefähig. Auf der ZBrain Zielhardware läuft weder Windows noch ein entsprechendes Betriebssystem, sondern ein echtzeitfähiger, kooperativer Multitaskingkernel von Analog Device mit der Bezeichnung VDK. VDK steht für VisualDSP++ Kernel . Es handelt sich dabei um einen Echtzeitkernel, also ein rudimentäres RTOS von Analog Devices für Blackfin- und SHARC- Prozessoren. Zusätzliche Funktionen im BSP von Schmid Engeneering sorgen für ein Echtzeitverhalten des erstellten Programmes. Das LabVIEW Diagramm wird in C-Code übersetzt, mit dem VDK Kernel verlinkt und als deterministische Firmware in die Zielhardware geladen. Auf der Kernelebene arbeitet das System mit Zeitfenstern von 100µSek. Daraus ergeben sich für den Realtimebereich Context-Switchingzeiten von 100µSek. Die Reaktion auf einen externen Trigger erfolgt im nSek-Bereich.
Datenblatt: ZMobile/ZBrain BSP for LabVIEW

Rapid Prototyping für Meß- und Regeltechnische-Aufgaben

Schneller zu Prototypen, schneller zum Serienprodukt bei Mess- und Regeltechnischen-Aufgaben ?

Mit dem ZMobil Development Kit (ZMdevkit) bieten wir Ihnen diese Möglichkeit. Der ZMdevkit ist eine integrierte Entwicklungs- und Testumgebung mit einer graphischen Programmieroberfläche und modulare Hardware, Realtime fähig, mit sehr geringem Stromverbrauch.

Die Hardware basiert auf kompakten, felderprobten Standardmodulen, welche der Aufgabenstellung entsprechend zusammengestellt werden.
Die graphische Programmieroberfläche LabVIEW bzw. LabVIEW Embedded bietet Ihnen fertige Funktionsblöcke (VIs) für die verschiedensten Operationen, die auf einfache Art durch Drag and Drop zusammengefügt werden. Und ermöglicht so ein sehr effektives arbeiten. In sehr kurzer Zeit erhalten Sie verwertbare und überprüfbare Ergebnisse. Zusätzlich bietet das System einen Fast Debug Mode (FDM). In diesem FDM-Modus können Sie die einzelnen Schritte oder das fertige Programm (im Interpretermode) sofort überprüfen und mit realen Ein- und Ausgängen live auf der Zielhardware testen und ausführen.

Für Ihr Serieprodukt bieten wir zusätzlich zu den Standardmodulen kundenspezifische, preisoptimierte Hardwareplattformen. Diese Plattformen sind im Wesentlichen ein "copy&paste" bewährter, wieder verwendbarer Hard- und Softwarekomponenten. Es können deshalb die gleichen Software-Funktionsblöcken (VIs) verwendet werden wie bei der Prototypen-Hardware.

Fachartikel:
Rapid Prototyping für Mess- oder Regeltechnische Aufgaben
Robotik: Autonome Lebensretter

Datenblatt:
ZMobile Developmentkit (ZMdevkit)
ZMdevkit Rapid Prototyping
Rapid Prototyping for LowPower

Mit Drag&Drop zur Benutzeroberfläche (GUI)

Es gibt Embedded Systeme, die ohne Bedienereingriffe auskommen und deshalb keine besonderen Ansprüche an die Benutzeroberfläche stellen. In den meisten Fällen ist jedoch eine graphisch gestaltete Benutzeroberfläche oder eine Bedienerführung erwünscht oder notwendig.

Jeder, der schon einmal eine Bedienoberfläche für ein System gestalten durfte, ist sich des Aufwandes dieser Aufgabe bewusst. Sie umfasst nicht nur einen hohen Programmieraufwand, sondern auch Abstimmungen mit Designern, Marketing, Kunden und Endanwendern. Alle möchten mitreden, haben Änderungswünsche und Abstimmungsbedarf. Nach einer kurzen Einführung kann jede der beteiligten Gruppen oder Personen durch Verbinden graphischer Elemente / Instrumente Ihre Vorschläge selbst entwerfen, realisieren und prüfen. Das LabVIEW Frontpanel-Konzept für Embedded Anwendungen unterstützt diesen Prozess durch einfach zu handhabende, komfortable Faceplates.

Interaktive grafische Bedienerschnittstellen (GUI's) werden am PC gestaltet
und in das Embedded Zielsystem geladen.

Unterschiedlichste Varianten und Strategien vom einfachen Prozessmonitor bis hin zu komplexen, mehrschichtigen Benutzerführungen können mit Drag & Drop aufgebaut werden. Steuerungselemente, Eingabefeld, Taster, Schieberegler und Drehknöpfe, Anzeigen, Linienplots, Tachos, Bargraphen u.a. lassen sich zu Benutzeroberflächen kombinieren. Sehr gute Effekte können mit unterschiedlich großen JPG-Bildern erzielt werden. Sie werden über VI's sichtbar gemacht und positioniert. So lassen sich GUI-Prototypen oder ergonomische Grafikelemente mit gängigen Zeichnungsprogrammen entwerfen und ins Zielsystem laden. Die Benutzereingaben werden in VI's ausgewertet und als Events von der Programmlogik verarbeitet. Anschließend wird der Code generiert, welcher der Embedded CPU die gesamte Kontrolle über das GUI übergibt. Als Interface dienen kompakte Color TFT's mit Touchfunktionen. Die Bedienoberfläche kann parallel zur Hardware und zur Prozesssoftware entwickelt werden.

Der ZMobile Development Kit (ZMdevkit)

ZMdevkit ist eine komplette Start-, Entwicklungs- und Testumgebung für stationäre und mobile Meß-, Steuer- oder Regelungsaufgaben mit LabVIEW auf ZBrain. Der ZMdevkit eignet sich nicht nur für der professionellen Programmierer, sondern ebenso für den Prozessspezialisten ohne Erfahrung mit embedded Programmierung. Ursprünglich als Starterkit gedacht, bietet der ZMdevkit mit 4x Analog- und 2x Digitaleingängen, 8x Digitalausgängen, 14x entprellten Tastatureingängen und 5x konfigurierbare High Speed UARTS in der Grundausstattung eine komplette, skalierbare Entwicklungsumgebung. Durch Aufstecken weiterer I/O-Module sind in der Maximal-ausstattung bis zu 16x Analog- und 32x Digitaleingänge, 8x Analog- und 32x Digital-ausgänge, 12x Encodereingänge und 16x Lowside Schalter möglich.

Mit 4 integrierten Potentiometern, 14 Schaltern, 8 LEDs, RS232, RS485, USB, Buzzer , Batterieanschluß, Compact Flash Card und optionalem Touch-Farbdisplay bietet der ZMdevkit die Möglichkeit digitale und analoge Ein- und Ausgänge zu simulieren und damit die entwickelten Programme und Strategien zu testen, bevor die SW/HW in der realen Welt eingesetzt wird. Im Interpretermode (Hardware in the Loop) oder als compiliertes Programm in Realtime.

Basis der Softwareumgebung ist LabVIEW bzw. das LabVIEW Embedded Modul. Als Hardware dient ein Blackfin CPU-Modul. Der Stromverbrauch des eingesetzten ZMobil-Modules liegt im Milliwatt Bereich. Das macht ZMobil auch sehr interessant für nicht stationäre, batteriegestützte Aufgaben. Batterie- und Power-Managementlogik sind schon in der Standardausführung integriert.

Durch die Kombination von Grafischer Programmierung, Fast Debug Mode und integrierter Testumgebung ist die Softwareproduktion um Faktoren schneller, effektiver und damit kostengünstiger.

Für den LabVIEW-Einsteiger bietet der ZMdevkit eine ideale Lern-, Entwicklungs- und Realisierungsumgebung. Der LabVIEW-Kenner fühlt sich sofort zu Hause.

Nach dem Erstellen und Testen des fertigen Programms kann das ZMobil abgenommen und im operationellen System eingesetzt werden.nd Testen des fertigen Programms kann das ZMobil abgenommen und im operationellen System eingesetzt werden.
Datenblatt: ZMobile Developmentkit (ZMdevkit)

Datenblätter:
ZMobile Developmentkit (ZMdevkit)
ZMobile Baseboard
ZBrain CPU-Modul
ZMobile/ZBrain BSP for LabVIEW
ZMdevkit Rapid Prototyping
ZMobile Gasförderung in der Tiefsee