Het gebruik van een Raspberry Pi als Embedded besturing

Gemak

Via een connector kunnen de benodigde aansluitingen van de embedded toepassing naar de Raspberry Pi gemaakt worden. Het gebruik van Linux maakt ook internet toegang voor IoT (Internet of Things) toepassingen makkelijk.
Omdat het met Linux werkt, kan het zelfs in een scripttaal zoals Python of Javascript geprogrammeerd worden. Wanneer de snelheidseis niet te hoog is, werkt dat prima.
Maar om geschikt te zijn als eind oplossing die in aantallen in de markt wordt gezet, is meer nodig.

(On)Bekendheid

Elke ontwikkelaar maakt keuzes uit de mogelijkheden die hij kent. De Raspbarry is bekend bij elektronici en software makers. Maar ze zijn minder bekend met de industriële besturingssystemen, terwijl die mogelijk veel efficiënter in gebruik zijn. Daarover later meer.

Betrouwbaarheid en kosten

Met een prijs van ca. € 50 is de Raspberry Pi niet makkelijk te verslaan. Dat verklaart ook de populariteit. Maar het ontwerp van de Raspberry Pi had een focus op de laagste kosten, niet op levensduur en betrouwbaarheid. Een temperatuur werkgebied van 0 - 50 °C mag voor binnenshuis toepassingen voldoende zijn, maar dat is het niet voor een buiten-toepassing. Verder kunnen de connectoren na verloop van tijd storingen geven.

Het feit dat de Raspberry Pi een massa product is, betekent ook dat het niet in kleine aantallen geproduceerd kán worden. Loopt de verkoop terug, dan wordt de productie gestaakt. Er zijn inmiddels velen die hun ontwerp met de Raspberry Pi hebben moeten aanpassen naar een opvolgend model, omdat het eerdere model niet meer verkrijgbaar was.

Voor een demonstrator of prototype is beschikbaarheid, betrouwbaarheid en levensduur geen belangrijk criterium. Echter wanneer uw product in aantallen van 100 tot 1000+ op de markt gezet wordt, moet met andere storingskansen gerekend worden.
Dan moeten kosten door productproblemen en kosten voor support en service meegerekend worden.
Als er productproblemen optreden schalen deze mee met uw verkoopaantallen. Dat is meestal zéér onwenselijk.

Demonstratiefase / prototype fase

In een stappenplan voor productontwikkeling kan in de demonstratiefase en bij het eerste prototype prima gebruik gemaakt worden van de Raspberry Pi. In de demonstratiefase is er vaak geen harde eis ten aanzien van de betrouwbaarheid (temperatuur en vocht) en levensduur. Ook is vaak de fysieke maat van de elektronica (nog) niet zo kritisch. De Raspberry Pi zal dan de ontwikkelstap versnellen en kosten beperken.

Niet-functionele markteisen

Wanneer de demonstrator / prototype goedkeuring heeft (van klanten en investeerders) is een engineering-slag nodig om te voldoen aan de niet-functionele markteisen.
Dan komen punten als temperatuurbereik, schokbestendigheid, levensduur, EMC en CE keuringen aan de orde, maar mogelijk ook zaken als remote firmware updates en remote maintenance, om onderhouds- en servicekosten te reduceren. Dit zijn voor elke embedded besturingselektronica toepassing allemaal belangrijke zaken.

Pre-productie ontwikkeling

Voordat het product geproduceerd kan worden zal in deze (2de) fase van de elektronica ontwikkeling een echt prototype gemaakt moeten worden, dat aan alle eisen voldoet.
Met dit prototype kunnen dan de toelatingen en keuringen worden gedaan. Dit is immers het product dat op de markt gaat komen.
In veel gevallen zal de embedded besturingselektronica van dit prototype niet met een Raspberry Pi zijn uitgerust.

Ook voor deze fase in de productontwikkeling kiezen wij voor onze vaste elektronica ontwikkelprocedure waarbij verantwoorde en onderbouwde keuzes en het testen grote aandacht hebben.

Een project bestaat dan uit de stappen:

• Vereisten beschrijven (van demonstrator)
• Globaal ontwerp (van demonstrator)
• Detail ontwerp
• Kwalificatie
• Acceptatie tests
• Productie
• Productie test

Voor het maken van een besturingssysteem is het vaak handiger om een PLC te gebruiken. Daarmee kunnen de besturingsfuncties eenvoudig grafisch geprogrammeerd worden. Een PLC biedt gestandaardiseerde in- en uitgangen zodat kant-en-klare industriële sensors aangesloten kunnen worden. Daarmee kan de ontwikkeltijd kort gehouden worden.

Een demonstrator én zelfs de eerste proto productie kan dan zelfs met de PLC gemaakt worden, en later omgezet naar een Custom besturingsprint.
Dan is het voordeel dat het programma overgenomen kan worden, hetgeen risico’s vermindert en de kans op kinderziektes verkleint.