クラウド内の組み込みシステムのファームウェアとハードウェア

Zachariah Peterson
|  投稿日 十一月 5, 2020  |  更新日 三月 22, 2021
PCB設計と組み込みシステムのファームウェア

すべての組み込みシステムには、ハードウェア、組み込みソフトウェア、およびファームウェアの3つの主要なコンポーネントがあります。ハードウェアとコンポーネントがなければボードは動作しませんが、組み込みシステムのファームウェアもMCUに基づくアプリケーションの基盤を形成します。 組み込みシステムを設計するには、ハードウェア設計とファームウェアが本質的にリンクしているため、両方の領域で作業する必要があります。設計者はこれまで以上に協力する必要があるため、組み込みファームウェアのすべての設計データとコードを共有するための適切な設計ツールとプロセスが必要になります。

Altium Designerで新しい組み込みプラットフォームを設計する際には、Altium 365®の機能を活用して、新しいシステムのファームウェアの保存、共有、リビジョンの追跡を行うことができます。これにより、システムのコードをPCB設計データおよび製造データと共に保存できます。Altium 365を使用して、組み込みシステムのファームウェアおよびハードウェア設計タスクをすべて行う方法は次のとおりです。

Altium 365上の組み込みシステムファームウェア

Altium 365の共有およびコラボレーション機能のおかげで、組み込みファームウェアのコードを含むさまざまな設計データを共有することが非常に簡単になります。ここでは、Altium 365ワークスペースを使用して共有プロジェクトにファームウェアファイルを取り込む方法をご紹介します。

プロジェクトへのファームウェアコードの取り込み

Altium Designerプロジェクトにファームウェアを取り込むには、Altium 365ワークスペースと、データの表示およびアクセスに使用するいくつかの組み込みツールを活用する必要があります。新しい電力変換製品のプロジェクトの例を示し、ファームウェア、レイアウト、回路図、ライブラリ、コンポーネントを私のAltium 365ワークスペースにプッシュします。

以下の回路図は、Altium Designerでシミュレーションを使用している電力変換器の設計を示しています。これは、TI SoCに実装される制御ループを使用する電力システムの設計の一部です。このプロジェクトに必要な他の回路図やいくつかのコンポーネントは、画面の左側にあるプロジェクトパネルに表示されています。このプロジェクトは現在ローカルに保存されていますが、プロジェクトがAltium 365ワークスペースにプッシュされると、プロジェクトにファームウェアを追加し始めることができます。

Embedded firmware design for power converter and control loop hardware
制御ループ プロジェクトの一部としての電力コンバータ シミュレーションの回路図。

プロジェクトにファームウェアを取り込むためには、Altium 365ワークスペース内のプロジェクトフォルダ内にサブフォルダを作成する必要があります。WebブラウザまたはAltium Designer内でワークスペースに移動し、プロジェクトフォルダを右クリックして「フォルダを追加」オプションを選択できます。下の画像は、Webブラウザを介してAltium 365ワークスペース内のPowerControlFWプロジェクトフォルダ内に新しいサブフォルダを作成したところを示しています。プロジェクトに必要なファイルをアップロードできるように、ジェネリックフォルダを作成することをお勧めします。

Embedded systems firmware new folder in Altium 365
既存のプロジェクトに組み込みシステム ファームウェア用の新しいフォルダーを作成します。

プロジェクトの編集権限を持つ人(ファームウェア開発者を含む)は、プロジェクトフォルダにアクセスして、必要に応じてファームウェアデータ、コンポーネント、または他の設計データ用のサブフォルダを作成できます。これは、上で取り上げたアプローチで、ファームウェア開発者がAltium 365ワークスペースを通じてプロジェクトデータにアクセスする様子を示しています。ファームウェアデータや他のデータを別のプロジェクトで再利用する予定がある場合は、新しいトップレベルのジェネリックフォルダを作成することもできます。

ファームウェアファイルの追加

新しいフォルダをプロジェクト内に作成すると、そのフォルダを使用して、プロジェクトのためのAltium 365ワークスペースにデータを追加できます。特定のファイルタイプを作成する必要はなく、「アイテムの追加」をクリックして、ファームウェアファイルを「新規アイテム作成」ダイアログにドラッグすることができます。下の画像は、私の新しいアイテム名を示しており、5つのファイル(4つのコードファイルと1つのzipファイル)を含むことになります。

Embedded systems firmware data upload
ファームウェアデータをアップロードしています。

すべてがアップロードされると、Altium 365ワークスペースにファイルが表示されます(下記参照)。この時点で、プロジェクトを共同作業者と共有して、設計ファイルへのアクセスを提供することができます。その後、共同作業者はAltium Designerまたはブラウザを通じてファームウェアデータにアクセスできます。

Embedded systems firmware data in project folder
プロジェクトフォルダー内のファームウェアデータ。

エクスプローラーから、組み込みファームウェアエンジニアはこれらのファイルを直接ローカルマシンにダウンロードできます。エクスプローラーの下半分にあるファイルのリビジョンを右クリックし、「すべてのドキュメントをダウンロード」を選択します。エンジニアはまた、これらのファイルの1つを直接ローカルマシンで開くこともできます。アイテムを右クリックし、ヘッダーと.CPPファイルの表示オプションを選択すると、下に示すように、Visual Studio Codeで直ちにこれらのファイルの1つを開いて編集を開始できます。

Embedded systems firmware import into Visual Studio Code
ヘッダー ファイルを Visual Studio Code に即座にインポートします。

コードの共有とリビジョンの追跡

ここでは、バイナリデータファイルが重要です。これは私のSoCの電源コントローラーにフラッシュされるため、ファームウェア開発者は回路設計に基づいてコードを変更するために他のファイルが必要になるかもしれません。これらを一箇所にまとめることで、全員が生産的になり、迅速に設計データにアクセスできます。ファームウェア設計者は、特定のコンポーネント間の正確な接続を確認し、対応するコードの変更を開始でき、バージョン管理システムでリビジョン追跡を確実に行います。

リモートで作業している場合でも、設計チームとオフィスにいる場合でも、Altium Designer®Altium 365®プラットフォームは、共同作業を容易にし、共有を促進します。組み込みシステムのファームウェア開発とPCB設計に必要なツールを一箇所で利用できます。

Altium DesignerとAltium 365で可能なことの表面をかすめただけです。製品ページでより詳細な機能説明を確認するか、オンデマンドウェビナーのいずれかをご覧ください。

筆者について

筆者について

Zachariah Petersonは、学界と産業界に広範な技術的経歴を持っています。PCB業界で働く前は、ポートランド州立大学で教鞭をとっていました。化学吸着ガスセンサーの研究で物理学修士号、ランダムレーザー理論と安定性に関する研究で応用物理学博士号を取得しました。科学研究の経歴は、ナノ粒子レーザー、電子および光電子半導体デバイス、環境システム、財務分析など多岐に渡っています。彼の研究成果は、いくつかの論文審査のある専門誌や会議議事録に掲載されています。また、さまざまな企業を対象に、PCB設計に関する技術系ブログ記事を何百も書いています。Zachariahは、PCB業界の他の企業と協力し、設計、および研究サービスを提供しています。IEEE Photonics Society、およびアメリカ物理学会の会員でもあります。

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