Elektroniktidningen oktober 2022

Jan Tångring

Per Henricsson

10

Mindre självurladdning och mer användning

Lastbils- och busstillverkaren Scania har byggt ett nytt labb i Södertälje för test av batterier.

14

18

Tidningen

Stibo

miljövänligt

Tre svenska AI-experter Här är några tips till dig som vill använda maskininlärning i inbyggda system.

Luckan i vägen leder till smartare städer

Vi har pratat med bolaget bakom luckan i vägen som öppnas för fortkörare. De har nya planer för smarta städer.

EXPERT: Årtal, mått och snitt på alla COM-moduler

Det här är godistext för dig som vill gräva ner dig utvecklingen av kreditkortsstora datorkort. Zelkjo Loncaric på Congatec berättar.

EXPERT: Neuronnätet som liknar en hjärna

Renesas har tecknat licens för en ny så kallad neuromorf AI-krets. Eldar Sido förklarar var prestandan kommer från.

EXPERT: Efter virtualisering och containrar kommer unikärnan

20

Acconeer i Gobius steglösa tankmätare Gobius tar steget från överfyllnadslarm till att mäta exakt nivå med nya modellen Gobius C.

Virtualisering är ineffektiv och containrar har säkerhetsproblem.

Ian Ferguson på Lynx blåser i liv i annan idé: unikernels, unikärnor.

Mikromekanik ger billiga terahertzkomponenter

– Vi blev tillfrågade om vi kunde sälja det vi tog fram i forskningen så jag och en kollega sade, vi kör! säger James Campion som grun dade företaget tillsammans med Bernhard Beuerle år 2020.

Till att börja med arbetade de lite vid sidan av sina dokto randstudier med att tillverka transmissionsledningar för terahertzområdet. De behövs vid så kallad TRL-kalibrering av nätverksanalysatorer och de mikromekaniska komponen terna var noggrannare än de som fanns att köpa.

Kalibreringskomponenterna ser ut som en skiva med ett mini malt fyrkantigt hål i mitten –vågledaren – plus ett antal större hål för styrstift och skruvar längs periferin som behövs för monteringen.

STORLEKEN på det rektangulära hålet bestäms av vilka frekvenser det ska transportera. Vågledare kommer i bestämda dimensio ner där varje storlek används för ett visst frekvensband, exempel vis 75 till 110 GHz, 110 till 170 GHz och så vidare. TeraSi har kalibreringskomponenter som går hela vägen från 220 till 1500 GHz. Vid den högsta frekvensen är tjockleken på skivan bara 70 µm vilket motsvarar en fjärde dels våglängd men företaget har visat att det går att göra ännu tunnare skivor på 40 µm.

– Efter många diskussioner och många funderingar kom vi fram till att om vi vill ta fram mer än några få komponenter måste vi satsa på riktigt.

I SLUTET AV FÖRRA ÅRET gick före taget med i ett program kallat Test Drive Deeptech som drivs av inkubatorn Sting tillsammans med KTH och antogs därefter i Stings Deeptech inkubator i februari.

Ju högre frekvens, desto enklare att tillverka. Så paradoxalt är det med mikromekaniska vågledarkomponenter. KTH-avknoppningen TeraSi håller på att kommersialisera tekniken.

– Från april i år har vi jobbat heltid med företaget och i dags läget är vi tre personer.

Adrian Gomez-Torrent har klivit in som medgrundare.

– Vi har alla doktorerat inom samma område men alla har sina egna kompetenser, så tillsam mans blir vi ett bra team, säger James Campion.

Ambitionen för TeraSi är betydligt större än enstaka kom ponenter för kalibrering.

– Långsiktigt vill vi börja ska pa hela system där man stoppar in kretskorten i vårt kiselsystem.

Tekniken har testats i labbet genom att koppla en integrerad mikrovågskrets, en så kallad MMIC, till den mikromekaniska vågledaren. Systemet arbetade på D-bandet (110–170 GHz) med 25 GHz bandbredd.

– Det finns många sätt att koppla ett kretskort till en vågledare. Vi har gjort det på ett sätt som kanske inte fungerade så bra men vi har gått igenom alla moment och vet på ett ungefär hur man inte ska göra.

FÖRETAGET HAR OCKSÅ sökt finan siering från både EU och ESA för att utveckla komponenter och system för satellitprojekt som går ut på att observera jorden och atmosfären genom terahertz strålningen.

– Där kan terahertzspannet erbjuda något som inte finns i dagsläget.

TeraSi har precis stängt en pre-seed-runda med några affärsänglar, KTH Holding och Sting Holding.

– Det är de pengarna vi lever på idag men vi hoppas kunna göra en betydligt större runda första halvåret nästa år för att kunna expandera teamet och fortsätta utveckla tekniken och vår IP.

Det senare handlar om att ta patent nästan hela vägen från ma terialnivå upp till tillämpningar.

Planen är att anställa ytterliga re två personer fram till årsskif tet. Bland annat är ambitionen att hitta någon som kan driva försäljningen.

– Vi har sett mycket intresse från 5G och 6G. Där gör vi pro jekt med kunder som ser poten tialen att förbättra prestanda och minska volymen, säger James Campion.

Det handlar om frekvenser under 100 GHz där man idag använder laminat med hög dielektricitetskonstant och etsar fram passiva komponenter.

– Där kan vi skapa betydligt bättre filter eller antenner som sedan kopplas ihop med deras kort.

ETT ALTERNATIV till mönsterkort om man är ute efter prestanda har varit att använda vågledar komponenter i metall. De är där för intressanta för 6G på grund av problem med mönsterkortens toleranser och förluster.

Vågledarna tillverkas genom mekanisk bearbetning, i prakti ken fräsning, varefter man sätter man ihop dem genom att skruva ihop två delar. Kopplingen mel lan två vågledarkomponenter är dessutom kritisk och görs med skruvförband i flänsar som är betydligt större än själva vågledaren.

– Vi deltar i ett nytt projekt för att ta fram en förbättrad stan dard för vågledarflänsar, planen är att skapa något som lindrar problemen med dagens väg ledarflänsar. Vi deltar också i den nya standardgruppen för IEEE P3136 där en ny vågledarfläns till 6G ska tas fram.

Tillverkas i Electrumlabbet

Processen är flexibel i så måtto att man kan utgå från både rena kisel wafers men också från kisel-påisolator med två kisellager åtskilda av ett lager med kiseldioxid.

Komponenterna kan användas som de är. Eller så kan man lägga guld eller andra metaller på de fär diga ytorna för att öka prestanda. Eller fylla vågledarna med andra material för att förändra egenska perna.

– Många tror att kisel kommer att skapa problem, att det är sprött och kan spricka. Men vi har jobbat med designen så att den är lätt att hålla i och tål att hanteras.

Företaget har visat att tekniken fungerar upp till 1,5 THz med en tjocklek på transmissionsledning en ned till 40 µm. Tilläggas kan att etsprocessen har en noggrannhet på 1 till 2 µm med hög repeterbar het.

Göteborgare tolkar mellan fältbussarna

Det finns väldigt många fältbussar därute. Lösningen från inbyggnadskonsulten RTLabs i Göteborg är – att ta fram ytterligare en. Men dessutom kod som automatiskt över sätter till alla de andra.

Nu kan du glömma röran med Ethercat, Canopen, Modbus, Profinet, CC-link, IO-link och alla dessa specialiserade fältbus sar som utvecklats en efter en under de senaste decennierna.

Nu kan du istället sätta dig i knät på göteborgska inbygg nadskonsulten RT-Labs och lära dig ett enda API: U-Phy.

Det försöker inte ersätta de fält bussar som finns. Tanken är att utvecklaren, RT-Labs kund, ska skriva sin kommunikationskod i termer av U-Phy. Därefter över sätts kommandona automatiskt till och från önskat protokoll.

RT-Labs har med åren imple menterat en lång rad fältbussar och blivit något av en expert på området.

IDÉN ÄR NU att ta den mödosamt utvecklade koden och ge den ett gemensamt gränssnitt för all kommunikation. Det kommer att förenkla för kunden när den kodar tillämpningar. RT-Labs använder delvis redan knepet i egen utveckling.

– Nu produktifierar vi koden och gör den enk lare att använda, säger RTLabs vd Olof Lennerstedt

Poängen är den uppen

bara – att en och samma kod hos kunden därmed kommer att stödja samtliga protokoll.

Det är vanligt att en och samma installation använder flera olika fältbussar.

Det är dessutom vanligt att företag säljer samma tillämpning på olika marknader med olika krav på fältbuss.

KONCEPTET LIKNAR Anybus hårdvarumoduler – men i mjuk vara. Det liknar även tänket för Matter, IT-jättarnas standard för smarta hem.

U-Phy är till för de fältbussar som används inom automations världen sedan sent 70-tal. De skapades ursprungligen för att digitalisera sladdhärvor av analog signalering av mät- och styrvärden mellan maskiner och logikenheter, PLC:er.

Att de finns i en myriad varianter – Beckhoff stämplar 23 protokoll som ”vanliga” – skyller automationsindustrin på diversi teten av tillämpningar inom pro cessindustri, fordon, byggnad, industri och så vidare.

Adopterar du U-Phy övertar RT-Labs ansvaret för att imple mentationerna av de faktiska fältbussprotokollen hålls uppda terade. Kunden behöver heller inte göra egna tester av att dess system följer standarderna. – Du slipper att ha egen kompetens kring en massa fältbussar. Målmarknaden är den som idag vill göra

sina första implementeringar av industriella protokoll. Men även den som vill uppgradera sitt system till vad som enligt RT labs blir en billigare lösning.

– Det sänker drastiskt tillverk ningskostnaderna. Och du blir oberoende av leverentörsspeci fika hårdvarumoduler.

Att implementationen av UPhy är i mjukvara sparar asicar och licenskostnader som är kopplade till många fältbussar.

Det plattformskrav som ställs är att det fysiska skiktet är Ether net. För den hårdvara som krävs får du fria PCB-scheman från RT-Labs.

RESTEN ÄR MJUKVARA som du tankar hem och installerar från Github. Koden är, som alltid i RT-Labs produkter, öppen käll kod. En GPLv3-licens gäller tills du börjar använda produkten kommersiellt.

Pilotkunder finns och den första borde kunna vara mogen att presenteras under första kvartalet nästa år.

– Vi jobbar tillsammans med en referenskund som gör givare till processindustrin.

Ur RT-Labs perspektiv blir UPhy ett sätt att klara av att hantera fler uppdrag – en chans kunna växa, eftersom lösningen minskar hur mycket utveckling och sup port som behöver läggas ner.

Det finns på det sättet en logik i att lösningen kommer från ett internationellt sett litet företag.

RT-Labs har med åren byggt

upp kompetens i ett efter ett av de olika fältbussprotokollen. Fö retaget insåg för tio år sedan att kommunikation var ett bra och lönsamt område att vara expert i.

DET ÄR SVÅRT. Och det tillhör nästan aldrig kundens kärn område. Det är ett jobb som det är skönt att slippa.

Så RT-Labs började lära sig protokollen och göra egna im plementeringar i öppen källkod. Att kunna många blev i sig ett ex tra mervärde. För det är vanligt att appar behöver prata med flera fältbussar. Så föddes iden U-Phy – U som i ”universal”.

Nu plöjs tio år av biblioteks kod ner i U-Phy. Investeringen fortsätter med tre, fyra personer på heltid, ledda av senior per sonal.

– Det här är vår största satsning hittills på egenfinansierad pro duktutveckling. Vi fortsätter att jobba på som tusan under hösten.

– Samtidigt har vi högtryck på kunder – vi har inte märkt av vår lågkonjunktur. Vi går mot ett rekordår. Som vanligt.

Inbyggnadskonsulten RT-Labs har tjugo anställda på ett huvud kontor i Göteborg. I Västerås och Malmö sitter ytterligare sex respektive tre.

Bland tidigare kunder finns bland annat SKF, Atlas Copco och ABB. En välkänd produkti fiering sedan tidigare är realtids operativsystemet RT Kernel.

Noise free e-mobility e-Mobility is no longer a question of tomorrow and the number of e-vehicles is increasing day by day. Handling EMI noise is becoming more and more crucial, when it comes to design new electronic devices and systems. Würth Elektronik offers a wide range of EMC components, which support the best possible EMI suppression for all kinds of e-mobility applications. With an outstanding design-in support, catalogue products ex stock and samples free of charge, the time to market can significantly be accelerated. Besides ferrites for assembly into cables or harnesses, Würth Elektronik offers many PCB mounted ferrites and common mode chokes as well as EMI shielding products.

En fullspäckad höst!

VI PÅ SER jobbar på för fullt och som jag skrev förra gången så är ett nytt nummer av Elektro- och Datateknik på väg ut. Vi jobbar också med detaljerna kring höstmötet.

Parallellt med allt detta så har det varit årsmöte inom EUREL (The Convention of National Associations of Electrical Engineers of Europé). Denna gång i Portugals huvudstad Lissabon. I dagsläget har organisationen tio medlemmar, men ett par nya är på gång in. EUREL driver många intressant saker, t ex International Management Cup och man passade på att dela ut pris till vin nande universitetslag. EUREL:s styrelse ordförande Markus Jaeger kommer till SER:s höstmöte, då finns möjlighet att höra mer om organisationen.

EN FRÅGA som diskuterats länge i t ex USA är var den kvalificerade arbets kraften ska hittas. Detta var också en stor fråga på EUREL:s årsmöte. En arbetsgrupp med deltagare från några medlemsländer kommer att formeras för att ta fram förslag för att intressera flera unga studenter att välja ”vår” bana och som kan förmedlas till politiker och andra beslutsfattare.

HÖSTMÖTET har nu tagit lite mer form och alla medlemmar är hjärtligt välkomna till KTH, där vi får nöjet att besöka PDC paralleldatorcentrum. Vi får lite förplägnad och ser fram emot att träffa er alla.

VI BLEV FÖRSENADE med vårt föredrag om Production Passports, men jag vill slå ett slag för det föredrag som kom mer i slutet av november. Jens Gayko från VDE Association for Electrical, Electronic & Information Technologies presenterar organisationen och beskri ver hur frågan drivs inom EU. Vi hoppas också få med oss en företagsrepresen tant som kan beskriva hur man i Tysk land ser på PP och industri 4.0. Högst relevant för bilbatteriproduktion, men även för elektroniktillverkning. Målet i stora drag är ju att den cirkulära ekono min ska komma igång och intressant är att förstå hur man ser på den nuvarande digitaliseringen och kopplingen till den nämnda cirkulära ekonomin.

Väl mött!

Karlstadsföretaget Shortlink har designat asicar sedan mitten av 90-talet. Nu har företaget förpackat en del av de egenutvecklade IP-blocken för att kunna sälja dem till andra asicutvecklare.

– Vi har sett att marknaden går mycket mot att man vill plocka ihop verifierade IP-block när man gör en asic-konstruktion. Det ökar säkerheten i att projekten bli lyckosamma. Vi har ett antal block som är spetsiga inom sina nischer, och passar i många branscher, så för oss var det en ganska enkel väg att slå in på, säger August Pansell som är styrelseordfö rande i Shortlink.

Tyngdpunkten ligger på IP-block inom ra dio, främst för frekvensband mellan 433 och 868/915MHz plus kringfunktioner till dessa. Dessutom finns det IP-block för tillämpning ar som kräver extremt låg strömförbrukning.

Även om företaget använt blocken internt, och vet att de fungerar, är det en helt annan sak att sak att sälja dem till externa kunder.

– Vi har lagt ingenjörstid i egen bok på att få upp dokumentationen så den svarar upp till den nivå våra kunder behöver.

KUNDERNA FÅR ett färdiglayoutat block för den aktuella processen, exempelvis 40 nm LP hos TSMC, plus dokumentation som bland annat förklarar hur man kopplar ihop det med andra block i asicen. Vill de ha någon anpassning kan Shortlink också erbjuda detta.

– Ibland går det att ta ett block precis som det är och vi är minimalt inblandade. I en an nan konstruktion utgår man från ett färdigt block och justerar efter kundens önskemål.

Affärsmodellen beror på kund och applikation men är en kombination av en engångskostnad och royalty per tillverkad enhet.

Grundaffären kommer dock fortsatt att vara att göra elektronik åt kunderna, ofta i form av en ASIC. På sikt hoppas företaget att IP-försäljningen blir en betydande del verksamheten.

De potentiella kunderna finns inom en rad branscher. Förutom medicinteknik där Shortlink har många uppdrag kan det handla

om allt från IoT, jordbruk, mätaravläsning och sol cellsanläggningar.

– Alla tillämpningar där man ska kommunicera över radio har behov av den här tekniken, säger August Pansell.

SOM ALLTID NÄR DET GÄLLER asicar behöver man besvara frågan om det är ett vettigt val jämfört med en diskret lösning.

– Under de senaste åren har vi sett en ökad efterfrågan, främst är det tre faktorer som driver att man väljer en ASIC. Det är dels att få ned materialkostnaden, dels prestanda som strömförbrukning och storlek och dels att man vill ta kontroll över sin leverantörs kedja så man vet var den produceras och att den produceras.

BAKGRUND

Shortlink har under mer än 25 års tid utvecklat kundspecifika asicar med fokus på mixed-signal och RF. Företagets 21 anställda i Karlstad och Linköping gör allt från specifika tion, design och tape-out till att administrera tillverkningen som sker hos bland annat taiwanesiska TSMC i en 40 nm-process optimerad för låg strömförbrukning och i X-FAB 180 nm.

Några utvalda IP-block:

• SL40LP_Sub1GHzTrx_1, även kallad Iris, är en transceiver för frekvenser upp till 1 GHz

• SL40LP_HPXO_1 är en kristalloscillator drivare för 8–48 MHz

• SL40LP_2G1PLL_1, en Fractional-N PLL på upp till 2,2 GHz

• Ett flertal A/D omvandlare, både Sigma Delta och SAR

Mindre självurladdning och mer användning

Lastbils- och busstillverkaren Scania har byggt ett helt nytt labb i Södertälje för test av batterier. Det är på tusen kvadratmeter. De 20 testriggarna, som levererats av Keysight, används för att optimera företagets algoritmer som styr effekt uttag och laddning av batteripacken.

– Personbilen körs kanske 10 procent av tiden medan ett tungt fordon körs över 50 procent, det är en helt annan användning så därför har vi egen provkapacitet, säger Håkan Örnhed som är chef för batterilabbet på Scania.

Batterier slits på olika sätt när de självurladdar respektive driver en motor och de flesta tester som görs runt om i världen är anpassade för personbilarnas

användningscykel.

Precis som för personbilar syftar Scanias provning till att få lastbilen eller bussen att komma så långt som möjligt på en ladd ning samtidigt som man också vill kunna ladda så snabbt som möjligt utan att det påverkar batteriernas livslängd negativt.

Resultaten från testerna används för att finputsa de algo ritmer som styr och övervakar

batterierna.

I det nya labbet sker testning en på alla nivåer, från enskilda celler till moduler och kompletta batteripaket.

ENERGIINNEHÅLLET för de senare är betydligt större än i en person bil som i regel ligger mellan 60 och 80 kWh idag även om man kan hitta enstaka modeller med 100 kWh.

– Det största batteriet i dag är på 350 kWh men vikten är inget problem. En dieselmotor väger 1500 kg inklusive en full tank och övrig kringut rustning så viktökning en blir inte så stor för ett elektrifierat fordon.

Mycket av Scanias test

ning görs på enskilda celler som laddas upp och ur med olika strömmar vid olika temperatu rer. Provskripten är utvecklade internt och resultaten ligger framförallt till grund för simule ringsmodellerna.

– Det går inte att snabba på åldrandet med ökad ström eller spänning eftersom det ger andra kemiska processer, det enda man kan göra är att ta bort stilla ståendetiden. Två års körning i en provrigg motsvarar ungefär sju års körning på väg, säger

Håkan Örnhed

Även batterimoduler och hela batteripackar testas. Varje modul har ett eget övervakningsoch styrsystem, en BMU.

Så fort det är två moduler eller fler tillkommer en överordnad mjukvara, en BMS eller battery management system, som pratar med BMU:erna.

BMU:erna har interna senso rer för ström, spänning och tem peratur plus att de har intelligens som kan generera felkoder. Allt läses ut och loggas under testerna men dessutom monteras extra sensorer för bland annat längd, kraft, acceleration, och fukt.

NÄR DET KOMMER till testning av kompletta batteripack handlar det mer om övergripande saker som säkerhet eller hur de ska laddas.

Totalt arbetar 20 personer med batteriprovningen.

– Ett av de stora jobben är att förbereda proverna, att sätta dit alla givare. Det är ett hantverk och ett av de viktigare jobben.

Testerna görs i klimatskåp där temperaturen kan styras mellan –40°C och + 70°C.

– Man pratar väldigt ofta om klimatskåpen men de är även vår säkerhetskammare som ger en bra arbetsmiljö.

Batterierna kan inte börja brinna när man stressar dem även om det kan bli snabba förlopp, lite som en svetslåga. Håkan Örnhed är snabb med att understryka att det aldrig blir några explosioner.

– Det flyger aldrig i bitar.

PER HENRICSSON per@etn.se

Enar alla prylar i det smarta hemmet

En ny global standard för smarta hem och fastighetsdrift lanserades 4 oktober 2022. Målet är att driva fram ett brett genombrott för tekniken. Den nya standarden heter Matter 1.0 och backas upp av stora spelare som Apple, Google, Amazon, Samsung, Ikea och Assa Abloy.

Tanken är att enskilda givare av alla slag ska kunna kommunicera via Matter-standarden med tjänsteplattformar från konkurrerande leverantörer. Visionen är att ett ekosystem etableras med hundratals eller möjligen tusentals konkurre rande leverantörer av tjänster och produkter som alla använder Matterstandarden.

DET FINNS STORT INTRESSE att de proprietära stuprörslösningar som idag dominerar inom smarta hem och inom fastighets driftsystem ersätts av standar diserad och billigare teknik.

Bakom CSA och Matter standarden står flera hundra mycket stora företag, bland dem amerikanska IT-jättar som Google, Amazon och Apple liksom Samsung och svenska Assa Abloy och Ikea. – I takt med att digitala lösningar och teknik blivit naturliga delar av vår vardag har vi under de senaste åren sett ett ökat intresse för det smarta hemmet. Ikea vill möjliggöra ett ännu smartare hem för fler, vilket vi gör genom att erbjuda smarta, funktionella produkter

som underlättar vardagen, till ett pris som alla har råd med, säger Rebecca Töreman, business leader, IkeaHome smart och fortsätter: – Lanseringen av vår nya hub för smarta produk ter, Dirigera, är vårt nästa stora steg på resan. Tillsammans med vår nya IkeaHome smart-app kommer Dirigera att möjlig göra en enklare och bättre upplevelse för våra kunder, genom att olika smarta produk ter då kommer att kunna fungera mer sömlöst med varandra. Allt för att sänka trösklar till det smarta hemmet, säger Rebecca Töreman.

Företaget har sedan många år smarta produkter inom ljud, ljus, luftrening och rullgardiner, fler är under utveckling.

VISIONEN OM ATT införa denna nya generation styrbara produk ter som i princip nyttjas av alla hushåll och företag i industrilän derna, och på sikt i hela världen, har dock funnits i många år och begreppet Internet of Things (IoT) fick spridningen för många år sedan. I olika omgångar har olika branschgrupper format nya standarder för att skapa

förutsättningar för att få ett brett genombrott för tekniken.

Hos statliga forskningsinstitu tet Rise finns experter med kun skap om standardisering inom smarta hem och IoT, inklusive den nya Matterstandarden.

Elektroniktidningen har pratat med Joakim Eriksson på Rise och hans bedömning är att rent tekniskt fungerar standarden Matter som avsett.

– Det behövs dock en kritisk massa av produkter och tjänster från konkurre rande leverantörer för att Matter verkligen ska slå igenom och få stor sprid ning på marknaden, till huvuddelen av hushållen, säger Joakim Eriksson.

Hans bedömning är att det kan ta två år att nå dit.

– En viktig skillnad från tidi gare standarder (Zigbee, Z-Wave med flera) är att det redan från början byggs ett öppet källkods ekosystem runt Matter, säger Joakim Eriksson

Konsultbolaget Tyréns har länge varit drivande när det gäller att utveckla IoT för smarta hem och fastighetsdrift. Företa gets experter menar att för fem till tio år sedan fanns en utbredd vision om möjligheterna med att införa IoT för smarta hem och fastighetsdrift men standarder och kunskap om hur tekniken skulle införas var bristfällig. Idag är kunskaperna större och det är klart att den nya tekniken kom mer att slå igenom. Frågan idag är snarare hur snabbt det sker.

INFÖRANDE AV SMARTA HEM med en bred uppsättning av tjänster för alla slags behov kräver beslut av fastighetsägaren.

Sverige har cirka 1,8 miljoner villaägare och i landet finns cirka 2,5 miljoner lägenheter i flerfamiljshus.

Enklast är det för en enskild villaägare att fatta beslut om att installera tekniken och välja vilka tjänster och vilka produk ter som ska installeras.

Det är en helt annan sak när smarta hem ska införas i ett kommunalt bostadsföretag med 30 000 hyresgäster och där bostadsföretaget vill följa den strategi som utformats av branschorganisationen Sveriges Allmännytta. Den har cirka 300 bostadsföretag som medlemmar med cirka 945 000 bostäder och lika många hyresgäster.

YTTERST INNEBÄR detta att även om smarta hem till slut införs i alla hem så handlar det om en utdragen process under många år innan tekniken slår igenom i full skala.

– Min bedömning är att först kommer genomslag för Matter-standarden hos villaägare och i smarta kontor. Extremt varie rande elpriser kan driva på införande av teknik för smart styrning av elbilsladd ning. Detta kommer i närtid. Matterstandarden får stor sprid ning senare i flerfamiljshusen, säger Joakim Eriksson.

Det återstår att se om Ikea och andra aktörer lyckas utveckla nya innovativa tjänster som driver fram en snabbt införande av den nya tekniken.

Stora belopp att spara med smart fastighetsstyrning

Riksbyggen har två bostads rättsföreningar, Brf Prost kvarnen i Jönköping och Brf Ribbhusen i Helsingborg, som provar smarta hem med en rad IoT-tjänster.

Riksbyggen har bostadsrätts föreningar landet runt men förvaltar även hyresfastigheter och kommersiella lokaler. Totalt gäller det över 300 000 bostäder. – För att få underlag för val av plattform för smarta hem behö ver vi prova olika tjänster och teknik. Vi provar smarta funk tioner inne i bostaden och även för stadsdelens och föreningens behov. Vi behöver säkerställa en flexibel och säker lösning som täcker våra kunders behov, säger Mathias Sandberg, konceptchef, Riksbyggen.

En bostadsrättsförening kan omfatta flera hundra bostäder och bostads rättsföreningen svarar för drift och underhåll av byggnader och utomhus

Smart belysning visar på behovet

Göteborgsföretaget Plejd utgör ett bevis på att det finns en verklig efterfrågan på produkter för smarta hem. Företaget uppger att mer än 500 000 anläggning ar har deras produkter för ljusstyrning installerade.

– Vi erbjuder enkla smarta produkter för belysningsstyr ning som en elektriker kan in stallera hos en villaägare. Idag finns 2,5 miljoner produkter för smart belysningsstyrning i drift hos slutanvändare av våra produkter, främst villa ägare, säger Rikard Sköldin, försäljningschef.

De första smarta beslysningsproduk terna lanserades år 2016. Tillväxten har varit snabb, från 100 miljoner kronor år 2018 till 368 miljoner kronor år 2021.

områden för fastigheterna.

Om väderprognosen säger att det blir mycket varmt en period så behövs inte så stor energi tillförsel i bostäderna vilket ger en energibesparing. Genom att inhämta mer information går det att optimera fastighetsdriften bättre än idag.

– Ur ett konsument- och boendeperspektiv kan de smarta funktionerna till exempel omfatta mätning av el- och vat tenförbrukning, distansstyrning av exempelvis belysning, upp kopplade brandvarnare, smarta lås och diverse boknings- och delningstjänster, säger Sandberg.

Riksbyggen vill nu titta på hur de boende reagerar inför de nya möjligheterna genom att testa olika tekniska lösningar för att styra olika smarta funktioner.

– Vi vill hitta en lång siktig strategi innan vi bestämmer oss för valet av operatörsoberoende lösning, säger Sandberg.

Riksbyggen har även

två koncept (tjänsteplattformar) riktade mot den seniora delen av befolkningen, Bonum i bostads rättsform och Vivum som är trygghetsbostäder och särskilda boenden i kooperativ hyresrätt.

– För båda dessa koncept ar betar vi med tekniska lösningar som kan underlätta kvarbo ende såväl som mer avancerad välfärdsteknik, säger Mathias Sandberg.

– Kommunen sparar ungefär 0,5 miljoner kronor per år och person på att en person bor kvar i sitt eget boende, jämfört med om personen flyttar till kommunalt omsorgsboende. Det finns alltså stora kommunala besparingar att göra, säger Mathias Sandberg.

Han menar att en standardi serad tjänsteplattform med lämpliga IoT-tjänster är vad som behövs hos de lokala bostads rättsföreningarna.

Riksbyggen har idag ingen plan för när de nya tjänsterna ska lanseras i hela landet.

Det är framför allt villa ägare som köpt Plejds produkter men även ägare av kommersiella fastigheter finns bland kunderna.

I en vanlig villa installeras Plejds styrbara enhet bakom lampknapparna precis som en vanlig puckdimmer. En heterna skapar automatiskt ett blåtandsbaserat mesh-nät verk vilket gör att alla enheter kan kommunicera med varandra och med Plejds app utan någon central enhet. I appen görs all konfiguration av de styrbara enheterna samt inställningar för till exempel scenarion och tidsstyrning.

– Den stora massan av kunder vill bara ha enkla funk tioner som fungerar och att det ska vara enkelt att använda systemet, säger Rikard Sköldin.

Vilken betydelse bedömer Plejd att den nya standarden Matter kommer att få?

– Vi följer utvecklingen, svarar Rikard Sköldin.

De har goda råd inför ditt

AIinom inbyggda system idag innebär nästan alltid att man använder maskin inlärning, ofta förkortat ML (se faktaruta). Maskininlärning innebär att man först tränar en modell på något, till exempel att känna igen människor, och sedan använder den modellen i en tillämpning, till exempel ett kamerasystem som räknar människor som passerar.

I princip skulle man kunna bygga ett sådant AI-system som ett traditionellt IoT-system, till exempel en uppkopplad kamera, som sedan kommunicerar med en molntjänst, där intelligensen ligger. Men av olika skäl (se nedan) vill man ofta lägga in mer av intelligensen i själva IoT-sys temet. Man pratar då om Edge AI eller Tiny ML (”Tiny machine learning”).

Joakim Eriksson, som är chef för uppkopplad intelligens på forskningsinstitutet Rise (RISE), nämner tre områden som kan vara utmaningar när det gäller maskininlärning inom inbyggda system: batteritid, omogna verktygskedjor och juridiska aspekter.

Batteritid sätter begränsningar

Det första är att många inbyggda system går på batteri. Det ger kraftiga begränsningar av hur mycket beräkningskraft man kan lägga i enheten.

– Har man ett inbyggt system som ska ha en batterilivslängd på 10 år, så kan man i praktiken inte ha någon inlärning i det, säger Joakim Eriksson.

Omogna verktygskedjor

Den andra utmaningen är de verktyg man använder. Det van ligaste programmeringsspråket för att bygga maskininlärnings modeller är Python, och det

finns en stor mängd program bibliotek för maskininlärning för Python. Men eftersom Python är ett dynamiskt språk är det inte särskilt snabbt och kräver väsentligt mer minne än till exempel ett program skrivet i C eller Rust. Även i system som har lite mer prestanda måste man använda nedbantade versioner av standardprogramvara.

Ett exempel på det är Micro python, som är en bantad version av Python som passar för olika microcontrollers. Flera ML-bibliotek för Python har porterats till Micropython, men dessa verktygskedjor är betydligt mer omogna än för serverdato rer. Ett alternativ då är att istället utveckla systemet på en skriv bordsdator i Python, och sedan omvandla det till C-kod. Men även detta kan vara svårt.

Samma sak gäller hårdvara. För serverdatorer domine rar Intelarkitekturen för cpuer och Nvidia har en liknande ställning för de grafiska processorer, gpuer, som oftast används för att träna ML-modeller.

Det gör att de som skriver verk tyg vet vilken typ av hårdvara systemen oftast kommer att köra på. Men för mindre system är det mycket mer öppet. För gpuer och andra AI-acceleratorer finns det inte någon dominant aktör för mindre system. Detta leder till att man har fler val, men även att programvarustödet för hårdva ran kan vara en utmaning.

Juridiska aspekter

Den tredje utmaningen Joakim Eriksson tar upp är den juridiska.

GDPR begränsar hur man får hantera persondata. Men det är inte bara uppenbara saker, som namn eller porträttbild, som räknas som persondata. Allt som skulle kunna användas för att unikt identifiera en person räk

nas som persondata, till exempel gångstil (om man spelar in video), eller MAC-adressen för en mobiltelefon. Och även om en enskild datapunkt i sig inte är tillräcklig för att identifiera en person, så kan en kombina tion av flera till synes oskyldiga datapunkter tillsammans utgöra persondata.

Så bygger man en tillämpning för att räkna människor kan man behöva byta ut videokameran mot en en lågupplöst värme kamera, som gör att man bara kan se att det finns en människa i bild, men inte vem det är.

En annan metod är att göra så mycket som möjligt av beräkningarna i noden, så att man inte behöver skicka upp käns

liga data för lagring i servern. Det ställer givetvis högre krav på hårdvaran.

En annan juridisk utmaning är vem som har rättigheterna till insamlade data.

– Tänk dig att man utvecklat en enhet som kan se att skruvar är tillräckligt åtdragna och att man gjort det genom att samla in data från en Volvo-fabrik. Får man då sälja den utrustningen till Scania?

Ett praktiskt exempel

Christer Norström är entreprenör och tidigare VD för forsk ningsinstitutet Sics (SICS) och har erfarenhet från flera IoT-projekt där man använder AI. Det första var en digital skid

Tre svenska experter delar sina erfarenheter, varnar för fällor, och beskriver utmaningar för dig som vill införa artificiell intelligens i dina inbyggda system.

första AI-projekt

data per sekund, vilket gjorde det enklare att bygga modellen. Nyckeln till det var att vi visste vad vi letade efter och kunde filtrera ut precis den data som var intressant. Att ha bra data är ofta bättre än att ha mycket data, säger Christer Norström.

Efter att man byggt en tillämp ning för skidåkare utökade man modellen till löpare också, vilket fungerade väl.

– Vi provade också att testa systemet på hockeyspelare, men det fungerade inte alls lika bra. Medan löpning och längdskid åkning är cykliska rörelser, är hockey mycket mer ryckigt och oförutsägbart, vilket gjorde att det var mycket svårare att veta vilka mönster man skulle leta efter, säger Christer Norström. – När vi hittade ett avvikande beteende, till exempel en elit åkare med ett annat mönster än det vi hittat tidigare, fick vi uppdatera modellen i labbet och sedan uppdatera appen. Det skulle vara smidigt om systemet själv kunde göra det.

Färdiga ramverk

Vad är maskininlärning?

När man pratar om AI handlar det idag nästan alltid om maskininlär ning, eller machine learning (ML). Oftast handlar tillämpningar inom maskininlärning om att känna igen saker – till exempel trafikskyltar i en videoström eller cancertumörer på en röntgenbild. För att lära sig presenterar man en rad exempel på det man vill hitta (till exempel en stoppskylt) eller exempel på när det saknas. Systemet får då åter koppling på vilka exempel som är rätt respektive fel. Exemplen matas sedan in i en matematisk modell kallat ett neuralt nätverk. Det krävs ofta väldigt många exempel för att träna ett neuralt nätverk, ofta tiotusentals, vilket gör att en av barriärerna är tillgång på lämpligt träningsdata.

När modellen sedan är tränad och systemet körs i produktion använder man en klassificerare för att se vad (om något) i indata som matchar modellen, de vill säga till exempel om bilden innehåller en trafikskylt. Detta kallas inferens. I enkla fall är modellen statisk och lär sig alltså inte av nya indata, men det går också att bygga system som kontinuerligt förbättrar sin modell baserat på data man får genom att använda systemet.

”unsupervised learning”. Med den na metod ersätter man människan som sätter etiketter på exemplen med en algoritm som själv hittar mönster. Detta sänker kostnaden, men fungerar inte för alla typer av tillämpningar.

Ytterligare en variant är så kallad ”reinforcement learning”. Detta innebär att systemet agerar i en dynamisk miljö och lär sig av den, till exempel när en självkörande bil körs. Både av säkerhetsskäl och av kostnadsskäl görs mycket av detta i simulerade miljöer.

Ett begrepp som ofta används är ”deep learning”. Deep learning är en variant av maskininlärning där man använder nätverk med många lager. De olika lagren är ordnade hierarkiskt och identi fierar olika saker, till exempel kan man låta ett lager identifiera kanter i en bild, medan högre lager hittar saker som är mer relevanta för människor, till exempel bokstäver eller ansikten.

coachingtilllämpning, Racefox, som mäter rörelsemönstret för skidåkare och löpare.

Rent konkret mäter systemet de viktigaste rörelserna hos en skidåkare, till exempel stakning, och ger återkoppling på hur väl rörelsen utförs och hur den kan förbättras. Modellen är byggd genom att mäta rörelsemönstret hos åkare på olika nivåer.

När systemet körs görs en dataanalys och filtrering, för att identifiera olika rörelsemönster och specifika nyckeltal. Detta an vänds sedan i ett beslutsträd, där man digitaliserat best practise från biomekanik och tränings lära för att kunna ge personligt anpassade råd.

– Datamängderna är i det här fallet ganska små, cirka 1,2 kbyte

När Racefox byggde sitt system fanns det inte så mycket färdiga system att utgå från och systemet var begränsat. Startar man ett projekt idag finns det betydligt fler färdiga ramverk att utgå från. Samtidigt har systemen blivit större och AI-tekniken har utvecklats. Det gör att den programvarustack man behöver för att bygga ett komplett system är betydligt större. Ett bolag som satsat på att göra detta lättare är svenska Imagimob i Stockholm.

– Vårt mål är att vem som helst, även sådana som inte har specialkunskap inom AI, inom 3 till 6 månader ska kunna ha en funge rande AI-lösning som går att sätta i en produkt, säger Åke Wernelind, som är affärsut vecklingschef på bolaget.

För att det ska vara möjligt har man gjort ett antal färdiga tillämpningar som man kan utgå från. Det gör att AI-delen kost nadsmässigt ofta är en mindre del av ett färdigt system.

– Typiska tillämpningar som

Ett sätt att skapa träningsdata är att låta människor göra bedöm ningen. Detta kallas ”supervised learning”, dvs att inlärningen är övervakad. Detta är enkelt, men av förklarliga skäl kan det bli väldigt dyrt om man man behöver klassifi cera till exempel hundratusentals bilder.

Ett alternativ är det som kallas

vår plattform används för är förebyggande underhåll inom industrin, till exempel att känna igen missljud från en maskin som visar att något håller på att gå sönder, eller att känna igen rörelser som visar att någon har ramlat. Sådana till lämpningar kräver inte så mycket hårdvara, utan kan göras med en mikro kontroller som kostar mellan 1 och 10 dollar.

En utmaning som Åke Werne lind tar upp vad gäller industri ella tillämpningar är tillgång till data.

– Ingen tycker att det är kul att samla in data. Gör man en till lämpning som analyserar bilder finns det massor av bildmaterial på internet att tillgå. Men du

Oavsett vilken av metoderna ovan man använder är själva inlärningsfasen väldigt beräknings intensiv. Ett exempel är GPT-3, en modell som tränats på en stor del av de data som finns på internet. Enligt inofficiella uppgifter kostar varje träningstillfälle i storleksordningen 10 miljoner dollar att köra. Därför bygger man oftast en sådan modell en gång, och använder sedan den färdigtränade modellen i ett flertal tillämpningar. Detta har dock nackdelen att systemet alltså inte kan lära sig kontinuerligt, utan bara har den kunskap som fanns vid det ursprungliga träningstillfället.

hittar knappast en massa exem peldata på vibrationer från en industriell maskin på internet. Så det måste man samla in själv, säger Åke Wernelind.

Precis som Christer Norström talar Åke Wernelind om att många gärna vill bygga in ”on device learning”, det vill säga att systemet kan förbättra sin modell själv.

– Men det är fortfarande få system som verkligen gör det idag, säger Åke Wernelind.

Istället gör man förbättringarna batchvis i labbet. Eller, om syste met är uppkopplat mot internet, så kan man göra det genom en molntjänst.

Användarvänliga verktyg från Flasheye i Luleå ska göra det enkelt att bygga system för att mäta och larma baserat på lidarsensorer – som blivit allt billigare och därmed öppnats för allt fler tillämpningar.

Nu kan lidar demokratiseras

Flasheye i Luleå tror att prisfallet på lidar (se faktaruta) kommer att leda till en explosion av nya tillämpningar. Allt från att hitta bomber på flygplatser till att mäta spill från transportband.

Så nu behövs bra verktyg så att alla och envar kan implementera lösningar. Helst ska kunden bara behöva rita in intressanta områden på en karta – en par keringsplats, en mobilmast, en järnvägsövergång – och klicka in standardfunktioner för mätning och larm.

Det är slutmålet för Flasheye. Samtidigt som dessa verktyg ut vecklas gör de pilotinstallationer.

Det är fordonsindustrins investeringar i lidar för självkör ning och förarassistans som drivit ner lidarpriserna och dess

utom gjort dem robusta. Utsidan på en bil är en krävande miljö som ska klara väder och vind i ett par decennier.

Den typ av roterande lidar sensorer som Flasheye använder idag, brukade kosta några hund ratusen. Nu är de nere på några tiotusen.

– De har bra prestanda, 100 000 timmars MTBF (mean time between failure) och hög IP-klass ning, berättar företagets teknikchef John Carlson

– Vi har en utomhus i Kiruna i svåra förhållanden med mycket damm, snö och låga temperatu rer. Den tål stryk.

Företagets värde ligger i mjuk varan. Av de 14 anställda är den övervägande andelen mjukvaru utvecklare. Den enda hårdvara

FAKTA

som möjligen kan kallas egen är en vädertålig datorlåda, för kun den utan lämplig industridator.

Hos ett gruvbolag scannar Flasheye storleken på kross partiklar på ett transportband. Samtidigt håller systemet koll på att bandet inte trasslar. Det går att mäta hastighet och notera om bandet ändrar form. Alla dessa funktioner kan arbeta med samma punktmoln. Inget hind rar att de övervakade zo nerna överlappar varandra. Behövs svar på ytterligare frågor är det bara att koda upp och addera nya regler. Allt körs i en Linuxdator.

Även befintliga industriella styrsystem ska kunna kopplas in. Bandet skulle exempelvis kunna stängas av när folk kommer

Flasheye

Företaget grundades 2019 och gick genast ner i krypfart – du vet varför. I slutet av förra året satte verksamheten igång på allvar.

Bland investerarna finns Partnerinvest, Norrlandsfonden, och Arctic Venture. Ett annat

Kunden anger volymen som ska bevakas eller mätas.

Luleåbolag med känningar i gruvbranschen är en huvud investerare och rådgivare: Mobilaris, som numera sålt av sin gruvnavieringsteknik till Epiroc och blivit investerare.

innanför en skyddszon.

Eller så skickas ett larm till en central med en stillbild på punktmolnet som bilaga. Eller – det här är en elegant hybridlös ning för övervakning – så kan lidarn hojta en order till en styr bar kamera att zooma in platsen där något pågår, och signalera till ett bemannat kontrollrum att ta en titt.

– Den närmaste inkräktaren kan hållas i fokus i alla ljusförhål landen.

LIDARN ÄR FAST MONTERAD vilket underlättar analysen dramatiskt jämfört med lidar på rörliga fordon. Flasheye kan bearbeta data från punktmolnet med godtyckliga algoritmer. Även AI finns i verktygslådan.

– Både regelalgoritmer och

I gruvindustrin mäts grusvolym med lidar.

Lidar

En lidar är en 3D-filmkamera. Den skjuter laserpulser och ger koordinater för punkter där pulserna träffar, alltså där det finns fasta föremål. Den mäter tiden det tar för laserpulsen att reflekteras. Riktningen är given och division med halva ljushas tigheten ger avståndet.

Utdata är en myggsvärm av laserprickar som kallas punktmoln. Nästa generations lidar – som Flasheye undersöker – anger direkt även punkternas hastigheter.

Autonoma fordon, robotar och drönare använder lidar för orientering. Den används även för diverse analys av miljö och terräng – som att hitta fornläm ningar, dokumentera olycks platser och kartlägga byggmark.

machine learning kan användas för att ge en uppskattning av vad som finns i zonen.

Flera av pilotprojekten finns i gruvindustrin på hemmaplan i Kiruna, där företaget föddes, hos företag som Kaunis Iron och LKAB.

Att mäta hur en grushög växer är ett populärt önskemål. Exem pelvis för att se att ett lastbilsflak är fyllt.

– Gruvbranschen kom tidigt. Men nu trillar det in order från alla möjliga håll. Vi kom i rätt tid. Det här är en nisch som inte fyllts än. Intresset är enormt. Tidigare var priserna rimliga bara för forskning och försvar.

PÅ ETT SÅGVERK finns ett projekt som mäter materialvolymer. Internationellt har Flasheye projekt som integrerar lidar med befintlig kamerabaserad övervakning.

Lidar kommer att konkurrera med existerande teknik för över

vakning. Inte bara kamera utan även radar, millimetervågor, IR, AI-bildanalys, och så vidare.

En kamera kan inte som en li dar filtrera ut enbart träffar inom en avgränsad volym. Den är mer känslig för damm på linsen. Och för mörker förstås.

Kameror har dessutom inte gritetsproblem som betyder att de inte kan sättas upp varsom helst. Där är infrarött bättre.

– Och IR ser i mörker. Men det är liksom kamera bara en tvådimensionell sensor.

– Radar är visserligen mer robust. Men den har låg upplös ning. Och har dessutom problem med störningar från metallob jekt som plåttak och staket.

EN LÖSNING för personskydd i lager är idag att personal får radiotaggar och truckar får sen sorer. Och så skickas larm när de kommer för nära varandra.

Istället skulle en enda lidar i taket kunna scanna hela lokalen. Alla blir skyddade, inte bara de med tagg. Det här är en potenti ell idé som Flasheye diskuterar med en partner.

Den första produkten ska lan seras i januari. Tre paketeringar är på gång: för industritillämp ningar, övervakning respektive personsäkerhet.

Processindustrin beställer typiskt ett skräddarsytt projekt, medan säkerhetsvärlden är mer van vid att köpa färdiga produkter.

– Vårt mål är att vår mjukvara ska vara så enkel att kunden kan köpa och sätta upp allt själv, eller med hjälp av en partner utan djupare expertkunskap.

JOHN CARLSON KALLAR mjukvaru paketet för ett ”lidaroperativ system”. Ingen konkurrent har enligt honom någon motsvaran de lösning med färdiga generella funktioner för volymmätning, flödesmätning och annat, som kan pusslas samman till system

– Vi vill demokratisera lidar tekniken så att du kan ta vilken som helst lidarsensor och koppla till vår mjukvara, och köra på ganska valfri hårdvara.

Flasheye använder lidar från amerikanska Ouster, som täcker 360° och finns med räckvidder upp till 240 meter. De samplar 2,6 miljo ner mätpunkter/sekund, tål –40°C till 64 °C, är vattenskyddade upp till IP69K och väger upp till 1,1 kg.

– Sedan klickar du dig igenom en wizard. Du får analyser – ac tionable data – som du kan slussa vidare till dina beslutssystem och använda för vad som helst.

November 15–18, 2022

Driving sustainable progress.

Industrial transformation begins here.

automation of the future at electronica 2022!

Get your ticket now!

Information: Tysk-Svenska Handelskammaren michele.faber@handelskammer.se

Edeva i Linköping – dem kan du ha fått en och annan kyss av faktiskt, om du inte visste det.

Det är de som bygger falluckan som öppnar sig i vägen när du kör för fort. Den heter Actibump och har tio år på nacken och hundra installationer i backen.

När Öresundsbron blev kund gick antalet fortkörningar på några dagar ner från 16 000 till 2 000. Idag är det nästan inga kvar.

Actibump är ett farthinder för bara själva fortköraren. Alla andra tar sig obehindrat förbi, till skillnad från hur det fungerar med alternativ som trafikljus, vägbulor och chikaner.

TILL OCH MED ambulanser är okej med luckan. De skulle kunna få en fjärrkontroll, men det har de inte velat ha. Bulor och chikaner är ett mycket större problem för dem.

Historien började med att konsulten Prodelox fick i upp drag av Linköpings kommun att ta fram ett aktivt farthinder som fungerade bättre än den variant som fanns då.

Den fällde upp plattan, inte ner. Men det var hopplöst att försöka dimensionera mekani ken att tåla en långtradare som dundrade in i hög fart.

Så Prodelox kom på att fälla ner plattan istället och låta en betongklump ta smällen.

David Eskilsson, civilingenjör i maskinteknik, knoppades av från Prodelox och bildade Edeva – idag sju personer – för att utveckla Actibump.

Varför just du?

– Jag fick frågan och kände kanske att det var en fråga som man inte kommer att få så många gånger.

– Jag hade ingen tidigare erfa renhet av vad det innebar – och det är kanske också det ett krav för att man ska svara ja, skrattar han.

Det är fortfarande ganska tufft att vara Actibump om plattan bara hunnit halvvägs ner när långtradaren dundrar igenom. Lösningen på det blev en gum midämpad axel som sprider ut kollisionsenergin.

Efter den modifieringen blev mekaniken helt underhållsfri.

Annars skulle den behövt kanske en årlig justering. Det underhåll som krävs är att städa ut grus ibland. Vatten rinner in och dräneras. Men det tål den.

Varje gång ett fordon kör över någon av de hundra uppkopp lade falluckorna blippar det till i databasen med en rapport i realtid om hastighet, fordonstyp och vikt.

Trafikanterna lär sig snabbt vad som gäller. Deras hastig heter samlar sig i en snygg smal normalfördelning med centrum några km/h under tillåten hastighet.

Att kurvan är smal berättar att den laglydiga trafiken flyter i ett jämnt tempo, vilket är lika viktigt. Actibump motverkar köbildning. En genomtänkt placering kan göra lokalbussens restid kortare. Edeva är gärna med i trafikplane ring på den nivån.

Actibump finns idag framför allt i svenska kommuner. Men även på Island och i Australien, Norge, Danmark och Frankrike.

Det är en svår marknad att ta sig in i. Trafikmyndigheter släp per inte in nya idéer utan vidare. David Eskilsson räknar upp flera

länder med godkännandepro cesser i luften.

– Det är svårt att forcera en affärsmöjlighet. Det tar tid.

Så Edeva tar opportunistiskt noga vara på varje förfrågan som kommer in – särskilt från en ny marknad. Det är så de öppnas.

LÖSNINGEN KOSTAR som ett trafikljus. Marknadspotentialen för systemet borde kunna vara densamma som för fartkameror, tänker Edeva, eftersom de ger ungefär samma utbyte i trafiksä kerhet. Det finns som jämförelse

Grävde grop åt andra Nu vill han bygga smarta städer

lad med detaljerade rapporter i realtid.

Men du vill inte installera en Actibump-koloss bara för att räkna trafik.

Just det – så nu tar vi ett steg in i Edevas framtid.

Företaget vill inte längre bara peta ner fartsyndare i hål. Den bredare visionen är hållbarhet och säkerhet i framtidens smarta städer.

TRAFIKRÄKNING och fordons klassificering med radar och nummerplåtskamera föddes som tillbehör till Actibump. Men numera görs den utan Actibump, bland annat på Hornsgatan i Stockholm.

2 500 fartkameror i Sverige.

Så här fungerar Actibump. En radar i ett skåp vid sidan av vägen mäter det annalkande fordonets hastighet. Om hastighetsgränsen är 30 km/h öppnar sig en lucka i marken för bilar som kör över exempelvis 32 km/h – det är konfigurerbart.

Det finns mer godsaker i luckan. En våg till exempel. Den väger varje hjulaxel som passe rar. Och både när den åker in och ut ur plattan.

Så kan Actibump räkna pas sagerna. Plus hastigheterna. Och vikt och axelavstånd, vilket ger fordonsklass. Och så kan staden hålla koll på trafikvolymer, om klassregler följs, när det kan tänkas behövas underhåll, och så vidare.

Actibump är som den här gamla sortens smala gummi slang med räkneverk som kom munen lägger över vägarna på hösten för att mäta trafik. Men intelligent, exakt och uppkopp

En sensormodul från Lin köpingsföretaget Sensorbee är ytterligare ett verktyg. Den leve rerar miljörapporter från både fasta och mobila installationer.

Kommuner med fler än 100 000 invånare har ett EU-krav på sig att installera en (1) avance rad miljömätare. Den installeras för att kommunen måste.

Men samtidigt efterfrågas finkorniga miljödata. Där är Sensorbee ett realistiskt alter nativ för installation i volym. På postens elbilar skulle den kunna ge dagliga miljömätningar som täcker en hel stad.

Möjligheten att göra ännu mer

inom smarta städer på sin platt form är något som Edeva aktivt jobbar med nu.

– Det är vad jag ser att vi framöver kommer att lägga tid och utveckling på.

Det finns förstås konkurrenter inom smarta städer. Det som får Edeva att tro på sina egna möjlig heter är att de har foten inne.

– Vi förstår kunden och mark naden och kan tekniken. Och ska man lyckas här behöver man ha båda.

Acconeer i Gobius steglösa

Gobius tankmätare har blivit något av en standard i båtar men ger ingen exakt nivå. Den fungerar mer som ett överfyllnadslarm. Nu lanseras Gobius C, en helt ny modell som ger exakt nivå. Den är baserad på Lundabolaget Acconeers lilla millimetervågsradar.

– Vi har saknat en sensor som mäter steglöst, noll till hundra procent. Vi försökte med vår egen teknik och det fungerade men vi var inte nöjda med konstruktionen, säger Gobius grundare Anders Meiton.

Företaget sålde några enstaka exemplar men satsade inte hel hjärtat, lösningen var för känslig och fungerade inte alltid.

– Vi kom på idén med radarn och blev väldigt glada när vi upp täckte att det fanns ett svenskt företag som hette Acconeer.

Att använda en radar för att mäta innehållet i en tank är en välbeprövad teknik inom indu strin. Radarn placeras normalt i taket och mäter avståndet till den vätska eller det material som finns i tanken. Vet man sedan måtten på tanken är det bara att räkna ut hur full den är.

– Vi köpte ett testexemplar och satte i gång. Snabbt blev vi väldigt trygga med att det skulle fungera.

UTVECKLINGSARBETET har gått fort, det startade så sent som i december förra året och de första kunderna ska få sina mätare nu i oktober.

Lösningen baseras på Acco neers kort XM122 som förutom radarsensorn på 60 GHz också innehåller en systemkretsen nRF52840 från Nordic Semi och ett flashminne.

– Det kommunicerar med vår processor och det gick åt ganska mycket programvara för att styra det. I framtiden skulle vi kunna lägga mer intelligens på Acco neerkortet, säger Anders Remar som utvecklat elektroniken och tidigare arbetet med radarsystem på Saab.

Den teoretiska upplösningen är en halv millimeter men Gobius har valt att inte utnyttja det fullt ut utan kastar en del av

de sampel som radarn levererar, vilket underlättar för processorn och sänker strömförbrukningen. Resultatet blir att noggrannheten är några millimeter på avstånd upp till två meter.

Att tankmätaren har en gräns på två meter beror inte på radarn utan hänger samman med ett kommersiellt beslut – det räcker för Gobius målgrupp.

– Vi säljer till båt- och tågtill verkare och de använder inga större tankar så vi bestämde oss

för det, säger Anders Meiton.

Sensorn levererar inte ett färdigt resultat utan radarenve loppen, de mottagna reflexerna. Gobius processor går sedan igenom samplen och letar efter toppar, det vill säga reflektioner som kan komma från innehållet i tanken men också från väggarna eller andra mekaniska delar.

ATT DET BLIR FLER ekon än väts kan hänger samman med att linsen framför radarn som fung

erar som antenn har en ganska bred lob.

Ett problem med fordon är att vätskan skvalpar när det är i rörelse.

– Vi hanterar det genom att göra väldigt många mätningar, hundratals, och sedan tittar vi på maxvärdet av dem, säger Anders.

Tekniken har verifierats prak tiskt i en båt under sommaren.

– Fast är det för mycket skvalp blir det ingen signal och då behåller vi det föregående värdet. Rent praktiskt har mätaren tre avståndsområden. Den börjar med att testa om den får en reflex upp till en decimeter bort. Blir det ingen träff är nästa steg upp till sex decimeter bort och det tredje är hela vägen till två meter.

Hela systemet med elektronik och radar sitter inkapslat i vad

tankmätare

Det finns fyra grundmodeller på tankar som tillsammans med måtten skapar en uppslagstabell som översätter avståndet mellan sensorn och vätskeytan till korrekt volym.

som ser ut som en liten rymdfar kost, ett tefat. Bygghöjden är 6,5 centimeter och handlar det om en plasttank är det bara att tejpa fast den på ovansidan.

Är det en metalltank krävs hål tagning plus att man får montera en distansplugg som fungerar som skydd mellan vätskan och sensorn. Plastpluggen passar i befintliga hål på 1,25 tum där det exempelvis suttit flottörbaserade mätare.

Kalibreringen är enkel. Enda kravet är att nivån i tanken måste vara minst 150 mm från toppen plus att man får ange om det är vatten eller bränsle i tanken. Temperaturkompenseringen är inbyggd.

Sedan starten 2008 har Gobius sålt över 100 000 tankmätare som avgör om nivån är över eller under den givare som tej pats fast på utsidan av tanken.

Mätarna finns med en eller tre givare och fungerar antingen som överfyllnadsskydd eller indikerar fyra nivåer.

Rent praktiskt får givaren tankväggen att vibrera, precis som när man klingar i ett glas, varefter impulssvaret beräknas, vilket avgör om nivån i tanken är under eller över givaren.

Tekniken fungerar både med tankar i plast och i rostfritt.

Tankar i båtar eller husbilar är sällan kvadratiska utan anpas sade till det utrymme som står till buds. För att hantera detta går det att lägga in geometrin på tan ken när man kör i gång sensorn.

– Det finns fyra grundinställ ningar för typ av tank och sedan läggs det in en uppslagstabell i sensorn.

I DAGSLÄGET GÅR DET att hämta data via Bluetooth till exempel vis en mobil men till nästa år ska det kompletteras med wifi. Dessutom finns olika analoga gränssnitt för visarinstrument inklusive 0–5 V, 4–20 mA och 10–180/240–33 Ω.

Gobius har en app där man kan se nivån men programvaran kommer att släppas fri så att andra kan integrera tankmätaren i sina system.

– Vi vill inte specialutveckla programvara, vi tycker det är kul att göra hårdvara, säger Anders Meiton.

Priset ligger i skrivande stund på cirka 4 000 kronor. Är det en metalltank behövs också en adapter för 500 kronor.

– Innan vi ens kan leverera har vi fått beställningar för över 100 000 kronor från befintliga kunder.

KAMPANJ!

midnatt

E XPE RTA LEKITR

Nya datormoduler Klart för start: tredje generationens kreditkortsstora datormoduler

Tredje generationens kreditkortsstora moduler är på gång. Trots att de bara är 95 x 60 mm stora, kommer klientmoduler av typen COM-HPC i mini format att kunna erbjuda en omfattande mängd gränssnitt, som 16 st PCIe, 3 grafikutgångar och flera USB-anslutningar.

Det nya COM-HPC Mini-formatet är början på en ny era av plats besparande inbyggnadsdatorer, baserade på kreditkortsstora da tormoduler. Denna tredje generation ger alla utvecklare en enorm prestandaökning och flera typer av gränssnitt än någonsin ti digare.

Undersöker man utvecklingen av kredit kortsstora moduler (COM) ser man att mark naden mycket väl skulle kunna åstadkomma flera varianter. Den första generationen av standardiserade moduler, DIMM PC, ersattes av COM Express Mini, som följdes av Qseven och något senare SMARC. Dessa två alter nativ till COM Express Mini skapades för att spara kostnader på kontaktdonet, vilket var viktigt för konstruktioner med lågkostnadsoch lågeffektprocessorer med en strömför brukning på några watt. En annan anledning var att man ville använda ARM-processorer, vilket inte var möjligt med COM Express. COM-HPC Mini siktar å andra sidan på hög presterande kreditkortsstora moduler och kommer sannolikt att vara det enda riktiga valet för detta segment.

COM-HPC Mini är också ett alternativ för den som vill migrera större lösningar med COM Express Compact (95 × 95 mm) och COM Express Basic (95 × 125 mm) till kredit kortsmoduler. Detta gäller särskilt för hög volymsprodukter av detta format i låg- och mellansegmentet, så länge processorn pas sar i formatet. För sådana konstruktioner ger COM-HPC Mini en enorm utrymmesbe sparing utan förlust av prestanda och prak tiskt taget utan förlust av anslutningar. Med COM-HPC Mini kan man snabba upp minia tyriseringen inom detta segment, vilket, om man tar en titt på historiken för kreditkorts

Av Zeljko Loncaric, Congatec

Zeljko Loncaric är marknadsingenjör på Congatec. Innan han började i mitten av 2010 hade han olika befattningar på internationella företag inom produktledning, marknadsföring och försäljningsmarknads föring i Tyskland och Australien. Zeljko, som har en MBA i företags ledning och en examen i medieteknik från universitetet i Deggendorf, är Bosch-utbildad elektroniktekniker.

stora datorer, har inneburit en enorm ökning i både prestanda och kontaktdensitet.

DIMM PC var de första kreditkortsstora modulerna

En av pionjärerna på datormodulmarknaden var Hans Mühlbauer, som under lång tid var involverad i COM-specialisten Congatecs verksamhet. Redan i början av 1990-talet introducerade han och hans dåvarande fö retag JUMPtec de första modulerna med måtten 100 × 160 mm, baserade på den då vanliga AT/ISA96-bussen, utrustade med Intels 80C88-CPU på 9,64 MHz, 640 kByte DRAM-minne och en kortkantskontakt som klarade 120 signal- och kraftanslutningar. Det var också han som kring millennieskif tet utvecklade specifikationen för DIMM-PC.

Den var ungefär lika stor som ett kreditkort på 68 × 40 mm och kortkontakten hade 144 poler. Dessa DIMM-datorer var betydligt mer kompakta än de första ModulAT-korten, men erbjöd ändå fler anslutningar, trots det mindre formatet.

DIMM-datorerna var alltså början på de första COM-enheterna i kreditkortsstorlek. Detta format var mycket lätt att marknads föra. År 2000 hyllades till exempel en variant av denna specifikation som världens dittills minsta industri-PC. Modulen, som kallades

”Little Donkey” var visserligen något större än vad DIMM-PC-specifikationen (68 × 55 mm) angav, men denna lilla arbetshäst inne höll också grafik och det var första gången en modul erbjöd alla funktioner som behöv des i en industri-PC. Tidigare DIMM-datorer stödde inte grafik.

Inriktad på små och energieffektiva applikationer

Hjärtat i DIMM-datorn var en 100 MHz x86kompatibel STPC. De huvudsakliga slutpro dukterna var små enheter avsedda för mobil datainsamling, avsedda för till exempel järn vägs- och tågsystem eller operatörstermi naler för närvaro- och passerkontroll. Dessa datorer rekommenderades också för använd ning i varuautomater och kiosksystem. I en server för Internet var avsikten att skapa de centraliserade processer för fjärrvisualisering, underhåll, övervakning och kontroll. I princip talade man redan vid den tiden om IoT, Indu stry 4.0 och 5G, även om dessa modeord inte existerade ännu. I själva verket kunde allt som behövde vara litet, energisnålt och mobilt im plementeras med denna dator.

Prestandan hos dessa DIMM-datorer och antalet anslutningar var dock långt ifrån vad inbyggnadsvärlden har att erbjuda idag. För utom att de hade 32 MByte DRAM och 512 kB

på gång

Ögongodis: DIMM PC:n ”Little Donkey” som släpptes år 2000 var först med att ha grafik på kortet och kallades vid denna tid för världens minsta industri-PC (© SAMS Network).

8-bitars Flash BIOS, hade de ISA- och PCIbuss ombord, och den senare beskrevs som ”modern”. IDE-hårddiskar och disketter var fortfarande de vanligaste lagringsmedierna. En parallellanslutning till skrivare och två se riella gränssnitt fanns också, och dessutom en PS/2-mus och PC/AT-tangentbord. På grund av de många parallellgränssnitten fanns det bara plats för ytterligare några I/O-anslut ningar innan den 144-poliga DIMM-PC-kon takten var slut. Kontakten som användes vid den tiden – nomen est omen – var den som specificerades för SO-DIMM-minnesmoduler år 1999. När anslutningarna tog slut fick grafi ken kopplas via en extra kontakt. År 2000 tog datormodulerna fart på allvar

Både storleken och antalet anslutningar har ökat mellan µQseven och COMHPC, men ändå är alla de format som visas här ungefär lika stora som ett kreditkort (85,6 x 53,98 mm).

olika varianter med olika prestanda. Argu mentet att göra I/O-kortet mindre komplext är också mycket viktigt. Som regel krävs be tydligt färre kopparlager för I/O. Detta sän ker kostnaden för kretskortskonstruktionen. Minskad strömförbrukning och värmeavgiv ning spelade också roll för varje ny modul typ. Och i slutänden vill kunderna då som nu alltid ha den senaste CPU:n. Detta är också lätt att uppnå med moduler.

Modulerna kan också minska kabeltrassel De första modulerna nådde marknaden när användningen av x86-teknik fortfarande var i sin linda. På den tiden var x86 och Windows ännu inte etablerade i branschen och man hade fortfarande problem med den blå skär men. I detta avseende var dessa moduler mer att betrakta som ”pirat”-produkter från en nystartad bransch, och inte representan ter för en livscykelgeneration i en etablerad modulstandard.

Vid den tidpunkten hade företaget JUMP tec redan visat upp en specifikation och gjor de i själva verket det nödvändiga pionjärar betet för den globala modulverksamheten. Med framgång, om man ser till den fortsatta utvecklingen fram till idag. Ett giltigt argu ment för moduler fanns i form av SBC-forma tet PC/104, som inte erbjöd tillräckligt med utrymme för kontakter när de monterades

på samma sida som CPU och kringkretsar. När kundernas önskemål om fler anslut ningar blev mer påträngande, monterades kontakterna även på kretskortets baksida, för att göra det möjligt att ansluta ännu mer kringutrustning. Dåtidens konstruktions princip PC/104 innebar också att I/O måste dras till kapslingen med kablar. Det resulte rande kabeltrasslet ledde till ökad känslighet för systemfel, vilket gjorde att ren och snygg kabeldragning på den tiden sågs som kän netecken på en bra systemkonstruktion. Ett viktigt argument för modulkonceptet var därför att begränsa kabeltrasslet genom att ansluta extern I/O till kapslingen via ett app likationsspecifikt substrat, utan kablar. Dessa argument gäller alla modulstandarder, oav sett prestandaklass och därmed även för moduler i kreditkortsstorlek.

Strid om det bästa modulkonceptet DIMM-PC-formatet för ISA/PCI-baserade moduler hade inget lätt liv. Anledningen var inte att det fanns för många alternativ, vilket var fallet i mellan- och högprestandasor timentet, där flera modulkoncept konkur rerade under en tid, tills ETX slutligen vann. Utmaningen med moduler i kreditkortsstor lek var snarare deras dimensioner, som inte längre lämpade sig för nyare x86-processo rer och deras kretsfamiljer. Pentium M som introducerades 2003 och var en revolution för den tidens marknad för inbyggnadsda torer, fick helt enkelt inte plats på ett kre ditkort. Av denna anledning kunde endast processorer med lägre effekt användas på DIMM-datorer, som 568 ZFx86 från ZF Micro Devices, med en klockfrekvens på 128 MHz, eller STPC Elite från STMicroelectronics.

COM Express Mini

När användningen av PCI Express-bussen blev mera utbredd och ISA-bussen inte läng re stöddes, efterlystes snart en ny modulspe cifikation: COM Express. Den antogs officiellt av PICMGs standardiseringskommitté år 2005. Standardiseringsprocessen tog ett och ett halvt år efter konceptets första presen tation hos Intel hösten 2003. Från revision 2.0 från år 2010 till nuvarande revision 3.0,

Under påföljande år etablerade sig dessa datormoduler som den viktigaste konstruk tionsprincipen för inbyggda datorsystem. Det gällde särskilt för mellan- och högpres tandaklasserna ETX, COM Express, COM-HPC och moduler i kreditkortsstorlek. Studier som utförts av bland andra IHS Markit upp skattar att datormodulerna stod för cirka 38 procent av den totala försäljningen av inbyggda datorkort, moduler och system under 2020. Ett av huvudargumenten för användningen av moduler var att man inte behövde få in alla funktioner på ett enda kort, vilket kunde verka hämmande på pro cessorernas snabba innovationscykler. Vid den tiden lanserade Intel och AMD nya pro cessorer på marknaden var sjätte månad. Så moduler var avgörande för branschen för att kunna säkerställa den nödvändiga livsläng den för konstruktionerna, eftersom det var osäkert hur länge de äldre CPU:erna skulle vara tillgängliga. Skalbarheten är förstås också relevant för möjligheten att ta fram En jämförelse mellan COM-HPC Mini, COM Express Mini och den större COM-HPC storlek A.

ETX, COM Express och COM-HPC

Utöver marknaden för datormoduler i kredit kortsstorlek, finns det även en marknad för medel- och högpresterande datormoduler. ETX och COM Express är två modulformat som specificerats av oberoende standardi seringsorgan inom denna sektor. Dessa har nu etablerat sig och erbjuder allt bättre prestanda på betydligt högre nivå, till följd av den tekniska utvecklingen. En tredje genera tion COM-HPC lanserades år 2019, avsedd att uppfylla de högsta prestandakraven för bred band och 5G-anslutna enheter, -maskiner och -system. Precis som med COM Express, finns det server- och klientmoduler. Med modulerna i kreditkortsstorlek blir utbudet av de båda specifikationerna komplett.

utvecklades COM Express-specifikationen kontinuerligt under ledning av redaktören för utkast, Christian Eder, som också arbeta de under Mühlbauer på JUMPtec, senare på Kontron och sedan på Congatec.

Utöver det mycket framgångsrika forma tet COM Express Basic (125 × 95 mm) och COM Express Compact (95 × 95 mm), speci ficerades även formatet COM Express Mini (84 × 55 mm) för kreditkortsstora moduler. För första gången fanns det nu specifikatio ner för alla vanliga storlekar. Detta enhetliga ekosystem uppmuntrade ledande automa tionsleverantörer över hela världen att base ra sina PC och kompakta styrkonstruktioner för montage på DIN-skena, där ju storleken är mycket viktig, på denna specifikation. Det innebar att de kunde använda samma stan dard för alla lösningar i sin produktportfölj, vilket gav ytterligare fördelar, som enhetliga konstruktionsregler och komponenter.

COM Express Mini-modulerna tog fart i och med lanseringen av de första Intel Atomprocessorerna år 2008, vilka var de första med en allt-i-ett-systemstyrkrets, alltså en kombination av nord- och sydbryggorna. Därför passade de perfekt på COM Express Mini och än idag, 17 år efter PICMG-lanse ringen, är de de dominerande processorerna för detta format, även om det finns leveran törer som använder AMD Ryzen eller till och med 8:e generationens Intel Core-processo rer. Exempelvis sträcker sig de moduler som idag finns tillgängliga från Congatec från den tredje Intel Atom-generationen, över

den fjärde och femte, till de nuvarande pro cessorerna i Intel Atom x6000E-serien, samt Intel Celeron och Pentium N & J-processorer (kodnamn ”Elkhart Lake”).

SMARC kör om COM Express Mini

Utöver COM Express Mini utvecklades yt terligare två specifikationer: SMARC (82 × 50 mm) och µQseven (70 × 40 mm). Det andra standardiseringsorganet för inbyggd dator teknik, som grundades 2012, stödjer nu dessa i form av leverantörsoberoende standarder. En utlösande faktor för utvecklingen av dessa specifikationer var önskan att, parallellt med x86-tekniken, även kunna använda ARMprocessorerna som blivit allt populärare, vil ket inte hade varit möjligt med COM Express Mini. Det andra skälet var att sänka kostna derna. Med COM Express måste både sub stratet och själva modulen ha ett kontaktdon. SMARC och µQseven kräver å andra sidan bara en kortkantskontakt. Båda standarderna nyttjar den kontakt som utvecklats för MXMgrafikkort för bärbara datorer. Så på sätt och vis lever DIMM-PC-principen för att ta kon taktstandarder från IT-sektorn kvar.

SMARC, med sina 314 poler, har varit det mest framgångsrika av denna typ av kredit kortsstora datorer. µQseven har bara 230 poler. Antalet anslutningar kan vara en an ledning till att SMARC dominerar markna den för kreditkortsstora moduler över COM Express Mini, även om COM Express överlag dominerar för klient- och servermoduler, med alla sina olika storlekar och anslutning

ar. SMARC klarar också ett bredare urval av processorer än COM Express Mini. När det gäller Intel- och AMD-processorer är det där för omöjligt att dra slutsatser från allmänt tillgängliga siffror vilken standard som kom mer att bli ledande i slutänden. Faktum är dock att SMARC erbjuder 43 procent fler an slutningar än COM Express Mini och 37 pro cent fler än µQseven. Ändå är µQseven inte på nedgång. Tvärtom: dess storebror Qseven spås växa mest mellan 2022 och 2026, vilket säkert kommer att smitta av sig på µQseven. Uppenbarligen blomstrar lågprissegmentet med färre funktioner också, tack vare IoTtrenden.

Det enda man vet säkert är att allt ändras hela tiden

Som överallt annars fortsatte den tekniska utvecklingen i modulvärlden, och det blev dags att presentera den tredje generatio nens datormoduler i kreditkortsstorlek. Syf tet med den nya HPC Mini-specifikationen som presenterades vid Embedded World 2022 var att möjliggöra nya applikationer i miniformat som krävde högre prestanda än vad den nuvarande COM Express Mini klarar. PICMGs arbetsgrupp för COM-HPC var något ovilliga att utveckla dessa nya kreditkorts standarder eftersom allt deras arbete var inriktat på de nya avancerade server- och kli entmodulerna. Men i och med lanseringen av COM-HPC började COM Express Mini-an vändarna undra om det kanske kunde finnas en nästa generations moduler även för dem.

TEMA:

Förfrågningar kommer dock inte bara från COM Express Mini-användarna utan även från COM Express Compact-gruppen, efter som deras befintliga system skulle kunna mi niatyriseras på detta sätt.

Vad har COM-HPC Mini att erbjuda?

COM-HPC Mini kommer att kunna erbjuda många gränssnitt som COM Express inte klarar, som USB 3.2 med 20 Gbit/s, USB 4.0 med 40 Gbit/s, PCIe generation 4/5 med upp till 16 kanaler, NVMe-protokollet och myck et mer. Den nya kontakten är viktig i den nya specifikationen. Den nuvarande COM Express-kontakten är begränsad till PCIe generation 3.0 med en klockfrekvens på 5,0 GHz och 8 Gbit/s. Den nya kontakten stöder överföringshastigheter på mer än 32 Gbit/s, tillräckligt för att stödja PCIe generation 5.0 eller till och med generation 6.0. Dessutom behöver de nya processorgenerationerna som är avsedda för edge computing flera an slutningar än tidigare. COM-HPC Mini kom mer att ta itu med detta genom att erbjuda 400 anslutningar mot substratet, fantastiska 81 procent fler än COM Express Mini. Jämfört med SMARC är det fortfarande en ökning med 27 procent. Jämfört med COM Express Basic eller Compact, som båda har 440 an slutningar, innebär det att 90 procent av ka paciteten hos fullstora Type 6-klientmoduler eller headless edge-servermoduler (Typ 7) är

tillgänglig. Den som inte behöver hela kapa citeten till 100 procent kan följaktligen byta.

De som konstruerar system baserade på något av de befintliga formaten, måste nu bestämma sig för om de vill byta till det nya COM-HPC Mini-formatet när de ska ta fram nästa generation av sina system. COM-HPC Mini ska dock inte ses som en ersättning för COM Express Mini eller SMARC. Och precis som COM Express inte ersatte ETX, så kom mer COM-HPC inte heller att ersätta COM Express. Det tillhör praxis att fortsätta att stödja befintliga konstruktioner under lång tid. Än idag finns det fortfarande ETX/XTXmoduler som kunder kan använda, baserat på dåtidens konstruktionsprinciper. I detta avseende bevisar den nya COM-HPC Ministandarden också att de grundläggande idé erna som gällde då, gäller än idag, bara med en annan prestandanivå. Naturligtvis har kraven blivit betydligt mera komplexa för den som vill konstruera med nya processo rer. Därför är det idag mycket mera menings fullt att ta bort all I/O från processormodulen och istället använda ett applikationsspecifikt substrat, snarare än att placera alla kompo nenter på ett enda kretskort.

När kommer COM-HPC Mini-modulerna att finnas tillgängliga?

Utvecklingsavdelningarna hos företag som Congatec arbetar redan i full fart med att

fastställa detaljerna i specifikationen för ar betsgruppen i PICMG. De granskar också de första konstruktionsstudierna kring COMHPC Mini avseende den senaste processor tekniken, som halvledartillverkare som Intel delar med sig av via sitt program kallat ”early access”. De första COM-HPC Mini-modulerna från Congatec kommer att visas upp redan under första halvåret 2023. Om du är på gång med nya konstruktioner är det dags att utvärdera COM-HPC Mini.

Det finns för övrigt ingen anledning för ut vecklare att oroa sig för att en ny generation av SMARC skulle kunna vara på gång. Det finns för närvarande ingen kortkantskontakt som både erbjuder 400 poler och den över föringskapacitet som följer av detta. Teore tiskt kan OSM-standarden vara ett alternativ; men eftersom denna handlar om inlödbara moduler är den knappast jämförbar med pluggbara moduler. OSM Size-M (medium) har 476 BGA-pinnar på 30 × 45 mm medan Size-L (stor), som är 45 × 45 mm har impone rande 662 stycken! Högpresterande proces sorer är dock för stora för detta format, så det kommer att dröja innan det finns sådana lös ningar för processorer i Intel Atom-klassen.

Slutsatsen kan inte bli någon annan än att det inte finns något sätt att gå runt COMHPC Mini! För alla utvecklare betyder detta först och främst största möjliga säkerhet i konstruktionsarbetet. ■

Därför licenserade vi en neuromorf kärna

På Renesas har vi insett att neuro morfa processorer och pulsade neu rala nät (spiking neural networks) har en enorm potential. Därför har vi licensierat en neuromorf processor från Brainchip, som är världens första kommersi ella tillverkare av sådana.

De neurala nätverkens (NN) uppbyggnad är inspirerade av hjärnans konstruktion. Men när man använder neurovetenskapliga ter mer som ”neuroner” och ”synapser” för att förklara neurala nät hörs alltid klagomål från neurovetare eftersom nuvarande genera tion av neurala nät ligger mycket långt borta från hur hjärnan fungerar. Även om inspira tionen kommer därifrån skiljer sig strukturer, beräkningsmetoder och inlärningsmetoder enormt mellan den nuvarande andra gene rationens neurala nät och hjärnan.

Jämförelsen irriterade neurovetare till den grad att de började arbeta med en tredje ge nerationens nät som liknar hjärnan mycket mer. De kallar dem ”spiking neural networks” (SNN, ”pulsade neurala nät”). Eftersom ett SNN fungerar mer likt en hjärna, kallas den för en neuromorf arkitektur.

”Morf” kommer av grekiskans ”form”. Ett SNN är alltså ”utformat som ett nervsystem”.

Pulsade neurala nät

En viktig skillnad är att ett SNN är spatiotem poralt, vilket betyder att ankomsttiden för en puls är signifikant för dess funktion. SNN:er arbetar med diskreta pulser som bestäms av differentialekvationer som simulerar biolo giska processer. Den kritiska pulsen avfyras efter att neuronens membranpotential har passerats, vilket sker genom att pulser kom mer in till neuronen i specifika tidssekvenser.

Av Eldar Sido, Renesas Electronics

Eldar Sido, som har en mastersexamen i nanoteknik från universitetet i Tokyo, jobbar i ledningen för produktmarknadsgruppen för Armbaserade mikrostyrkretsar på Renesas Electronics. Han är specialist på de tekniska aspekterna av implementering av AI i ändpunkter.

En biologisk hjärna består av 86 miljarder beräkningsenheter (neuroner) som tar emot indata från andra neuroner via sina dendriter. När inkommande pulser överstiger ett tröskel värde avfyras neuronen och skickar en elek trisk puls via en synaps vars vikt styr hur myck et av pulsen som skickas till nästa neuron.

SNN-neuroner avfyras asynkront, och pul serna anländer därför vid olika tidpunkter. I traditionella ANN:er marscherar data genom lagren i takt med systemklockan.

SNN-nätets spatiotemporala egenskaper och pulsernas kvantifierade natur betyder att modellerna kan få en glesare distribution. Neuroner är endast kopplade till de andra neuroner som är relevanta. Genom att tid är en variabel kan information kodas mer kom pakt än i traditionella binärt kodade ANN:er. Detta gör att SNN:er både är effektivare och

beräkningsmässigt mer kraftfulla.

SNN:ernas asynkronicitet och behovet av att beräkna differentialekvationer ställde alltför höga beräkningskrav på traditionell maskinvara, varför man fick utveckla en helt ny arkitektur – och den blev neuromorf.

Neuromorf arkitektur

En neuromorf arkitektur är ingen klassisk von Neumann-arkitektur utan inspirerad av hjärnan, sammansatt av neuroner och sy napser. I neuromorfa datorer görs beräkning och datalagring på samma plats vilket elimi nerar en flaskhals som finns i von Neumannarkitekturen: att dataflödet bromsas av att de ständigt flyttar data mellan minne och processor.

SNN:er stöds naturligt av en neuromorf arkitektur som använder pulser som signale

ring. Den tillåter att information kodas i pul sernas ankomsttid, storlek och form.

Nyckeln till styrkan hos en neuromorf arkitektur är dess inneboende skalbarhet, att dess beräkningar är händelsedrivna och att den arbetar stokastiskt, i och med att nervceller har en tendens att avfyras slump mässigt. Det som gör den neuromorfa arki tekturen attraktiv är dess låga effektbehov – normalt flera magnituder lägre än traditio nella datorsystem.

Marknadsprognos för neuromorfa system

Neuromorf teknik kan komma att spela stor roll för distribuerad och kundnära AI, ett område som kommer starkt. För att för stå branschens förväntade efterfrågan kan man titta på forskningsprognoserna. Enligt en rapport från Sheer Analytics & Insights förväntas världsmarknaden för neuromorfa beräkningar att nå 780 miljoner dollar med en sammansatt årlig tillväxt (CAGR) på 50,3 procent fram till år 2028.

Mordor Intelligence förväntar sig å sin sida att marknaden ska nå 366 miljoner dol lar år 2026 med en CAGR på 47,4 procent. På Internet kan du hitta fler marknadsunder sökningar som visar på en liknande ökning.

Även om prognoserna säger emot var andra är alla överens om en sak, nämligen att efterfrågan på neuromorf teknik kom mer att öka drastiskt. Marknadsundersökare förväntar sig att branscher som industri, for don, mobil och medicin kommer att börja använda neuromorf teknik i en mängd till lämpningar.

Neuromorf Tiny ML

Tiny ML (tiny machine learning) innebär att man gör maskininlärning och kör neurala nät på enheter med mycket begränsad proces sorkapacitet och minne, såsom enkretsdato rer (microcontrollers). Det finns flera fördelar med att använda neuromorfa kärnor här.

Neuromorfa processorer är händelse baserade och reagerar som sådana endast på icketomma händelser (det vill säga på värden som är skilda från noll). Att nollor inte behöver bearbetas betyder att en hän delsebaserad beräkning av exempelvis falt

ning (convolution) eller skalärprodukt kräver mindre processorkraft. Dessutom innehåller faltningsfilter och -kärnor typiskt en stor an del nollor vilket förbättrar prestandan ännu mer. Detta – plus att aktiveringsfunktioner som Relu är centrerade kring noll – är hem ligheten bakom den naturliga ”glesheten” i en händelsebaserad processor. Den be höver fortfarande göra MAC-beräkningar (multiply-accumulate) som klassiska ANN:er, men långt ifrån lika många.

En neuromorf krets behandlar pulser och de kan använda en grövre kvantisering – 1, 2 eller 4 bitar – än de konventionella 8 bitar som används i klassiska ANN.

Att SNN är en del av maskinvaran ger neu romorfa kretsar, som Akida från Brainchip, den unika förmågan att göra distribuerad inlärning.

Sådant är inte möjligt i konventionella ANN-kretsar, som simulerar neurala nätverk i von Neumann-arkitekturer. Distribuerad inlärning kräver mycket minne och beräk ningskraft, och vi har enligt förutsättningar na en systembudget på simpel Tiny ML-nivå.

Dessutom är inlärning i åtta bitars heltal för närvarande inte möjligt i en traditionell arkitektur eftersom de inte har tillräcklig om fång i magnitud för att det ska gå att träna en NN-modell exakt.

Vad gäller distribuerad maskininlärning i traditionella arkitekturer finns idag bara en handfull exempel på algoritmer (autokodare och beslutsträd) för enkel realtidsanalys som nått produktionsstadiet. Och vad gäller ma skininlärning i ANN-nät krävs fortfarande mer forskning.

SÅ HÄR KAN MAN SAMMANFATTA fördelarna med distribuerade neuromorfa kretsar:

● Ultralåg effektförbrukning på milli- eller ända ner till mikrojoule per logikoperation

● Lägre MAC-krav än vanliga neurala nät

● Mindre behov av parameterminne

● Distribuerad inlärningskapacitet

Praktikfall med neuromorf TinyML

Möjligheten att göra sin egen maskininlär ning ger en enkretsdator med en neuromorf kärna flera unika fördelar:

● I tillämpningar för att upptäcka anomalier i industriutrustning skulle det vara ineffek tivt att använda molnet för att träna en mo dell. Det är enklare att skala upp en lösning som består i att AI-komponenter distribu eras på motorerna och var en gör sin egen

inlärning. Detta eftersom utrustningens åldrande tenderar att skilja sig individuellt från maskin till maskin även om de är av samma modell.

● Inom robotteknik tenderar armarnas le der att slitas, förlora justeringen och sluta fungera allteftersom tiden går. Kunde man justera om styrenheten distribuerat, utan mänsklig inblandning, skulle behovet av att ringa en tekniker minska, vilket skulle minska stilleståndstiden och spara tid och pengar.

● I appar för ansiktsigenkänning måste en användare lägga in sitt ansikte i databasen och träna om modellen i molnet. Men med några få bilder av en persons ansikte skulle en neuromorf enhet kunna identifiera slut användaren genom att göra sin egen inlär ning. Därmed ligger dessutom data om an vändaren tryggt skyddad på enheten. Det kan på samma sätt användas i en bil där passagerare kan ha olika preferenser för sätesposition, klimatkontroll et cetera.

● I en app som lyssnar efter nyckelord kan användaren lägga till egna ord för enheten att känna igen. Hemliga ord kan tryggt lag ras på den egna enheten.

DERAS ULTRALÅGA effektförbrukning och höga prestanda betyder att neuromorfa ändenheter klarar långvarig batteridrift och kan köra algoritmer som inte är möjliga på konventionella kretsar på grund av deras begränsade beräkningskraft. Eller tvärtom: kretsar som faktiskt har tillräckligt hög be räkningskraft, skulle vara för effektkrävande.

BLAND PRAKTIKFALLEN finner vi:

● Smartklockor som själva övervakar och bearbetar data och endast skickar relevant information till molnet.

● Smarta kamerasensorer för persondetekte ring som ska utföra ett logiskt kommando, som till exempel automatiserad dörröpp ning när en person närmar sig.

● Arbete i områden utan uppkoppling eller möjlighet till laddning, som till exempel vid smart spårning av djur i skogen, eller vid övervakning av rörledningar under havet i avsikt att hitta sprickbildning med hjälp av vibrations-, bild- och ljuddata.

● Övervakning av infrastruktur. En neuro morf enkretsdator kan med hjälp av ka merabilder användas för att kontinuerligt övervaka rörelser, vibrationer och struktu rella förändringar i broar.

Unikärnan – ett alternativ till virtualisering och containrar

Unikärnor (unikernels) är ett försök att förena fördelarna med virtuali sering och containerisering. De kan inte bara ge hög säkerhet utan även förbättrad prestanda och mindre fotavtryck.

Tekniken har faktiskt funnits åtminstone sedan 2016, men den har inte kommit i all mänt bruk. Inte ens i säkerhetskritiska till lämpningar, där den skulle kunna komma allra mest till sin rätt.

Vi inleder texten med med en genom gång av existerande arkitekturer för pake tering av programkomponenter och jämför med de fördelar som unikärnor erbjuder –men även deras begränsningar.

Virtualisering vs containrar

Virtualisering – att köra multipla operativsys tem på samma hårdvara – är en välutforskad teknik, om än inte särskilt effektiv när det gäller resursutnyttjande. Under några de cennier var virtuella maskiner (VM) det som alla ville använda i sin serverinfrastruktur. På senare tid har industrin börjat gå över till att använda containrar istället, med system som Docker och Kubernetes.

Den ursprungliga arkitekturen för virtua lisering var att låta varje VM kopiera upp en egen instans av ett komplett operativsys tem. Det kräver duplicerade resurser och är dessutom en arkitektur som är svår att admi nistrera med en mängd oberoende servrar.

DRIFTSÄTTNING AV PROGRAMVARA i en VMarkitektur hanteras på ett av två sätt: ● ett byggverktyg producerar en komplett bootbar systemavbild för en VM där pro gramvaran finns installerad. VM:en omstar tas efter varje uppdatering. ● byggverktyget producerar enbart mjukvara och lägger den i ett paket som laddas upp till en server med hjälp av en samling skript.

BÅDA TILLVÄGAGÅNGSSÄTTEN kräver kom plex installation och resulterar med tiden i att det växer fram inkonsistenser mellan VM:erna. Administratören har å andra sidan fullständig kontroll över systemets alla aspekter, och kan konfigurera så det passar specifika behov. Felsökning är relativt enkel att hantera genom att det går att koppla upp sig mot varje enskild VM.

Containrar, som Docker, är ett försök att återskapa idén med en VM-arkitektur, men eliminera dubbelarbetet.

Istället för att installera ett komplett ope rativsystem för varje app låter Docker dem köra i värdoperativsystemet, men dessutom

Av Ian Ferguson, Lynx Software Technologies

Ian Ferguson chefar över försäljning och marknadsföring på Lynx Software Technologies. Han tillbringade nära elva år på Arm, bland annat i ledningen för vertikal marknadsföring, företags marknadsföring och strategiska allianser. Ian Ferguson har en examen från Loughborough University (UK) med en kandidatexamen i elektro- och elektroteknik.

ladda egna specifika bibliotek och program. Genom att justera containern och dess sys temavbild (image) går det att exakt anpassa bibliotek och konfiguration för varje app. Detta ger ökad prestanda utan kostnaden för ett komplett operativsystem.

Containrar är lätta att köra på utvecklings system. Distributionsprocessen är även enk lare eftersom man bara behöver ladda upp en redan kompilerad container till ett reposi tory (kodförråd) och ett produktionssystem kan hämta hem uppdaterade versioner.

Containerarkitekturen har även sina nack delar. Mjukvaran måste anpassas för an vändning i container, ”containeriseras”. Detta kan vara knepigt, särskilt med en äldre kod bas. Eftersom det finns många olika sätt att konfigurera en container vad gäller resursal lokering och interoperabilitet, så är det gans ka lätt att göra en felkonfigurering.

Unikärnor – fördelar och begränsningar Nästa logiska steg i utvecklingen efter vir tuella maskiner och containrar är unikärnor. De försöker driva konceptet med containrar ytterligare ett steg.

En unikärna är konkret en uppsättning förbyggda bibliotek i binärformat. En uni kärna hanterar inte resursallokering och en

hypervisor agerar mellanhand för interak tionen med hårdvaran. Hypervisorn ser till så att applikationsspecifika systemanrop flyt tas så nära appen som möjligt.

Tanken med unikärnearkitekturen är att få den säkerhet som VM-partitionering ger och samtidigt den prestanda och det fotavtryck som en container ska ha.

Figur 1 visar skillnaden mellan de olika arkitekturerna.

Där det krävs dataintegritet anser vi att man bör använda en typ 1-hypervisor (som saknar underliggande värdoperativsystem) som körs direkt på hårdvaran och laddas med VM:er. Detta eftersom ett underliggande värdoperativsystem utgör en sårbar punkt.

Unikärnor har ett ännu mindre overhead än en container, och är mer skräddarsydda vilket ska kunna ge bättre prestanda. Notera att här inte finns flera olika användare som delar på en gemensam kärna och adressrum. Detta förbättrar dramatiskt säkerheten.

Operativsystem vs unikärna

En unikärna har klara säkerhetsfördelar mot ett operativsystem, men det finns också nackdelar.

En viktig fördel är att en unikärna till skill nad från ett operativsystem körs i en använ

dare och inte i kärnan. Det senare ska reser veras för funktioner på låg nivå med stora hårdvarurättigheter. En krasch i kärnan är en katastrof. Den stoppar hela systemet. Kod i användarläge har inte direkt åtkomst till hårdvara och minne.

Detta är faktiskt den grundläggande moti vering vi hör från branschen, till att den börjat utforska unikärnor igen. Det går knappt en vecka utan en ny rapport om en cyberattack mot infrastruktur, företag eller myndigheter. Operativsystemet är en sårbar punkt.

En unikärna har även sina nackdelar. En av de viktigaste är att den bara hanterar en enda användare och en enda process.

Att addera processhantering innebär ett omfattande overhead med metoder för att starta, stoppa och inspektera processer, till handahålla interprocesskommunikation, etc.

Detsamma för fleranvändarstöd, som kräver autentisering, auktorisering, resurs isolering, etc. Sådant slipper man i en enkel tillämpning med en enda funktion.

Det innebär tyvärr att vissa tillämpningar är näst intill omöjliga att implementera som unikärna. Inom Lynx fokusområde flyg och försvar, till exempel, skulle det vara en stor utmaning att försöka använda ett ARINC 653-bibliotek.

RÄTT SÄTT ATT HANTERA en sådan situation, enligt vårt förmenande, är

● att sprida ut systemet på enkla tillämp ningar i varsin process.

● att installera ett operativsystem vid sidan av unikärnan, i en arkitektur som gör skadan av ett eventuellt intrång på opera tivsystemet minimal.

DET FINNS ÄVEN ANDRA PROBLEM som be gränsat möjligheterna att ta unikärnor i bruk, fram till nu:

● Felsökning. Eftersom en unikärna inte kör något operativsystem, finns inget skal att koppla in sig på för att undersöka vad som pågår.

● Att producera en systemavbild av en unikärna är komplicerat och kräver djupa kunskaper i ämnet.

● De populära ramverk som används idag behöver anpassas till unikärnor och det måste dokumenteras hur de kan användas i unikärnor.

● Det saknas unikärnor som är certifierade

TEMA:

ning av IP- och 1553-trafik på några av sina nätverk.

Genom att addera enkelriktad dataöver föring (datadioder) och filter till en unikärna kan den ersätta en Linux-VM, vilket sparar minnesutrymme för kunden och drastiskt minskar angreppsytan.

En arkitekturmässig fördel, enligt oss, är att unikärnor minskar behovet av bare metalkod – programvara som kommenderar hård varan direkt utan ett operativsystem som mellanhand. En unikärna kan tillhandahålla ett API (Lynx stöder exempelvis Posix) för att underlätta utvecklandet av tillämpningar.

för eller kan anpassas till verksamhetskri tiska tillämpningar.

Så kan unikärnor börja användas inom fler områden

I början av 2022 gjorde Lynx en översikt över de olika alternativ till unikärnor som fanns allmänt tillgängliga. Målet var att försöka övervinna begränsningarna ovan, särskilt de sistnämnda.

Och dessutom att försöka hitta sätt att sprida fördelarna med unikärnor till ett bre dare spektrum av tillämpningar.

Vi upptäckte att det fanns många unikär nor som var knutna till specifika kompilator språk: runtime.js och Javascript, Clive och Go, LING och Erlang samt Mirage och Ocaml.

Men vi hittade ett undantag, OSv, som kunde köra många olika runtimes. Därför valde vi att forska vidare i OSv, som är en mo dulär unikärna i öppen källkod.

Den kör ett ensamt Linuxprogram ovanpå en hypervisor, på ett säkert sätt. Programmet ska vara en omodifierad binärfil, antingen x86-64 eller Aarch64.

Så OSv är kort sagt en Linuxkompatibel unikärna. Den har adopterats i IT-infrastruk turen och har där utrustats med ganska bra verktygsstöd för transparens, som loggning, spårning och felsökning.

Den täcks av en lätthanterad BSD-licens och stödjer diverse protokoll och gränssnitt, som TCP/IPv4, PCIe och ACPI. Stödet för IPv6 var dock inte moget vid tiden för vår under sökning.

Unikärnor i verksamhetskritiska säkerhetstillämpningar

Vad gäller Lynx var vi primärt intresserade av unikärnor på grund av säkerhetsaspekten. De krymper angreppsytan drastiskt. Den här typen av tillämpningar ställer heller inga krav på tidsgarantier eller säkerhetscertifie ringsartefakter.

Till en OSv-unikärna skulle man till exem pel kunna delegera säkerhetskomponenter som intrångsdetektering (IDS) eller virtuella privatnät (VPN).

Figur 2 visar hur implementering på ett ett Xilinx-utvecklingskort skulle kunna se ut. Tillämpningarna är TIDS (Tactical Intrusion Detection System) och DAC (Dynamic Ac cess Control). Det är statistiska anomalide tektorer som US Army använder för övervak

Med detta sagt så finns det fortfarande plats för att låta enstaka funktioner hanteras bare metal. Även om unikärnor ger möjlig het att avsevärt minska programvarans min nesfotavtryck kommer det alltid att vara klart effektivare att implementera en applikation i 500 rader bare metal-kod. Kod som hanterar privata nycklar kan vara ett exempel.

Marknadsmognad

Är unikärnor redo för användning i verksam hetskritiska tillämpningar inom flyg och för svar?

Nja. Även om de har en del attraktiva för delar finns fortfarande områden där det ställs strikta krav som dagens unikärnor inte riktigt lyckas uppfylla:

● Posix- och Arinc-kompatibilitet. Branschen övergår till att använda modulära arkitek turer med API:er som Posix (och FACE på den amerikanska marknaden, efterfrågad av US Army).

● Ett annat problem är storleken. Ju större ett operativsystem är, desto mer tid och pengar krävs för ta det igenom DO-178 och andra certifieringsprocesser. De striktaste versionerna av DO-178 kräver i snitt 2–4 timmars arbete per källkodsrad.

● Algoritmen för schemaläggning i OSv är preemptive och fair-share så att alla sys temanvändare och grupper får använda processorn lika mycket. Preemptive bety der att processerna turas om att använda cpu:n under korta tidsintervall. Problemet är att det i verksamhetskritiska system före kommer att vissa uppgifter behöver förtur till resurser (det är inget jämlikt samhälle).

Detta kräver en schemaläggning där det finns möjlighet att låta en process behålla cpu:n tills den är klar eller tar paus.

Slutsats

När det gäller verksamhetskritiska tillämp ningar anser Lynx visserligen inte att unikär nor är fullt redo för allmänt bruk. Men den har fördelar som borde kunna övertyga en utvecklingsavdelning om att ta sig en funde rare över om kanske inte kan finnas specifika tillämpningar där den passar.

Är du leverantör kan du hjälpa till genom att ta fram en lösning som integrerar unikär nor med klassiska realtidsoperativsystem. Så du behöver en unikärna som spelar bra ihop med sådana.

Rigol tar steget till 12 bitar

Kinesiska Rigol släpper två os cilloskopfamiljer – HDO4000 och HDO1000 – med 12 bitars upplösning i amplitud. Bägge baseras på företagets två egenutvecklade asicar kallade Centaurus och passar bland annat i krafttillämpningar.

För att föregripa förvirring: konkurrenten LeCroy lanserade ett 12-bitars oscilloskop med namnet HDO4000 för tio år sedan (länk). Och nu använder alltså Rigol samma beckning i det vassare av sina två nya oscil loskop.

HDO4000 har en maximal samplingshastighet på 2 GSa/s

och kommer med två eller fyra kanaler. Bandbredden är 70 MHz, 100 MHz eller 200 MHz medan det maximala minnes djupet är 100 MSampel.

HDO4000 har en bandbredd på 200 MHz, 400 MHz eller 800 MHz och en maximal samp lingshastighet på 4 GSa/s när bara en av de fyra kanalerna an

vänds. Minnet är utbyggbart till 500 Msampel när bara en kanal används. Ingångarna är valbara som 1 MΩ eller 50 Ω.

ENLIGT RIGOL bidrar asicarna till att sänka brusgolvet till cirka 18 µVrms (HDO4000) respek tive 50 µVrms (HDO1000).

Det finns en rad analyspaket

för sedvanliga parametrar lik som olika seriebussar. Dess utom finns en rad olika probar, både aktiva och passiva liksom strömtänger.

HDO1000 börjar på 699 euro medan HDO400 har ett startpris på 2 699 euro.

Industriell IoT-Gateway med maskininlärning

■ INBYGGDA SYSTEM

Israeliska Compulab har byggt en IoT-Gateway kring NXP:s AI-förstärkta Cortex A53-processor i.MXM8M Plus.

Vågformsgenerator för 200 GBaud

■ TEST OCH MÄT

Med 256 GSa/s och en analog bandbredd på 80 GHz kan Keysights nya vågforms generator skapa signaler på mer än 160 Gbaud.

Vågformsgeneratorn M8199B har en DA-omvandlare på 256 GSa/s och en analog bandbredd på 80 GHz. Det finns åtta kanaler som kan synkroniseras.

Instrumentet siktar in sig på de mest krävande testfallen för kommunikation på 128 Gbaud och däröver.

Det kan exempelvis handla

om optisk kommunikation med amplitudmodulation i flera steg, så kallad PAM (pulsamplitud modulering), QAM (kvadratur amplitudmodulering) och pro prietära format med datatakter upp till 200 Gbaud.

DET PASSAR OCKSÅ för utveckling och test av system och kompo nenter till trådlös kommunika tion men också inom radar- och rymdområdet där det behövs signaler med bandbredder på 10 GHz eller mer.

Det är en idealisk gateway i övervakningssystem i alla ty per av industriella processer, i solcellsanläggningar och inom maskinunderhåll. Detta enligt agenten System Technology i Linköping.

Gatewayen, som heter IOT-GATE-iMX8PLUS, är kompakt med ett tåligt metallchassi och kan levereras med industriellt temperatur område från –40°C till +85°C.

Minnet är på upp till 8 Gbyte RAM och 128 Gbyte EMMC. Kommunicerar gör den via dubbla Gigabit Ethernet-portar, 802.11ax eller Bluetooth 5.3 BLE. Här finns även USB, serieportar, Canbuss och 4 + 4 isolerade GPIO.

NXP:s systemkrets styrs av en fyrkärnig Cortex A53 och har som accelerator en neu ronkärna med en prestanda på 2,25 Tops.

DEN HAR YTTERLIGARE beräk ningskraft i form av en Arm Cortex M7-cpu för realtids bearbetning och två grafik kärnor från Vivante för 2Doch 3D-grafik. Plus Tensilicsa DSP-kärna Hifi 4.

Som tillval finns LTEmodem.

Mjukvaruplattformen är Debian Linux 5.15.5. För utveckling finns en utveck lingssats med ett års utveck lingssupport.

Datakontakter

Phoenix Contact är din partner för tillförlitliga dataanslutningar

Inom IIoT kommunicerar apparaterna i nätverket med varandra. För detta ändamål erb juder Phoenix Contact en bred portfölj av kontakater för de idag vanligaste datagränss nitten och även framtida teknologier som SPE. Dessutom erbjuder vi er stöd med olika utmärkta design-in tjänster – från CAD-filer till vår varuprovservice.

Beställ ett gratisprov redan nu via phoenixcontact.com/leading-data-connectivity

Kinesisk Microbit-kopia för undervisning

■ UNDERVISNING

Kortet är väldigt likt det brit tiska skolkortet Microbit, och precis som detta avsett för undervisning i skolan.

Bland skillnader mot Microbit märks att kortet saknar Blue tooth. Och istället för en LEDmatris har den en 0,96-tums oledskärm på 128 × 64 punkter.

Det som mest skapar likheten med Microbit är måtten, de fem karaktäristiska kontakterna, och en USB-C-anslutning. Och förstås att tillämpningen även i Kina är utbildning.

Och att programmering kan göras i populära grafiska språket Scratch.

Kortet heter Storebror. Proces sorn är en Hisilicon HI3861 på 160 MHz, 352 kbyte SRAM, 288

kbyte ROM och 2 Mbyte flash. Cpu:n är en Risc V. Storebror kör det egna opera tivsystemet HarmonyOS.

Billigare kinesisk Microbit-kopia

■ UNDERVISNING

Ett kort inspirerat av det brittiska skolkortet Microbit heter Picoed V2 (”Pico:ed”). Det använder Raspberry Pi-stiftelsens styrkets.

Avsändaren är Electreaks – en kinesisk väletablerad partner till Microbit som sedan tidigare distribuerar diverse olika tillbe hör till Microbit.

Och nu alltså även en kopia av själva kortet.

Det är förresten inte riktigt en kopia. De gemensamma näm narna är bland annat program meringsmodellen, målgruppen och den karaktäristiska fempo liga kantkontakten.

Picoed har en större icke kvadratisk LED-matris på 17×7 dioder istället för 5×5-matrisen på Microbit. Den har även mer flash: 2 megabyte QSPI.

Däremot saknas trådlöst, som Microbits Bluetooth LE. Och den har bara USB 1.1 mot USB 2.0 i Microbit.

Dimensionerna är 52×42 mm – som Microbit. Den är kompa tibel med de flesta tillbehör till Microbit. Till skillnad från sin föregångare, Picoed V1.

MICROBIT UTVECKLADES för några år sedan på uppdrag av BBC som ett stryktåligt styrkort för skolbarn att lära sig inbyggda system på.

Originalet använder en norsk Cortex M4-processor, en Nordic nRF52833 på 64 MHa. Här har Electreaks stoppat in Raspberry:s styrkrets RP2040.

13 dollar kostar kortet hos Electreaks – mindre än hälften av de 30 dollar som Electreaks tar för Microbit. Det finns även ett startpaket med diverse kompo nenter. Och söta byggsatser, som en cutebot för 50 dollar.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

Grekisk grafik på Risc V

■ AI

Neox är en IP-kärna baserad på Risc V-cpu:er, konfigurerbar för diverse tunga parallella beräk ningar inom exempelvis grafik, AI, datorseende eller video. Den licenseras från grekiska Think Silicon och är avsedd för strömsnåla tillämpningar i Linux- eller realtidssystem.

Smartklockor är ett exempel på en tillämpning som Think Silicon lyfter fram.

Neox är en IP-kärna för integrering i en 32-bitars systemkrets. Konfigurerad för grafik heter den Neox G och konfigurerad för neuronnät heter den Neox A.

Neox stöder

flyttalsformaten FP16, FP32 och FP64, och har SIMDinstruktioner som valbart tillägg.

DEN KAN UTRUSTAS med 4, 16 eller 64 kärnor uppdelade i 1, 4 eller 16 kluster. Med 64 kär nor i 16 kluster kör den upp till 4096 parallella trådar.

Prestanda klockad i 800 MHz är 13, 51 eller 205 GFLOPS i FP32 och det dubbla i FP16.

Det du kan beställa idag är kärnor för test och utvärde ring i System Verilog RTL på en Xilinx SoC.

12 bitar och 4,5 miljoner svep per sekund

■ TEST OCH MÄT

Nästa generations blandsignaloscilloskop – så presente rar tyska Rohde & Schwarz den nya oscilloskopfamiljen MXO 4. En egenutvecklad asic ser bland annat till att skärmen kan visa 4,5 miljoner svep per sekund med en upplösning på 12 bitar i amplitud.

MXO 4 är fyrkanaligt och finns i fem modeller med en bandbredd på 200 MHz, 350 MHz, 500 MHz, 1 GHz och 1,5 GHz. Min net är 400 MSampel per kanal som standard.

AD-omvandlaren är på 12 bitar men går att lyfta till 18 bitar med hjälp av algoritmer imple menterade i asicen.

Instrumentet har en digital trigger hämtad från sina dyrare syskon. Den har en känslighet på 1/10 000-dels skaldel vilket

gör det enklare att hitta små avvi kelser i signalen.

Förutom mätningar i tids domänen går det att studera signalen i frekvensdomänen med hjälp av en FFT-transform som sker upp till 45 000 gånger per sekund.

Den kapacitiva pekskärmen är på 13,3 tum och det grafiska användagränssnitet har fått sig en putsning för att bli intuitivare. För den som har ont om plats på labbänken kan Vesa-fästet på baksidan av instrumentet komma väl till pass.

Som tillval går det att få 16 di gitala kanaler för logikanalys, en tvåkanalig vågformsgenerator på 100 MHz liksom avkodning av olika protokoll inklusive trigg ning för diverse databussar.

Priset startar på 7600 euro.

Tre kraftaggregat för DIN-skena

■ KRAFT

Japanska Cosel lanserar tre nya AC/DC-aggregat med DIN-skena för industriella applikationer.

WDA-serien baseras på högvo lymkomponenter och automati serad tillverkning. Den erbjuder därför kort leveranstid i kombina tion med ett bra pris-prestanda förhållande, enligt Cosel.

Kraftaggregaten har flyback topologi och finns med tre uteffekter: 30 W, 60 W och 90 W. De har låg byggprofil, brett inspänningsområde på 85–264 V och fem års garanti, plus att de uppfyller industrinormerna.

De passar för ett brett spektrum av applikationer, som mät- och analysutrustning, verktygsmaski ner och industrirobotar, display utrustning och processtyrning.

Verkningsgraden är upp till 90 procent. Det finns överspän ningsskydd med låsning och överströmsskydd med automa tisk återställning.

WDA30F, WDA60F och

WDA90F passar för så kallad top hat 35 mm DIN-skena (35 × 7,5 mm eller 35 × 15mm).

WDA30F finns med fyra olika utspänningar; 5 V, 12 V, 24 V och 48 V, med 30 W effekt och en typisk verkningsgrad på 88 procent.

För WDA60F och WDA90F finns de tre föreslagna utspän ningarna 12 V, 24 V och 48 V med uteffekten 60 W respektive 90 W och en typisk verknings grad på upp till 90 procent.

SAMTLIGA MODELLER har en potentiometer för finjustering av utspänningen vid installation. En lysdiod verifierar visuellt utspänningsstatus.

Alla tre effektversionerna har 3 000 VAC isolation ingång-tillutgång, 2 000 VAC ingång-tilljord, 500 VAC utgång-till-jord och en läckström mindre än 0,75 mA (AC in 240 V).

drivkrafter - 7/3 2022 kl. 18:30 - 19:30

EU´s NIS direktiv uppdateras till NIS-2 - 14/3 2022 kl. 18:00 - 19:30

Första e-utgåvan av Telekomboken ”HUR SVENSKA TELEKOM KOM TILL VÄRLDEN”

Bli medlem i SER: ser.se/medlemskap/bli-medlem/. I medlemskapet ingår även medlems tidningen EL- OCH DATATEKNIK, Elektroniktidningen, Nordisk Energi. Läs mer på ser.se.

Japansk säkerhetskritisk AI på Risc V

Nsitexe – en avknoppare från fordonskomponentleverantören Denso – utvecklar en AI-krets för edgetillämp ningar kring en Risc V-cpu.

Kretsen ska göra edge-AIinferenser. Sådana kretsprojekt finns det gott om. Det som Nsitexe lyfter fram är robusthet och energieffektivitet. Och att den ska kunna användas i sä kerhetskritiska realtidssystem.

Ett antal japanska partners finns i projektet. Den tillhöran de mjukvaruplattformen kring kretsen inkluderar ett real tidsoperativsystem från OTSL, en kompilator från Kyoto och ett AI-ramverk från Axell.

Kretsen baseras på en Risc V-kärna och inferenserna han teras av de vektorinstruktioner som är ett standardtillägg till Risc V:s grundinstruktioner.

Det som accelereras är 2Dfaltning (convolution) vilket görs i CNN-nät (convolutional neural nets) vilket är vad som typiskt används för bildigen känning.

AI-utvecklaren använder standardverktyg som Tensor Flow och Pytorch och det finns en integrering med sådana modeller utvecklade i Matlab och Simulink.

Ytterligare en partner, KMC, tillhandahåller kom pilatorer baserade på LLVM/ Clang, och en JTAG-debugger.

Sifive släpper tre fordons-cpu:er

Amerikanska Sifive har adderat så kallad lockstep, och lite till, till tre av sina Risc V-cpu:er och adderat ett ”A” som i ”automotive” till deras namn. Renesas är partner i utvecklingen av den nya cpufamiljen.

Sifive utvecklar Risc V-cpu:er som andra företag kan integrera i sina kretsar. Nu ger sig företaget in på nischen fordonselektronik.

Sådana system är säkerhets kritiska vilket ställer extra krav på robusthet i hårdvaran. Som lockstep, som innebär att två cpu:er kör samma programkod samtidigt som deras statusbitar jämförs. Då upptäcks inducerade bitfel och systemet kan hantera krisen exempelvis genom en snabb omstart.

Sifive har nu adderat den typen av möjligheter till tre av sina cpu-kärnor och adderat ett ”A” till deras namn: E6A, X280A och S7A. De ska hantera allt från infotainment och

användargränssnitt till uppkopp ling och förarassistans.

De är i varsin prestandaklass och kommer att få ett ännu vas sare syskon nästa år. Det ska ha en så kallad OOO-rörledning. OOO-rörledningar byter ordning på instruktioner för att fylla glug gar. De tre första syskonen har vanliga rörledningar på åtta steg.

Det finns en första kund, Renesas, som är väletablerad inom fordon med kretsfamil jerna RH, RL och R-Car. Renesas är faktiskt mer än kund. De har varit partners i utvecklingen. Det meddelade de i april i fjol.

SIFIVES PRESSRELEASE avslöjar inte vilka Sifive-cpuer Renesas ska ta i bruk och i vilka roller – ska de köra bilen eller bara fönsterhissarna? Men i april i fjol pratade Renesas huvudsakligen om tunga skalbara beräkningar och AI.

E6A är en 32-bitars cpu som Sifive i E6-ver sionen brukar presen tera som konkurrent till Arms styrkrets-

cpu:er Cortex M0 till M4. De ska kunna styra men även hantera exempelvis säkerhet.

S7A är en 64-bitare som Sifive brukar ställa intill Cortex M7, R7 och R8. De tar i princip samma uppdrag som E7A, men med 64-bitarsprestanda.

X280A är den vassaste och kan jämföras med Cortex A55. Den har en vektorenhet och kan fogas samman till ett multikärneklus ter med fyra gånger fyra cpu:er. Användningsområdena som listas är sensorfusion, AI och annat beräkningsintensivt.

E6A KOMMER ATT FINNAS i tillver kade kretsar innan året är slut. Därefter kommer kretsar med S7A och X280A.

Svenska IAR och ytterligare en lång lista av verktygspartners stöder lanseringen: Ashling, Cadence, Canonical, Elektrobit, Green Hills, Isystem, Lauter bach, Resiltech, Segger, Siemens, Solid Sands, Synopsys, Sysgo, Tasking, Vosys och Wittenstein.

Intel öppnar testbana för Risc V

■ EDA

Battery Testing Simulation

Load/Source

Sjutton namn inom Risc Vekosystemet har bidragit med kärnor och verktyg till Pathfinder – en utvecklings miljö från Intel där du kan designa och emulera system kretsar, och provköra dem i operativsystemen Linux, Free Rtos och Zephyr.

Many systems installed – ask us more!

En hel drös med pressmedde landen från Risc V-ekosystemet landade plötsligt i inkorgen. Av sändarna var bland annat Sifive, Cadence, Codasip, Fraunhofer, Imperas, Mips, Siemens och ST Microelectronics.

Det centrala meddelandet kom från halvledartillverkaren Intel. Företaget har paketerat öppenkodsverktyg som används för att i första hand utveckla firmware och sedan kopplat ihop det med EDA-verktyg och tredjepartsbibliotek. Dessutom finns stöd för Intels (före detta Alteras) FPGA-kort till emulato rer och prototypsystem.

DEN DAG DU BYGGT färdigt en konstruktion med hjälp av dessa verktyg, och vill ta den vidare till skarp produkt, står Intel i egen skap av som kiselsmedja redo att ta din beställning.

Intel har under det senaste året presenterat en rad investeringar i den fria cpu-arkitekturen Risc V, med IFS som en kulmen i februari – en foundrytjänst med stöd för Risc V.

ORGANISATIONEN Risc V Inter national presenterar sig som en partner i lanseringen av Pathfinder och hoppas att den kommer att ytterligare accelerera genomslaget för Risc V.

Det finns en kommersiell och en gratis version av Pathfinder.

Svensk

tillsammans för

Ivar Kreugers fartvidunder och vikten av en välmående svensk elektronikindustri

Som ny i rollen som generalsekreterare för Svensk Elektronik kan jag snabbt konstatera att branschen är livsviktig för svensk industri och för samhället i stort. Utan all elektronik stannar allt, eller åtminstone det mesta.

Och att stanna, det går absolut inte för sig, precis som det inte heller gick för sig under den moderna motorbåtens historia med en för tiden enormt snabb utveckling.

1897 byggs den första praktiskt användbara motorbåten på Söderköpings Båtbyggeri. Den röner stor uppmärksamhet av besökarna på Världsutställningen på Kungliga Djurgården år 1897, och klyver vattnet med sina styva 5 knop!

Tio år senare, byggs ”Duo”, Sveriges första Racerbåt, på Neglingevarvet, och med en Argusmotor om 70 hk kommer hon upp i 20 knop, vilket en förnöjsamt leende konstruktör C.O. Liljegren kan konstatera.

Dessa bedri er skulle dock komma att blekna i jämförelse med vad Ivar Kreuger beställer från Lidingövarvet med Ruben Östlund bakom ritbrädan ett tjugotal år senare. Det mytomspunna, 1-stegs hydroplan-skrovet,

som döptes till ”Svalan” kom upp i hastigheter som än idag, ca 100 år senare, inger respekt. En marinkonverterad flygplansmotor på 650hk och 32 l slagvolym resulterade i nästan 53 knop!

Fartresan under förra seklets ungdom, från 5 till 53 knop på ca 30 år, kunde förverkligas tack vare att det fanns goda förutsättningar för ingenjörskonsten och den industriella utvecklingen. Det fanns också ett stort allmänt motorintresse för marina applikationer. Utvecklingen var även av enorm vikt för att öka intresset för båtliv generellt och för det rörliga frilu slivet i synnerhet, en typ av rekreation under semester och lediga perioder som blev allt viktigare för det svenska folket. Den gemensamma nämnaren med vår bransch är förstås att det går enormt snabbt även här, och att det krävs goda förutsättningar för att möjliggöra en fortsatt framgångsrik svensk elektronikindustri.

Jag ser fram emot få bidra i det fortsatta arbetet med att säkra dessa förutsättningar för en bransch, förutan vilken Sverige stannar.

Höstmötets föredragshållare:

Tillsammans skapar vi branschens framtid. Ditt företag är väl med? Ett medlemskap

Svensk Elektronik stärker dig och ditt företag.

Jens Malmodin Ericsson

Internet förbrukar mindre el

släpper ut mindre CO2 än vad många tror – så arbetar branschen med hållbarhetsfrågor.

Robert Tenselius Teknikföretagen

Vår komplexa energimarknad och orsakerna till stigande elpriser.

Bengt Lindqvist Teknikföretagen

Värdekedjornas påverkan på den globala ekonomin.

Michael Thel & Anna-Lena Strömsten Scania CV

Så arbetar ett högteknologiskt företag som Scania med kompetensförsörjning och kunskap på kort och lång sikt.