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    Komplexe Videosysteme heben mit Altium Designer Integration und Automation ab

    Die extrem hohen Anforderungen bei der Aufnahme, Verarbeitung und Analyse von Videomaterial machen das Systemdesign sehr anspruchsvoll. Fügen Sie jetzt physikalische und elektrische Anforderungen hinzu, wie z. B. Stromversorgungen mit hohem Störpegel, extreme Temperaturen und Umgebungen für militärische und industrielle Anwendungen in rauer Umgebung. Wenn Sie sich nun weitergehend vorstellen, dass beengte Platzverhältnisse, Vibrationen und hohe G-Kräfte beim Entwurf zu berücksichtigen sind, dann können Sie sich ausmalen, mit welchen Problemen die Designer bei Digital Design Corporation (DDC) täglich zu kämpfen haben.

    Die Erfüllung all dieser Rahmenbedingungen erfordert eine enge Zusammenarbeit der vielen Design-Disziplinen wie System-, Schaltplan-, Leiterplatten-, Mechanik-, Chip-, Firmware- und Softwaredesign. Dies gilt vor allem bei modernen digitalen High-Speed-Designs, wo die schnellen Schaltfrequenzen auf einer Leiterplatte einen breiten Erfahrungsschatz und leistungsstarke Werkzeuge benötigen. Der Design-Prozess kann viele Iterationen erfordern, um ein optimales System zu erhalten. Deshalb bietet DDC seinen Hardware-Designern eine integrierte Design-Umgebung auf Basis von Altium Designer. DDC setzt auf seine umfangreiche Bibliotheken, intelligente Automatisierung und interdisziplinäre Integration und kann so alle alle Zielkonflikte beim Design seiner höchst anspruchsvollen Produkte lösen.

    Ein Hardware-Entwickler nimmt eine 22-lagige Platine in Angriff.

    Der Video und Advanced Data Recorder (VAADR) von DDC bietet Aufnahmen in Echtzeit und hochauflösende Wiedergabe bei Anwendungen für raue Umgebungen. Das System nimmt 16-Bit-Videos mit hohen Bildraten auf und generiert I/O-Datenströme mit mehreren Gigabit. Das System war ursprünglich für die militärische Luftfahrt konzipiert, der Großteil der Funktionalität befindet sich auf einer Steuereinheit, die mit herausnehmbaren Speichermodulen ausgestattet ist.

    DDC hat seine weitreichende Erfahrung mit neuesten FPGAs höchster Dichte genutzt, um die Rechenleistung und Speicherkapazität der Steuereinheit in einer kompakten Bauform zu implementieren. Mit FPGAs ist es zwar sehr einfach, Systemhardware und -software fein abzustimmen, aber die schiere Größe dieser Bauteile (weit über 1.000 Pins) stellt eine riesige Herausforderung beim Leiterplatten-Design und -Layout dar. Darüber hinaus sind die militärischen und industriellen Anwendungen, bei denen das System zum Einsatz kommt, für eine schlecht regulierte Spannungsversorgung berüchtigt. Die funktionalen, thermischen und elektrischen Randbedingungen des Systems haben DDC veranlasst, eine 22-lagige Leiterplatte zu erstellen. Diese wurde von einem einzigen Hardware-Entwickler entworfen, der mit Altium Designer arbeitet.

    Integrations- und Automatisierungsarbeit für DDC

    Mike Cortopassi, Chef-Entwickler, erklärt: „Bei DDC erstellt der Hardware-Entwickler die Schaltpläne und das Leiterplatten-Layout. Ich habe das Design gemacht; ich kenne die Architektur, also weiß ich auch, wie das Routen funktioniert. Altium Designer ist perfekt für die Art, wie wir arbeiten.“

    Die mitgelieferten Bauteilbibliotheken von Altium Designer machen es für Mike viel einfacher, Schaltpläne zu erstellen, dies gilt auch für die großen FPGAs von Altera und Xilinx, die DDC einsetzt. Mike erklärt: „Ein Bauteil mit 1.800 Pins für die Bibliothek selbst erstellen zu wollen und das ohne einen Fehler zu machen, bedeutet einen ungeheuren Aufwand.“

    Die Automatisierung von datenintensiven Arbeitsabläufen half dabei, Mikes Design schnell fertigzustellen und Fehler zu vermeiden. So konnte sich Mike den nötigen Freiraum verschaffen, um sich auf die Optimierung kritischer Signale zu konzentrieren. „Das automatisierte Tauschen von Pins während des Routings war ein großes Plus bei der Sicherstellung wichtiger Verbindungen“, sagt er. „Ich kann schnell Änderungen an der Pinbelegung der FPGAs vornehmen und die Netzliste so oft wie ich will an den FPGA-Designer zurückgeben.“

    Die Integration von Schaltplänen und des PCB-Designs funktionierte auch gut in die andere Richtung. „Wenn ich eine neue Stromversorgung gebraucht habe, habe ich nur ein anderes Bauteil in den Schaltplan mit aufgenommen, in das PCB-Design übergeben und das Routing ergänzt." Dass man in der Lage ist, zwischen Schaltplan- und PCB-Design wechseln zu können, ist wichtig für einen effizienten, fehlerfreien Design-Zyklus — vor allem deswegen, da dies mehrmals pro Stunde auftreten könnte.

    Fehlervermeidung und Prozessoptimierung

    Nach der Fertigstellung des Designs hat Altium Designer automatisch die Ausgabedaten für die Herstellung erstellt. Als die erste Version aus der Produktion kam, schloss DDC die Spannungsversorgung an. Innerhalb einer Stunde war die Leiterplatte in Betrieb und der FPGA-Designer begann mit dem Testen des FPGAs. Mike schätzt die Integration und Automatisierung in Altium Designer. „Altium Designer gibt mir jede Gelegenheit, Fehler vor der Freigabe des Designs zu finden.“

    Während die VAADR getestet und überarbeitet wurde und Tests unter Umgebungsbedingungen durchlief, führte DDC zahlreiche Revisionen und Verbesserungen an der Leiterplatte durch. „Design-Änderungen wurden sehr schnell umgesetzt, dabei vereinfachten automatische Ausgabedaten die kleinen Design-Änderungen.“ Der erste Kunde war mit dem System sehr zufrieden und die daraus resultierende Leiterplatte gehört nun zum Standardproduktportfolio von DDC. Heute startet DDC das Design einer neuen, noch leistungsstärkeren Version des VAADR – mit Altium Designer.

    Produkt

    Der Video und Advanced Data Recorder (VAADR) von DDC ist ein High-End-Video- und Datenrekorder für anspruchsvolle Anwendungen in den Bereichen Militär, Luftfahrt, Fahrzeugbau, Forschung und andere Anwendungen. Das Gerät bietet Echtzeit-Aufnahme von mehreren Kanälen mit hoher Bildrate und 16-Bit-hochauflösenden Bildern. Es speichert Bilder im RAW-Format oder als komprimierte Dateien zusammen mit Metadaten wie Zeitstempel, GPS und anderen Metadaten. Mehrfach vorhandene Kanäle für die Unterstützung von Aufzeichnung und Wiedergabe ermöglichen eine moderne Bildanalyse und Bildverarbeitung während der Wiedergabe.

    Unternehmen

    Digital Design Corporation (DDC) ist ein Entwicklungs-Beratungsunternehmen mit High-End-Design-Dienstleistungen und Produkten. Das Unternehmen erstellt Architekturen, entwirft und implementiert integrierte Schaltkreise (FPGAs, ASICs, etc.) nebst den zugehörigen Schaltungen, Systemen und Software. Das Unternehmen spezialisiert sich auf Video (Schnittstellen, Optimierung und Aufzeichnung), Bildverarbeitung, Kommunikation, DSP und Audio in einer Vielzahl von Märkten wie Militär, Fahrzeugbau, Medizintechnik und andere industrielle Märkte. Das Unternehmen hat über 400 Jahre kumulative digitale Design-Erfahrung, die Dienstleistungen umfassen den gesamten Prozess von der Konzepterstellung bis zur Chipherstellung.
    Angeboten wird alles von der Erstellung der anfänglichen Architektur bis zum kompletten Design und Verifikation, auch können Prototypen erstellt und Produktionen aufgebaut werden und auch Support kann geleistet werden.

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