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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Wireless Bild 2.

Wireless Bild 2. Gegenüberstellung von SMP und AMP. Bild 3. Migration einer diskreten Lösung auf die Zynq-Plattform. ist ein spezieller Fall: Sie benötigt sowohl Zynq PS, als auch Zynq PL. Die DPD-Verarbeitung lässt sich aufteilen in den High-speed Datenpfad und den Update-Pfad. Der Update-Pfad dient zur periodischen Aktualisierung der Filterbank-Koeffizienten; er ist gut geeignet zur Implementierung auf dem ARM Cortex-A9-Kern. Typischerweise wird eine Koeffizienten-Aktualisierung innerhalb einiger, oder einiger zehn Millisekunden ausgeführt. Wegen der arithmetischen Komplexität der Berechnungen müssen eventuell auch der A9-Kern und die eingebettete NEON SIMD Vektor- Recheneinheit herangezogen werden, um die erforderliche hohe Performance zu erbringen. Zusätzlich kann der Zynq PL die Hardware-Beschleunigung von Funktionen mit starker Abhängigkeit vom Prozessor-Takt unterstützen. Also werden der Zynq PL, der ARM A9-Kern und der NEON Coprozessor oft gemeinsam und kollaborativ eingesetzt. Der Steuerzweig des Funksystems wird typischerweise zur erstmaligen Kalibrierung, Konfigurierung, Alarmauslösung, Scheduling und Message-Terminierung auf den Netzen eingesetzt. In einer Funkanwendung erfordert dies meist keine besonders hohe Performance, kann also leicht von einem einzigen ARM A9-Kern im Zynq erledigt werden. Die richtige Auswahl der passenden Architektur zur Unterstützung sowohl der DPD- Applikation, wie der Steuerverarbeitung ist sehr wichtig, denn sie definiert die System-Performance, die Zuverlässigkeit und Einfachheit der Wartung. Eine oft getroffene Wahl der Architektur für Funk-Applikationen ist der AMP-Modus. Diese Struktur verwendet einen ganzen ARM-Kern für die DPD- Verarbeitung, wenn sie im Bare- Metal-Modus läuft. Dabei bietet sie mehr Headroom für den Zeitbedarf der Aktualisierung der DPD-Koeffizienten. Alle anderen Applikationen, wie Steuerung und OAM-Routinen (operation, administraton, maintenance), laufen auf dem zweiten OS-gesteuerten ARM A9-Kern. In dieser Architektur, in der das Betriebssystem nur die Steuerung eines der beiden ARM-Kerne übernimmt, muss ein Kommunikationskanal zwischen den Applikationen auf den beiden separaten Kernen etabliert werden, etwa durch die Nutzung des On-chip-Speichers oder geteilter Speicherbereiche. Dies ist besonders wichtig für einige relevante Steueraufgaben, beispielsweise die Überwachung der Funktion des DPD-Moduls. Derartige Lösungen zur Kommunikation zwischen den Prozessen (inter-process communication, IPC) sind nicht standardisiert. Sie müssen im AMP-Modus separat entwickelt werden. Die SMP-Architektur ist sehr geradlinig konzipiert, mit nur einer OS-Instanz zur Steuerung beider ARM-Kerne – und damit aller Applikationen. IPC, Debugging und Tool-Chain- Unterstützung laufen alle unter demselben Betriebssystem. Um sicherzustellen, dass der DPD- Applikation genügend Ressourcen zugeteilt werden, lassen sich spezifische Verfahren wie Core Affinity oder Interrupt Shielding in der Software-Applikation einsetzen. Im ersten Fall läuft die DPD-Applikation nur auf einem Kern, und potenziell teilen sich keine anderen Tasks 26 hf-praxis 2/2015

Wireless die Ressourcen (außer dem OS Scheduler Overhead). Im zweiten Fall werden die Interrupt-Dienste (außer denen, die von der DPD-Applikation ausgelöst werden) auf den zweiten Kern geleitet. Somit werden die Ressourcen von der DPD-Applikation voll ausgelastet. So gesehen ist das Zynq APSoC die ideale Plattform zur Unterstützung sowohl der AMP-, als auch der SMP-Architektur. Wie in Bild 3 gezeigt integriert Zynq zwei ARM-Prozessoren, einen 12,5-Gb/s SerDes und einen 500-MHz+ DSP mit höherer Zuverlässigkeit. Er liefert damit die gesamte digitale Front-end Funktionalität, wie DPD, CFR, DUC/DDC und CPRI/JESD-Schnittstellen. Diese Lösung umgeht die Notwenigkeit der Schnittstellen zwischen den Prozessoren und separatem FPGA. Sie vereinfacht somit das PCB-Design. Die Migration von einer diskreten Multi- Chip-Lösung zur integrierten Single-Chip- Lösung auf der Zynq-Plattform ist relativ einfach und geradlinig. Xilinx bietet einen glatten Migrationspfad auf Zynq durch die Bereitstellung umfangreicher Hardwareund Software-Lösungen. Darin eingeschlossen ist eine IP-Bibliothek der digitalen Signalverarbeitung für DUC, DDC, CFR und DPD. Zusätzlich werden multiple Betriebssystem-Lösungen unterstützt, einschließlich Bausteintreiber, Boot Loader, BSP-Template und den gebräuchlichen Tools. Mit einer erfolgreichen Migration auf die Zynq-Plattform kann diese Lösung die System-Performance signifikant erhöhen, den Leistungsverbrauch senken und die Materialkosten niedrig halten. Fazit Effizientes Telematik-System in M2M-Technologie Der Beitrag erläutert die Schlüsselanforderungen bei der Auswahl des Betriebssystems für drahtlose Applikationen, die Architektur der Implementierung und die Kriterien hinsichtlich AMP versus SMP bei deren Einsatz auf einem Xilinx Zynq-7000 Baustein. Diese fortschrittlichen Bausteine von Xilinx erbringen bei der Entwicklung von Equipment für die Telecom-Infrastruktur eine wesentlich verbesserte Performance, leichtere System- Integration, geringere Materialkosten und geringeren Leistungsverbrauch bei hoher Zuverlässigkeit und kürzerer Time-to- Market. Daneben ermöglichen sie die volle Programmierbarkeit sowohl der Software wie der Hardware. Damit können die Entwickler ihre Systeme schneller fertig stellen, aber auch weiterhin Aktualisierungen des Equipments nach dessen Installation im Feld vornehmen. Damit umgehen sie das mit dem Einsatz von Bausteinen wie ASSPs und ASICs verbundene Risiko. Die M2M-Technologie kann heute schon in vielen Bereichen eingesetzt werden und wird sich in den nächsten Jahren zu einer Schlüsseltechnologie in vielen Industriezweigen entwickeln. Mit der ersten M2M-Lösung RoTrack- GPS-1000, einem stromautarken Telematik-System für Tracking, Positionierung und Sensorik von Objekten, erschließt Rosenberger neue Anwendungen in den Bereichen M2M, IoT und Industrie 4.0. Die Vorteile des RoTrack- Systems: • stromautark (Versorgung über handelsübliche Batterien) • geringer Stromverbrauch • 1.400 Meldungen mit einem Batteriesatz • Gehäuse-Schutzklasse IP65 • Zwischenspeicher für bis zu 2.000 Positionsmeldungen bei mangelnder Verfügbarkeit GSM-Netz • Webportal für Lokalisierung, Disposition und Überwachung als Service verfügbar • Lösung kompatibel zu gängigen M2M- Portalen ■ Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH & Co. KG www.rosenberger.com hf-praxis 2/2015 27 Wir verstehen die Welle Wir stellen aus: Besuchen Sie uns an unserem Stand-Nr. C2-110! EMV-SYSTEMTECHNIK schlüsselfertige Komplett- Lösungen oder Einzelsysteme • Absorberkabinen/-hallen • Systemlösungen für - Störaussendung - Störfestigkeit EMV-MESSTECHNIK Referenzstrahlungsquellen ESD, Surge, Burst Messempfänger Feldsonden Antennen Software EMV-VERSTÄRKER Halbleiter-Leistungsverstärker TWT-Leistungsverstärker EMV-ZUBEHÖR LWL-Übertragungsstrecken Abschlusswiderstände Netznachbildungen Richtkoppler HF-Kabel Tel. 089-895 565 0 * Fax 089-895 90 376 Email: info@emco-elektronik.de Internet: www.emco-elektronik.de

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