Neben der Realisierung von Projekten lässt sich diese Hardware auch als Plattform für projektbasiertes Lernen nutzen. Simulink von Mathworks unterstützt direkt die Entwicklung und Implementierung von Anwendungen für diese Hardwareplattformen. Somit können Anwender ihre technischen Systeme mit der in der Industrie breit eingeführten Software für die Systemmodellierung und -simulation erstellen, Ideen ausprobieren, Konzepte simulieren und diese anschliessend direkt auf die verschiedenen Hardwareplattformen herunterladen und ausführen: Eine ideale Kombination von professioneller Entwicklungsumgebung und einfacher Implementierung.
Automatische Codegenerierung steht im Zentrum
Im Zentrum der einfachen Implementierung von technischen Systemen aus Modellen auf Hardwareplattformen steht die automatische Codegenerierung, welche sich sowohl hinsichtlich ihrer Funktionalität und Qualität der erzeugten Software als auch in Bezug auf unterstützte Hardware zu einer etablierten Standardmethode entwickelt hat. Automatische Codegenerierung kann robust und performant die langwierige und fehleranfällige manuelle Programmierung in vielen Anwendungsbereichen vollständig ersetzen. Im Rahmen des Model-Based Design mit MATLAB und Simulink ist damit eine durchgängige Entwicklung von Embedded Systems von der Idee bis zur Implementierung und Verifikation gewährleistet.
Diese Entwicklungsmethode bietet vielfältige Vorteile: die hardwareunabhängige Entwicklung von Systemen, ein unkompliziertes Ausprobieren von Konzepten auf verschiedenen Hardwareplattformen, die Vermeidung von Fehlern durch Simulation und Validierung in allen Entwicklungsphasen sowie eine schnelle Umsetzung von der Anforderung bis zum fertigen Produkt.
Erweiterte Unterstützung der Hardwareplattformen
MathWorks hat die Unterstützung von vielfältigen Hardwareplattformen durch die Codegenerierung erneut erweitert: Für industrielle Anwendungen unterstützt Simulink mit der integrierten C- und HDL-Generierung nun die Entwicklung von FPGA System-on-Chips (SoC), z.B. auf Basis von Xilinx Zynq, sowie die C-Codegenerierung für ARM Cortex-M Systeme. Für alle «Maker» kommt eine verbesserte Unterstützung von günstigen Proto-typing-Plattformen wie Arduino und Rasp-berry Pi hinzu, die sich unmittelbar aus Simulink programmieren lassen. Ingenieure entwerfen Blockschaltbilder in der Industrie heute meist mit Simulink, ebenso wie Filter und Bildverarbeitungsalgorithmen in MATLAB und Simulink. Genau deswegen sollen Hobbyisten, Schüler, Studierende ihre Blockschaltbilder ebenfalls in Simulink modellieren dürfen. Über sogenannte Hardware Support Packages gelangen selbst entworfenen Algorithmen anschliessend automatisch per Codegenerierung und Compilierung auf Arduino, Raspberry Pi und Co. Ohne Programmierkenntnisse, dafür mit einer Umgebung, die alle benötigten Compiler, Linker usw. automatisch installiert.
In jedem Elektronik-Freak steckt ein Erfinder
Über 70 solcher Hardware Support Packages finden sich in MATLAB und Simulink. Diese lassen sich bereits in der Basisausstattung kostenlos nachinstallieren – auch in MATLAB Student, MATLAB Student Suite und MATLAB Home, und natürlich in allen Hochschullizenzen und kommerziellen Lizenzen.
Denn seit es Elektronik gibt, erfreuen sich Interessierte jeden Alters daran, ihr Funktio-nalitäten zu entlocken, die sie sich selbst ausgedacht haben. Einige grosse Unternehmen wurden auf diese Weise erschaffen, und viele haben ihre Kenntnisse über Steuerung und Regelung oder auch Programmierung auf diesem Wege gewonnen. Der Commodore C64 der Achtzigerjahre war für die meisten ein Spielgerät, doch für viele auch die Gelegenheit, Elektronik selbst in die Hand zu nehmen. Doch war es meist Privatvergnügen. In der Ausbildung, im Studium kamen diese Themen und Plattformen nur sehr vereinzelt vor, da sich auch nicht jeder einen solchen Computer leisten konnte.
Oft fehlt heute die Verbindung zur Elektronik
Heute nun, dreissig Jahre später, sieht es anders aus: Computer in Form von PCs sind das Werkzeug eines jeden Studierenden und Oberstufenschülers in MINT-Fächern (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik). Doch über die hochgezüchteten Betriebssysteme und Oberflächen ging etwas verloren: die Verbindung zur Elektronik, das Erfahren der grundsätzlichen Funktionalitäten, Ansteuerung von Motoren, Sensoren, Lichtern, kurz alles, was den Computer in Verbindung mit der echten Welt bringt. Cyber-physische Systeme sagen Forscher und Technologen dazu.
Single-Board-Computer wie Raspberry Pi, Arduino, Beagleboard oder auch mechatronische Lernsysteme wie Lego Mindstorms bringen die physische Welt wieder näher an die Elektronik. Menschen lernen wieder zu löten, Schaltkreise aufzubauen und an die kleinen Computer anzuschliessen.
Einige Beispiele gefällig?
Ein Roboter, der einer Linie folgt oder Punkte auf einer Ebene möglichst schnell abfährt? Dies gibt es mit Simulink-Modellen auf Rasp- berry Pi, Lego Mindstorms EV3, Lego Mindstorms NXT, Freescale Freedom Board – und zwar im Rahmen des internationalen Free-scale Cups. Weitere Beispiele sind Temperaturregelung mittels Simulink auf Arduino oder Objekterkennung und Nachverfolgung mit Webcams, umgesetzt mit Simulink auf Raspberry Pi. Übrigens, Beispiele, Videos und Schritt-für-Schritt-Anleitungen, wie Interes-sierte mit MATLAB und Simulink «Sachen machen», findet man auf der eigens dafür ein-gerichteten «MakerZone Community», unter www.makerzone.mathworks.com.
Mathworks auf der Sindex in der «Electronic City»
Interessierte können MathWorks vom 2. bis 4. September im Rahmen der «Electronic City» an der Sindex in Bern (Halle 2.2, Stand E10) besuchen oder an einem der zahlreichen, kostenlosen Seminare und Webinare teilnehmen. Hier erfährt man mehr über die schier endlosen Nutzungsgebiete von MATLAB und Simulink.
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