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FPGA Einsatz – TEIL 2

Als Fortsetzung wird hier ein Überblick über die unterschiedlichen Einsatzbereiche von FPGAs gegeben. Während sich der erste Teil um die Verwendung von FPGAs in der Luft- und Raumfahrt, der Bildverarbeitung, der Automatisierungstechnik ging, handelt es sich im zweiten Teil um FPGAs in der Medizintechnik, der Militärtechnik und der Nachrichtentechnik. Die Absätze sollen lediglich einen kurzen Einblick geben über die Einsatzmöglichkeiten.

FPGA Einsatz in der Medizintechnik

Technik und Medizin sind mittlerweile auf beinahe jeder Ebene direkt und unmittelbar miteinander verknüpft. Hängt das Leben des Menschen von der korrekten Funktion einer Maschine ab, können Fehler nicht mehr toleriert werden. Insofern ist die Zuverlässigkeit der technischen Geräte hier von höchster Bedeutung. Gleichzeitig sollen die Sensoren, in der Analyse von Symptomen, Krankheitsbildern, Beschwerden oder Körperfunktionen, jede noch so kleine Veränderung des Zustandes aufzeigen.

Wenn jede Sekunde zählt kann es nicht schnell genug gehen. Ist der klassische Microcontroller basierend auf seiner Software, behaftet mit Latenzen und Jittern, so ist er auch mit der sofortigen Verarbeitung und Weitergabe der Information überfordert. Hier kann das FPGA durch seine integrierten verlässlichen Schaltungen und den damit festen Durchlaufzeiten, die Lücke wieder schließen.

FPGA Verwendung in der Militärtechnik

In kaum einer anderen Branche hat Geschwindigkeit und Verlässlichkeit so eine direkte Auswirkung auf Leben und Tod wie in der Rüstungsindustrie. Grundsätzlich gelten die Aspekte der Nachrichtentechnik, der Luft- und Raumfahrt, der Bildverarbeitung und der Automatisierung. Wie die Entwicklung in der Militärtechnik konkret am Beispiel der Verwendung von unbemannten Drohnen zeigt wird der direkte Einsatz an der Front zunehmend von Maschinen getätigt. Dabei werden Bilder aufgenommen und verarbeiten, in der Regel mit Zusatzinformationen angereichert und aus dieser Kenntnis dann eine Entscheidung getroffen.

Diese Entscheidung wird von „Piloten“ fernab vom tatsächlichen Ort des Geschehens getroffen und entscheidet häufig über Leben und Tod. Falsche Information oder Information mit einer zu großen Latenz führt zu Fehlentscheidungen, die gerade in diesem Bereich fatale Folgen haben können. Wo herkömmliche Steuerungen an Ihre Grenzen geraten und Echtzeit statt Latenz gefordert wird eignen sich FPGAs.

FPGA Einsatz in der Nachrichtentechnik

Wie in kaum einem anderen Bereich, liegt der Fokus in der Nachrichtentechnik vor allem auf der Verarbeitung und dem Transport von Daten in möglichst kurzer Zeit. Dabei fallen Schlagworte wie Datenrate und –Menge mittlerweile ebenso in das Gewicht, wie die parallele Abarbeitung der einzelnen Datenströme. Mitunter müssen Datenströme an mehrere Teilnehmer gleichzeitig geschickt werden, oder für jeden Teilnehmer einzeln aufbereitet werden. Telefoniert man heute mit einem Bekannten auf der anderen Seite des Erdballs, wundert man sich nicht mehr über den kaum spürbaren Zeitversatz zwischen Frage und Antwort.

Und doch steckt natürlich einiges an Technik hinter dieser Tatsache. Die großen Schaltwerke, die hier die Verbindungen erzeugen und halten, werden ebenfalls durch FPGAs ermöglicht. Verstärkt durch den immer wichtigeren Austausch von Daten im Streaming-Verfahren, zeigt der Trend auch in diesem Bereich ganz klar nach oben. Wie auch in der Luft- und Raumfahrt können Änderungen in Algorithmen gefordert werden. Ein Austausch der Hardware ist bei Verwendung eines rekonfigurierbaren FPGAs in diesen Fällen nicht notwendig, es genügt eine Änderung im FPGA.

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