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Desi

Der EDV-Dompteur im Zivilmodus

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1

Montag, 29. Februar 2016, 18:10

Der Raspberry Pi und diverse Alternativen

Kennt Ihr das auch? Seit ca. zwei Jahren gammelt bei mir so ein RasPi in der Krimskrams-Kiste, mit dem man ja "mal was realisieren könnte" ...

Real gemacht habe ich mit dem Ding bis heute: Nüschts.
Dabei gibt es inzwischen, ganz brandneu, den Raspberry Pi3: Raspberry Pi 3 mit ARMv8 ist da

Schön, aber der Formfaktor war schon immer irgendwie doof und es gibt weitere Kritikpunkte; obwohl so ein RasPi (egal, welches Modell) ja eigentlich ein schickes, preisgünstiges Teil ist.
Recht viel Leistung für wenig Geld - auf den ersten Blick eine gute Kombination. Aber irgendwie halt doch an praktisch allen Anwendungsfällen vorbei designt.

Wann immer man mit 'nem altmodischen Atmel AVR auskommen kann (Stichwort: Arduino), bevorzuge ich den. Ist nicht nur nochmals billiger, sondern auch wesentlich einfacher und sicherlich auch viel zuverlässiger; was bei industriellen Anwendungen ja stets ein besonders gewichtiger Faktor ist.

Um maximale Zuverlässigkeit zu erreichen, versuche ich Bausteine im BGA-Gehäuse wenn irgend möglich zu vermeiden. Ebenfalls Speicherkarten. Doch RasPi verwendet sowohl BGA, als auch MicroSD ...

Für "Mediacenter-Anwendungen" mag ein RasPi ja einigermaßen geeinget sein, wenn auch - speziell dafür - nun doch wieder etwas leistungsschwach.
Aber für industrielle Steuerungen muss man eben doch noch einges externes Zeug anschließen. Damit meine ich nicht nur Treiberstufen, zum Ansteuern von kleinen Lasten (Print-Relais, Summer, Meldeleuchten ...), sondern ich würde auch immer noch einen guten DC/DC-Wandler vor den Steuerrechner setzen, um ihn vom Laststromkreis besser zu entkoppeln und vor Spannungsspitzen zu schützen. Er ist also nur theoretisch ein Ein-Platinen-Rechner; praktisch kommt immer noch externes Zeug mit hinzu. Wobei er dafür, vom ganzen Design her, in meinen Augen dann doch eher schlecht geeignet ist.

Gilt für Arduino zwar genauso, aber wenn man ohnehin eine (Erweiterungs-) Platine selbst entwirft, dann kann man dort auch gleich 'nen AVR mit drauf packen, oder einen Steckplatz vorsehen, für so ein spottbilliges Fertig-Platinchen, das kaum mehr als einen AVR beinhaltet.
Doch was ist, wenn so ein 8-Bit AVR für eine bestimmte Anwendung definitiv zu schlapp ist?
Wenn also leistungsmäßig unabdingbar doch so etwas wie RasPi gefordert ist?

Der junge Kollege Jan Karres, der auf seiner vorbildlich gestalteten Website sehr viel über den RasPi schreibt, hat sich mal die Mühe gemacht, mehr als 50(!) Alternativen in einer Übersicht kurz vorzustellen:

Raspberry Pi: Alternativen in der Übersicht

Großes Lob und vielen Dank an Jan, für diese Übersicht!
Und generell ein ganz toller Webauftritt!
Ich persönlich mag es, wenn berufliche Dinge mit etwas Privatkram vermischt werden (wie ja auch in diesem, leicht "verrückten" Forum hier). Das ist dann nicht so steril, wie typische Firmenauftritte es oft leider sind, sondern es wirkt lebendiger.


Für industrielle Anwendungen und Heimautomatisierung sollte ja eigentlich das modular erweiterbare und Hutschienen-taugliche Open-Source Projekt vom EDV-Dompteur - MoSteuS - DAS große Universaltalent werden, aber irgendwie wurde es halt nie fertig und liegt de facto auf Eis.
Von Enthusiasmus getriebene, potenzielle Mitentwickler wären also nach wie vor höchst willkommen, um das eingeschlummerte Projekt endlich mal wieder wach zu küssen!
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Achtung: Meine "piratigen" Postings können höhere Dosierungen von Satire/Ironie/Sarkasmus beinhalten! Mehr Infos dazu

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2

Dienstag, 1. März 2016, 12:56

Sehe das Ganze ebenso wie Desi, habe selbst einen Raspberry Pi der 1. Generation zu Hause verstaubt rumliegen. Einzige Anwendung meinerseits war der Test des Mediacenters XBMC per HDMI sowie ein "Bewegungsmelder / Live-Cam" mittels USB-Webcam. Für alle anderen Bastel-Projekte poppt bei mir auch immer wieder was aus der AVR-Ecke bzw. neuerdings einer der ESP8266 Varianten inkl. Arduino Framework hoch.

Zum Thema Zuverlässigkeit des Raspberry Pi 2 (wer es noch nicht kennt): http://www.heise.de/newsticker/meldung/X…us-2544288.html

Grüße
~BF~

Desi

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3

Dienstag, 1. März 2016, 18:50

Ein guter Hinweis, Bastelfreund!
Obwohl ich das jetzt gar nicht unter "mangelhafter Zuverlässigkeit" des RasPi verbuchen würde.

Vielmehr ist dieses Problem seit Jahrzehnten bekannt und der eigentliche Grund, warum man die Fensterchen alter EPROMs stets lichtdicht abkleben sollte.
Ein EPROM bekommt man weder mit Sonnenlicht, noch Kunstlicht in absehbarer Zeit gelöscht. Ich habe testweise mal für mehrere Tage ein EPROM draußen auf die Fensterbank gelegt und die pralle Julisonne direkt draufscheinen lassen. Auch habe ich ein EPROM mal tagelang direkt auf eine Leuchtröhre gelegt. Und sogar auf die Röhre eines Bräunungsgerätes. Das Programm hat all diese Malträtierungen klaglos überstanden.
Nur mit 'ner alten Höhensonne, mit ihrer "harten", kurzwelligen UV-Strahlung, kriegt man ein EPROM minutenschnell gelöscht.
Was aber unmittelbar zu Fehlauslesungen der Daten führt, ist starker Lichteinfall während des Lesezugriffs, wegen des photoelektrischen Effekts.
Die gespeicherten Daten nehmen dabei zwar keinen dauerhaften Schaden, aber die photoelektrisch erzeugten Spannungen in den Zellen führen zu momentaner Verfälschung der gelesenen Daten.
DAS ist der eigentliche Grund, warum auf das Fensterchen ein Aufkleber gehört.

Auch simple Dioden im Glasgehäuse, ja sogar LEDs können unter sehr ungünstigen Umständen Kummer machen, wenn:
1) Die Platine entsprechend "dumm" designt ist und dann auch noch ...
2) ... plötzlicher, starker Lichteinfall erfolgt.

Aus diesem Grund sollte man beim Layouten von Platinen erstens die Szenarien "Blitzlicht" und "Laserpointer" bedenken und zweitens alles in ein lichtdichtes Gehäuse verpacken.

Der RasPi wird nun aber aus Kostengründen als nackte Platine ausgeliefert. Es liegt beim Anwender, sich selbst darum zu kümmern, dass ein eventuelles Endprodukt vernünftig eingebaut wird. Ich kreide das Problem dem Hersteller kaum an, weil der RasPi einfach kein komplett fertiges Produkt ist. Es ist nur eine Baugruppe, die einen Bastler in die Lage versetzt, daraus ein Endprodukt selbst zu fertigen.
Ebenso ist eine Diode im Glasgehäuse, oder ein EPROM kein Konsumer-Endprodukt, sondern halt nur eine Komponente.

Jedenfalls sollte ein professioneller Gerätedesigner die Problematik kennen, um Manipulationen auszuschließen.
Man denke nur mal an alte Geldspielgeräte etc. ...
Wegen der Fenster, hinter denen die Rollen rotieren, ist so ein Gerät nicht komplett lichtdicht. Da muss die Elektronik also gesondert vor Lichteinfall geschützt werden.

Ein größeres Problem sehe ich aber in elektromagnetischer Manipulation.
Also diese ganzen "Jammer" und Miniatur Tesla-Coils. Elektronik dagegen abzuhärten ist schon eine ganz andere Hausnummer.

Lustig finde ich ja immer diese ganzen elektronischen Zahlenschlösser, die man beim Elektro-Verramscher kaufen kann. Die gaukeln nämlich eine Sicherheit vor, die absolut nicht gegeben ist.
Am Ende der ach so komplexen Tastenauswertung steuert so ein Ding schlicht 'nen Transistor durch, der die Spule aktiviert, welche die Tür entriegelt.
Schon als Jugendlicher fragte ich mich, was wohl passiert, wenn da mal jemand mit 'nem Zeilentrafo daher kommt, der die Elektronik einfach brät ...
Sofern die gebratene Elektronik am Ende den entscheidenden Transistor durchschalten lässt, dann ...
- Ist ja egal, ob der Transi dabei selbst kaputt geht; soll er doch "gerne" 'nen Kurzschluss zwischen Kollektor und Emitter haben! Das würde schön zuverlässig die Spule bestromen, ergo die Tür entriegeln!
:215:
Ein gestandener Geräteentwickler bedenkt solche Szenarien!

Ich habe schon dick mit VDS-Siegel versehene "Sicherheitstechnik" von innen gesehen, bei der mir regelrecht die Haare zu Berge standen! Teilweise so was von leicht zu manipulieren, man kann es kaum fassen!
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4

Mittwoch, 2. März 2016, 10:06

Hi Desi,

sehr interessant deine Blickwinkel (für mich als "Jungbastler"), hatte in der Ausbildung (2004, man glaubt es kaum) auch noch EPROMs mit Löschfenster in der Hand. Im Betrieb haben wir aktuelle, hochpreisige linear geregelte Netzteile von Toellner. Dort bekommt man als Firmwareupdate einen beklebten EPROM zugeschickt 8-|. Gibt es in der heutigen Elektronikentwicklung noch Gründe/Anwendungsfälle zur Verwendung von EPROMs?

Zum Thema Raspberry Pi gingen mir da auch ein paar Manipulationsszenarien durch den Kopf zumal viele Anwender ja diese bunten Acrylgehäuse verwenden. Mich hat es nur etwas "gewundert", dass die Entwickler des Raspberry Pi bei etwas so essentiellem wie dem Spannungswandler auf den NCP6343 (http://www.onsemi.com/PowerSolutions/product.do?id=NCP6343) mit seiner anfälligen Gehäuseform (CSP?) zurückgegriffen haben. Ich kannte derartige Spannungswandler ICs bis dato noch gar nicht bzw. habe sie bisher nie in Betracht gezogen (ergibt sich beim Basteln zu Hause ja meist alleinig durch die Bauteilformen). Aber 3A bei 1,4v (max) ist ja auch schon ein Wort bei der Größe, oder?

Grüße
~BF~

Desi

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5

Mittwoch, 2. März 2016, 16:15

Gibt es in der heutigen Elektronikentwicklung noch Gründe/Anwendungsfälle zur Verwendung von EPROMs?
Hmmm, denkbare Gründe für den Einsatz von EPROMs ...
- Mal laut gedacht:
In Flugzeugen und der Raumfahrt mag z. B. die Resistenz gegen die dort vorhandene "Höhenstrahlung" (natürliche Röntgenstrahlung) von Bedeutung sein. Röntgenstrahlung kommt natürlich auch im Bereich Medizintechnik zum Einsatz. Oder am Flughafen, in der Gepäckkontrolle.

In Kernkraftwerken wiederum, ist mit erhöhter Radioaktivität zu rechnen. Ebenso in der Medizintechnik (Strahlentherapie gegen Krebs). Oder im militärischen Bereich (Uranmunition).

In Punkto Robustheit und Zuverlässigkeit würde ich in "stressigen" Einsatzszenarien einem EPROM gefühlsmäßig mehr über den Weg trauen, als modernen Speicherkarten, wie SD & Co.
Gilt auch für andere "alterungsbeschleunigende" Umwelteinflüsse, wie dem Einsatz in Bereichen mit erhöhter Luftfeuchtigkeit und Temperatur.
Damit meine ich nicht nur die Tropen, sondern so manche industrielle Umgebung. Oder Großküchen.

Ich habe schon furchtbare Innenzustände von Schaltschränken und Geräten gesehen. Verdreckt wie nach 'ner Schlammschlacht!
Oft saugt ein Lüfter den Dreck wie ein Staubsauger hinein. Kommt hohe Luftfeuchtigkeit dazu, eventuell noch garniert mit Fettdämpfen, bildet sich eine regelrechte Patina, die dann wie ein Feuchtigkeitsspeicher wirkt. Das fördert Korrosion, verursacht leichte Kriechströme und lässt Feuchtigkeit in Resin eindiffundieren. Also echter Stress, für sehr sensible Strukturen.

Ich wäre jetzt aber aus dem Stehgreif nicht in der Lage, die bessere Eignung von EPROMs, zweifelsfrei und qualitativ zu beurteilen, gegenüber anderen Speichermedien, unter all den erwähnten Umgebungseinflüssen. Bin aber überzeugt, dass ein EPROM 'nen viel kräftigeren "Knuff" verträgt, als eine MicroSD-Card ... :-)
Mag sein, dass der Hersteller des von Dir erwähnten, hochpreisigen Netzteils da bereits Erfahrungen gesammelt und sich tiefer mit der Thematik beschäftigt hat.

Noch was: EPROMs werden ja typischerweise mit 5V betrieben. SD-Cards und viele andere Speichermedien hingegen mit niedriger Spannung, wie 3,3V.
Unter elektromagnetisch stressigeren Bedingungen (Sendeanlagen, manche Industrieanlagen) sind höhere Betriebsspannungen generell robuster.
So verwende ich sehr gerne die guten, alten, mit 12V betreibbaren Standard-CMOS-ICs - sofern ich allein damit auskomme und nicht sowieso einen Mikrocontroller einsetzen muss, der halt wieder eine tiefere Spannung benötigt.


Noch einen anderen, guten Grund habe ich auf Lager:
Ein EPROM ist (wie der Namen schon sagt) ein ROM. Also ein nur-lese-Speicher.
Der Dateninhalt kann also in sicherheitstechnischen Applikationen auch von den fähigsten Cyber-Saboteuren, die sich irgendwie per LAN/WLAN etc. einhacken, nicht verändert werden.
Wohingegen die elektrisch überschreibbaren EEPROMs auf Mainboards sowohl gehackt werden können, als auch durch andere Einflüsse (Probleme mit der Spannungsversorgung) dauerhaft ihre Daten verlieren können.
Erst neulich musste ich einen solchen Chip neu flashen, weil das BIOS irgendwie korrupt war, wodurch der Rechner nicht mehr startete.

Wenn ein erfahrener Hersteller hochpreisiger Geräte bislang quasi nie Reklamationen hatte, wenn EPROMs eingesetzt wurden, sich die Ausfälle nach Umstieg auf modernere Speichermedien jedoch häuften, dann wird er künftig wieder zu altbackener, aber besser bewährter Technik greifen.


Mich hat es nur etwas "gewundert", dass die Entwickler des Raspberry Pi bei etwas so essentiellem wie dem Spannungswandler auf den NCP6343 (http://www.onsemi.com/PowerSolutions/product.do?id=NCP6343) mit seiner anfälligen Gehäuseform (CSP?) zurückgegriffen haben.
Es kann sein, dass es dem Entwickler des RasPi gar nicht klar war, dass der Chip in einem opaken Gehäuse daher kommt.
Manchmal entwickelt man rein anhand von Datenblättern, also ohne die Teile real auf dem Tisch zu haben. Doch in Datenblättern ist niemals ein Foto enthalten, sondern nur Zeichnungen.
Es ist mir eben nicht gelungen, ein echtes Datenblatt für diesen Chip im Netz aufzustöbern, um mal kurz zu beäugeln, wie klar die Sache mit dem opaken Gehäuse dort im Text herausgestellt wird.
Ich halte es für gut möglich, dass man dreimal alles gründlich lesen muss, um es überhaupt zu registrieren, dass es so ist.
Die elektrischen Parameter schaut man sich sehr genau an, als Schaltungsentwickler, das ist klar. Aber auf die Gehäuseform wirft man mitunter nur einen kurzen Blick, um dann im CAD-Programm den entsprechenden Footprint aus der Library herauspicken zu können. Schon nehmen die Dinge ihren unheilvollen Lauf ...
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