Industrieller Netzwerk-Switch für Datenerfassungssysteme

Das Projekt auf einen Blick: Unsere Zusammenarbeit mit Dewesoft (Slowenien) begann mit einem schlüsselfertigen Projekt: Gemeinsam mit Microchip entwickelten wir einen industriellen Netzwerk-Switch auf Basis des ARM Cortex-A53 und von Microsemi-ICs und fertigten einen Prototyp an. Dies umfasste auch die Gehäuseentwicklung und die thermische Modellierung. 

Nach dem erfolgreichen Abschluss dieses Projekts entwickelte sich die Zusammenarbeit zu einem Modell mit einem dedizierten Team. Unsere Ingenieure – C++-Entwickler sowie Spezialisten für Schaltplan- und Leiterplattenentwicklung – wurden Teil des Entwicklungsteams von Dewesoft. 

Heute ist das Promwad-Team in die vierteljährlichen Release-Zyklen von Dewesoft integriert und übernimmt die Fehlerbehebung, die Hardware-Inbetriebnahme (Bring-up) und die Entwicklung neuer Funktionen. Diese Partnerschaft ermöglicht es Dewesoft, seine Entwicklungskapazitäten flexibel zu skalieren, enge Fristen einzuhalten und sein Produktportfolio zu erweitern.

Dewesoft ist außerdem Mitbegründer von openDAQ, einem Open-Source-SDK für die Prüf- und Messtechnik, und Promwad ist mittlerweile Mitglied der openDAQ-Community.

Kunde & Herausforderung

Dewesoft ist ein internationaler Hersteller von Datenerfassungssystemen mit Hauptsitz in Slowenien und Niederlassungen in 16 Ländern weltweit. Das Unternehmen wächst rasant und erweitert kontinuierlich sein Produktportfolio – von modularen Plattformen wie Obsidian und Sirius bis hin zu Messgeräten für den Einsatz an Universitäten. 

Um das Entwicklungstempo aufrechtzuerhalten und Produkte termingerecht auf den Markt zu bringen, musste Dewesoft seine Entwicklungsteams kurzfristig durch erfahrene C++-Entwickler und Hardware-Ingenieure verstärken. Die größte Herausforderung bestand darin, bestehende Systeme zu betreuen und gleichzeitig neue Lösungen zu entwickeln, die auf die Anforderungen von Kunden weltweit zugeschnitten sind.

Unsere Rolle in der Zusammenarbeit

Unser Ansatz für die Zusammenarbeit basiert auf vollständiger Integration und Flexibilität. Wir haben nicht nur Fachkräfte bereitgestellt, sondern eine vollwertige Erweiterung des Dewesoft-Teams geschaffen. So haben wir diese Partnerschaft aufgebaut:

Was sich für den Kunden verändert hat

Im Laufe des Projekts erzielte Dewesoft folgende Ergebnisse:

Warum das Dedicated-Team-Modell funktioniert

Ein dediziertes Team ermöglicht es Technologieunternehmen, Entwicklungsprojekte planmäßig voranzutreiben und ihre Geschäftsziele schneller zu erreichen. Dieses Modell bietet folgende Vorteile:

Lösung

1. Zusammenarbeit 

Wir stellten ein dediziertes Team mit einem Projektmanager zusammen, der für die Planung und Umsetzung des gesamten Projekts verantwortlich war.

Während der Entwicklung der Systemarchitektur standen wir täglich mit dem Kunden und den Chipherstellern in Kontakt. Anschließend stellten wir auf wöchentliche Status-Updates um.  

2. Hardwareentwicklung 

Unser Team übernahm die komplexe Hardwareentwicklung eines industriellen Netzwerk-Switches: Wir entwickelten eine einzelne Leiterplatte, optimierten die Speicherschnittstellen und integrierten die erforderlichen Anschlüsse. 

Der Switch verfügt über folgende Merkmale: 

• 2 x 10-Gbit/s-Ethernet-Ports und 2 x SFP-Anschlüsse; 
• 16 x 2,5-Gbit/s-Ethernet-Ports und 16 Rundsteckverbinder mit kundenspezifischer Stromversorgung (PPoE für 12 der 16 Ports); 
• Ethernet-Switch mit 2 x 10-GbE-Ports und 16 x 2,5-GbE-Ports; 
• Stromversorgungseingang und ungeregelter Stromversorgungsausgang. 

Der Switch ist auf einer einzigen Leiterplatte aufgebaut und verwendet den Ethernet-Switch-IC VSC7546TSN-V/5CC. Microsemi entwickelte diesen IC für unverwaltete Switches (Unmanaged Switches) mit Unterstützung der AVB/TSN-Standards.

Der Switch basiert auf einer TSN/AVB-fähigen Switching-Siliziumarchitektur, die ein deterministisches Ethernet-Verhalten für zeitsynchronisierten industriellen Datenverkehr ermöglicht.

Der Ethernet-PHY-IC GPY215B1VI stellt die physikalische Schicht für alle GbE-Ports bereit. Jeder PHY verfügt auf der Switch-Seite über eine SGMII/2.5GBASE-X-Schnittstelle und auf der Anschlussseite über eine Schnittstelle mit vier MDI-Leitungen. Jeder der beiden 10-GbE-Ports des Switches ist über eine SFI-Schnittstelle mit dem jeweiligen SFP-Anschluss verbunden.

Ansicht der Leiterplatte unter dem Gehäuse  

Die Software des Ethernet-Switches nutzt Microchip IStaX zur Verwaltung des industriellen Switches Microchip VSC7546TSN und des 2,5-Gbit/s-PHY MaxLinear GPY212. Die Software läuft auf dem integrierten 1-GHz-Dual-Core-Prozessor ARM Cortex-A53 des Switch-Chips Microchip VSC7546TSN. 

4. Softwareentwicklung  

Der Switch ist außerdem mit einem NOR-Flash-Speicher für den Bootloader und einem eMMC-Speicher für die Hauptanwendung ausgestattet. Die Software bietet Netzwerkadministratoren eine webbasierte Verwaltungsoberfläche, über die sich Switches mithilfe folgender Schnittstellen aus der Ferne konfigurieren und überwachen lassen: 

• Befehlszeilenschnittstelle (Telnet/SSH); 
• Webschnittstelle (JSON); 
• SNMP. 

Der Switch speichert seine Konfiguration in Textdateien in einem für Menschen lesbaren Format. 

Die Weboberfläche ist in verschiedene Bereiche unterteilt, die folgende Aufgaben ermöglichen: 

• Konfiguration der Switch-Funktionen; 
• Überwachung der konfigurierten Funktionen mithilfe der automatischen Aktualisierungsfunktion; 
• Durchführung der unterstützten Diagnoseverfahren. 

Zum Testen der entwickelten Software verwendeten wir einen Meinberg PTP Grandmaster und einen Intel i210-Ethernet-Controller mit PPS-Ausgang. 

Geschäftlicher Nutzen 

Der Kunde erhält einen industriellen Netzwerk-Switch, mit dem er seine Produktivität steigern und seinen Partnern hochwertige Lösungen zur Unterstützung ihrer industriellen Netzwerke anbieten kann. Die Entwicklung dieses vielseitigen industriellen Switches ermöglicht es unserem Kunden, spezifische Anforderungen in der Prüf- und Messtechnik zu erfüllen. Dank ihrer Robustheit, Energieeffizienz, einfachen Bedienung und individuellen Anpassungsmöglichkeiten lassen sich die Switches in das bestehende Produktportfolio integrieren.  

Teil der openDAQ-Community

Unsere Zusammenarbeit mit Dewesoft ist Teil einer umfassenderen Entwicklung hin zu offenen Standards in der Prüf- und Messtechnik. Dewesoft ist Mitbegründer von openDAQ, einem Open-Source-SDK, das es Datenerfassungsgeräten und -anwendungen ermöglicht, ein gemeinsames Datenmodell zu nutzen. Promwad ist mittlerweile offizielles Mitglied der openDAQ-Community. Für Gerätehersteller bedeutet dies, dass unsere Entwicklungsleistungen im Bereich der Datenerfassung und Netzwerktechnik auch die openDAQ-Integration umfassen können – von der Firmware bis zur Host-Anwendung.