Embedded Compu+ng Bill Drake Strategic Technology Manager - PowerPoint PPT Presentation

Embedded ¡Compu+ng ¡ Bill ¡Drake ¡ Strategic ¡Technology ¡Manager ¡ Emerson ¡Climate ¡Technologies ¡ White ¡Rodgers ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Design ¡and ¡Opera+ng ¡Constraints ¡ – Power ¡ – Cost ¡ – User ¡Interface ¡ – I/O ¡ – Heat ¡ – Opera+onal ¡Timing ¡ – Robust ¡Opera+on ¡ – Recovery ¡ – Security ¡ – Compliance ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Design ¡and ¡Opera+ng ¡Constraints ¡ – Power ¡ • BaHery ¡ – Type ¡of ¡BaHery ¡ » Rechargeable ¡ » ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Connector ¡Constraints ¡ » ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Costs ¡of ¡Cables ¡and ¡Chargers ¡ » One ¡Time ¡Use ¡ – Legal ¡requirements ¡for ¡recycling, ¡charging, ¡disposal? ¡ – Opera+ng ¡length ¡of ¡+me ¡on ¡one ¡cycle? ¡ – Physical ¡size ¡constraints? ¡ ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Design ¡and ¡Opera+ng ¡Constraints ¡ – Cost ¡ • Processor ¡System ¡ – CPU, ¡Memory, ¡I/O ¡ • Manufacturing ¡Costs ¡ – BGA ¡ – Lead/Lead ¡Free ¡ – Assembly ¡Tes+ng ¡ • Design ¡Tool ¡Costs ¡ – Integrated ¡Development ¡Environment ¡ – Opera+ng ¡System ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Design ¡and ¡Opera+ng ¡Constraints ¡ – User ¡Interface ¡ • Limited ¡Number ¡of ¡Indicators ¡ • Limited ¡Number ¡of ¡Ac+vators ¡(pushbuHons) ¡ • Must ¡factor ¡in ¡power ¡requirements ¡ • Must ¡factor ¡in ¡opera+ng ¡system/+ming ¡constraints ¡ • Interrupt ¡structure ¡must ¡provide ¡for ¡user ¡feedback ¡ +ming ¡ • Cost ¡of ¡Interface ¡components ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Design ¡and ¡Opera+ng ¡Constraints ¡ – I/O ¡ • Real ¡+me ¡signal ¡requirements ¡ • Communica+on ¡requirements ¡ • Interrupt ¡system ¡structure ¡to ¡support ¡real ¡+me ¡and ¡ communica+on ¡opera+on ¡ • System ¡on ¡chip ¡versus ¡components ¡ • Peripheral ¡connec+ons ¡ • Cost ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Design ¡and ¡Opera+ng ¡Constraints ¡ – Heat ¡ • Wasted ¡Energy ¡ • Interacts ¡with ¡I/O, ¡User ¡Interface ¡and ¡Sensors ¡ • Affects ¡BaHery ¡Life/power ¡supply ¡requirements ¡ • Packaging ¡must ¡enable ¡dissipa+on ¡of ¡excess ¡heat ¡ • Opera+ng ¡in ¡cold ¡environments ¡must ¡provide ¡heat ¡to ¡ enable ¡opera+on ¡ • Temperature ¡Range ¡of ¡opera+on ¡must ¡be ¡taken ¡into ¡ account ¡when ¡choosing ¡components ¡ • Cost ¡impacts ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Design ¡and ¡Opera+ng ¡Constraints ¡ – Opera+onal ¡Timing ¡ • Resonator ¡vs. ¡crystal ¡ • Stability ¡requirements ¡ • Affects ¡on ¡power ¡requirements ¡ • Processor ¡speed ¡ • Interrupt ¡servicing ¡requirements ¡ • Memory ¡cycle ¡requirements ¡ • Manufacturing ¡constraints ¡ • Cost ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Design ¡and ¡Opera+ng ¡Constraints ¡ – Robust ¡Opera+on ¡ • Opera+ng ¡Environment ¡ – Heat/Cold/stability ¡ – Electrical ¡Noise ¡ – Tolerance ¡for ¡component ¡degrada+on ¡ • Legal ¡and ¡Liability ¡Requirements ¡ – Medical ¡applica+ons ¡ – AircraW ¡ – Home ¡Automa+on ¡ – Toys ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Design ¡and ¡Opera+ng ¡Constraints ¡ – Recovery ¡ • Watchdog ¡Timer ¡ • Human ¡Interven+on? ¡ • Over ¡The ¡Air ¡Reprogramming ¡ • Connected ¡Reprogramming ¡ • Serviceable ¡components ¡ • Cost ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Design ¡and ¡Opera+ng ¡Constraints ¡ – Security ¡ • Compe+tors/Hackers ¡stealing ¡the ¡opera+ng ¡code ¡ • Compe+tors/Hackers ¡subs+tu+ng ¡opera+ng ¡code ¡ • Legal ¡requirements ¡regarding ¡any ¡data ¡in ¡the ¡system ¡ • Legal ¡requirements ¡regarding ¡data ¡communica+ons ¡ with ¡the ¡system ¡ • Affects ¡on ¡the ¡processor, ¡memory, ¡other ¡design ¡ components ¡ • Cost ¡ ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Design ¡and ¡Opera+ng ¡Constraints ¡ – Compliance ¡ • FCC, ¡CE, ¡IC, ¡R&TTE, ¡Telec ¡… ¡ • HIPPA ¡ • WiFi, ¡ZigBee, ¡Z-­‑Wave, ¡Bluetooth ¡ • NEMA ¡ • ASHRAE ¡ • Consumer ¡Product ¡Safety ¡Commission ¡ • Trade ¡Compliance ¡ • OSHA ¡ • California ¡Title ¡24 ¡ • Chemical ¡and ¡Recycle ¡Labeling ¡ • … ¡ • Cost ¡Considera+ons ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Concept ¡of ¡New ¡Motes ¡ – Exis+ng ¡Motes ¡operate ¡with ¡IEEE ¡802.15.4 ¡ – Consider ¡design ¡of ¡new ¡motes ¡with ¡alternate ¡ wireless ¡technologies ¡ • IEEE ¡802.11 ¡ • Bluetooth ¡Basic ¡Rate ¡ • Bluetooth ¡High ¡Rate ¡ • Bluetooth ¡Low ¡Energy ¡ • 900 ¡MHz ¡(North ¡America)/800 ¡MHz ¡(EU)/ ¡Other ¡ • Other ¡band? ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Concept ¡of ¡New ¡Motes ¡ – Power ¡ – Cost ¡ – User ¡Interface ¡ – I/O ¡ – Heat ¡ – Opera+onal ¡Timing ¡ – Robust ¡Opera+on ¡ – Recovery ¡ – Security ¡ – Compliance ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Concept ¡of ¡New ¡Motes ¡ – Processor ¡Requirement? ¡ • ARM ¡ • Texas ¡Instruments ¡ • Freescale ¡ • Energy ¡Micro ¡ • Microchip ¡ • ST ¡ • Toshiba ¡ • Samsung ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Concept ¡of ¡New ¡Motes ¡ – User ¡Interface ¡ • Provisioning ¡ • Opera+ng ¡Status ¡ • Control ¡ • Signal ¡Strength ¡Indica+on ¡ • Loss ¡of ¡Signal ¡Indica+on ¡ • Power ¡Status ¡ • I/O ¡func+on ¡status ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Concept ¡of ¡New ¡Motes ¡ – Opera+ng ¡Environment ¡ • Temperature ¡Range ¡ • Wireless ¡Environment ¡ • Desired ¡Communica+on ¡Range ¡ • Industrial ¡ • Commercial ¡ • Consumer ¡ • Aerospace ¡ • Outer ¡space ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Concept ¡of ¡New ¡Motes ¡ – Size? ¡ – Manufacturing ¡constraints ¡ • BGA? ¡ • Lead ¡Free ¡ • Other ¡ – Power ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Concept ¡of ¡New ¡Motes ¡ – Opera+ng ¡System ¡ • RTOS ¡ • Scheduler ¡ • None ¡ • Linux ¡ – Impact ¡on ¡Memory ¡and ¡Processor ¡Requirements? ¡

Embedded ¡Compu+ng ¡ • Concept ¡of ¡New ¡Motes ¡ – Power ¡-­‑ ¡ – Cost ¡ – User ¡Interface ¡-­‑ ¡ – I/O ¡-­‑ ¡ – Heat ¡-­‑ ¡ – Opera+onal ¡Timing ¡ – Robust ¡Opera+on ¡ – Recovery ¡ – Security ¡ – Compliance ¡

Wireless ¡Sensor ¡Networks ¡ • Wireless ¡Applica+ons ¡ – Long ¡Range ¡– ¡Licensed ¡Bands ¡ • Oil ¡Pipeline ¡Management ¡ • Natural ¡Gas ¡Pipeline ¡Management ¡ • City ¡Water ¡Departments ¡ • Power ¡Distribu+on ¡ Advantages ¡ • No ¡one ¡else ¡allowed ¡to ¡use ¡your ¡frequency ¡ Disadvantages ¡ • Cost ¡and ¡+me ¡delay ¡for ¡licensing ¡ • Limited ¡number ¡of ¡licenses ¡available ¡

Wireless ¡Sensor ¡Networks ¡ Wireless ¡Applica+ons ¡ • – Short ¡Range ¡– ¡Unlicensed ¡Bands ¡ • Industrial ¡Sensor ¡Systems ¡ – Machinery ¡Vibra+on ¡Monitoring ¡ – Cement ¡Plant ¡Rota+ng ¡Kiln ¡ – AircraW ¡Carrier ¡Elevator ¡Controls ¡ – Pharmaceu+cal ¡Process ¡Control ¡ – Mobile ¡Plaform ¡Monitoring ¡– ¡silicon ¡wafer ¡processing ¡ – Refinery ¡Tank ¡Farm ¡Monitoring ¡ – Flight ¡line ¡upload ¡of ¡flight ¡plan ¡data ¡and ¡download ¡of ¡aircraW ¡maintenance ¡data ¡ Advantages ¡ • Inexpensive ¡hardware ¡– ¡mass ¡produc+on ¡ • Compares ¡very ¡favorable ¡with ¡wiring ¡costs ¡ • No ¡licensing ¡fees ¡ Disadvantages ¡ • Crowding ¡in ¡the ¡ISM ¡bands ¡ • Poten+al ¡for ¡crosstalk ¡and ¡interference ¡ • Widespread ¡knowledge ¡of ¡standards ¡– ¡hacker ¡target ¡