Designtipps für die Softwareentwicklung von Wearables

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Herausforderungen heterogener Multicore-Umgebungen

Die Komplexität, die durch diese Architekturen entsteht, führt zu einer völlig neuen Art von Problemen hinsichtlich Entwicklung, Debugging und Optimierung eines Systems. Mit einem umfassenden Power-Management-Framework können Entwickler die vielen Herausforderungen bei heterogenen Multicore-Umgebungen managen. In erster Linie sind das Interprozesskommunikation (Inter-Process Communication, IPC) und Remote-Processor-Lifecycle-Management.

Interprozesskommunikation: Sobald das Master-Prozessor-Betriebssystem und der Anwendungs-Stack laufen, benötigen viele Wearable-Anwendungsfälle die Kommunikation mit anderen Teilen des Systems. Das Power-Management-Framework von Mentor Graphics bietet zum Aufbau eines Kommunikationskanals zwischen Master-Betriebssystem und den Remote-Betriebssystemen eine Implementierung (proprietäre Lizenz) eines Open-Source-Remote-Processor-Messaging-Features (rpmsg). So werden die Daten zwischen den beiden in einem Interprozessor-Kommunikationskanal (Bild 3) übertragen. Ein wichtiger Vorteil dieses Ansatzes ist die Möglichkeit, den Energiezustand der Slave-Cores von einem Master-Core aus zu steuern. Ungenutzte Cores und Anwendungen müssen nicht ausgeführt werden, wenn es der Anwendungsfall nicht erfordert.

Remote-Processor-Lifecycle-Management: Die Kontrolle über einen Remote-Prozessor zu übernehmen und dann ein Betriebssystem (oder einen Anwendungs-Stack) innerhalb dieses Remote-Prozessors zu starten oder zu stoppen, wird als Remote-Processor-Lifecycle-Management bezeichnet. Die Linux-Gemeinde hat zum Managen dieser Art von Szenarien ein Remote-Prozessor-Framework (remoteproc) in eine Open-Source-Umgebung aufgenommen und Mentor Graphics hat diese Technologie in sein Power-Management-Framework integriert.

Mentors remoteproc-Funktion (Bild 4) erlaubt die Interoperabilität zwischen unterschiedlichen Betriebssystemen wie Mentor Embedded Linux, Nucleus RTOS und Bare-Metal-Umgebungen. Ein wesentlicher Vorteil dieser Technologien ist die verringerte Leistungsaufnahme. Wenn er nicht gebraucht wird, bleibt der Remote-Prozessor in einem Low-Power-Zustand. Das ist eine entscheidende Design-Anforderung.

IoT-Kommunikation und Protokolle

Wearables lassen sich über ein Gateway oder über die Cloud miteinander verbinden. Dafür müssen sie sowohl Standards unterstützen wie Wi-Fi, Bluetooth und/oder Bluetooth Low Energy (BLE) als auch Standards wie 6LowPAN und Thread. Für die Kommunikation zwischen Produkt und Gateway sowie zwischen Produkt und Cloud könnten Wearables auch Support für IoT-Protokolle wie CoAP, MQTT und XMPP bieten. Wie andere Funktionen müssen diese innerhalb und außerhalb der Lösung skalierbar sein, um die spezifischen Anforderungen von Wearables zu erfüllen.

Fazit: Die Zeit ist reif für Wearables

Die Welt der IoT-Wearables wächst von Tag zu Tag. Gute Rahmenbedingungen für Geschäftsmöglichkeiten bestehen dank der Kapazität der Internet- und Wireless-Bandbreite zusammen mit den Fortschritten bei Prozessoren und Geräten, der Standardisierung von IoT- und Kommunikationsprotokollen und effizienten Power-Management-Lösungen.

Unternehmen, die Wearables entwickeln, profitieren von einer hochskalierbaren Embedded-Entwicklungsplattform. Sie deckt die Anforderungen von kleinen ressourcenbeschränkten Systemen bis zu komplexeren Produkten ab, die heterogene Betriebssystemumgebungen auf homogenen oder heterogenen Architekturen unterstützen.

* Warren Kurisu verantwortet bei Mentor Graphics das Embedded-Laufzeitplattform-Business, unter anderem für das Nucleus-Betriebssystem.

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