Software Engineering Consultant

2/2020 – 3/2021

## Bootware für neue Servoverstärker Generation mit Multicore Controller

Ziel dieses Projektes war es, eine Bootware für einen neuen Multicore Controller aus der TMS Familie von Texas Instruments zu entwickeln.

Dieser Prozessor hat 2 C28x DSP Cores und einen ARM Cortex M4 Core. Jeder Core hat einen internen Programmflash. Jeder Core Flash kann immer nur von dem Core programmiert werden, zu dem er gehört. Im Wesentlichen besteht das Bootware-Projekt also aus drei Firmware Projekten, die den Bootloader bilden.

Die Hauptfirmware läuft auf dem Master-Core (CPU1), dieser Core startet als Erstes und muss die Bootware für die anderen Cores über den internen Message-RAM verteilen und die Cores anschließend starten lassen. Weil das gesamte Bootware-Projekt zu viel Programmflash des CPU1 Cores in Anspruch genommen hätte, wurden Teile der Bootware in einem externen Daten-Flash gespeichert. Der kritische Code, der beim Start-up ausgeführt wird, belegt nur 2 Flashsektoren und lädt die fehlenden Programmteile aus dem externen Flash in den CPU RAM nach.

Anschließend wird der Start-up Code der jeweiligen Co-CPUs in die Message RAMs geladen und die Cores werden gestartet. Sobald die Cores gestartet sind, fordern diese Ihre fehlenden Programmteile mittels Interprozessorkommunikation bei CPU1 an. CPU1 lädt diese Programmteile aus dem externen Daten-Flash und stellt sie dem jeweiligen Core zur Verfügung.

Diese Abfolge des Controller-Starts verlangt ein ausgeklügeltes Mapping verschiedener Firmwareteile in den jeweiligen Linker Files, um zu verhindern, dass Programmteile ausgeführt werden, die noch nicht aus dem externen Daten-Flash in den RAM geladen wurden.

Programmierer C, C++, Git

1/2019 – 1/2020

## Treiber für interne Kommunikation mit einer im Produkt integrierten Safety Optionskarte

Eine neue Safety Optionskarte sollte in den Servoverstärker integriert werden. Die Kommunikationsschnittstelle zwischen der FS-Karte und der Firmware bestand aus einer UART und einer Protokollspezifikation, die zur Verfügung gestellt wurde. Meine Aufgabe war es, den Kommunikationstreiber zur FS-Karte auf Basis der Interface-Spezifikation zu implementieren.

Die Herausforderung bestand darin, Interface Objekte auf CANOpen Basis zu implementieren. Hinter diesen Objekten wurden entsprechende Callback Methoden implementiert, welche die Objekt-IDs in für die FS-Karte verständliche Parameter Anfragen umgesetzt haben.

Des Weiteren musste der bestehende SDO-Handler so erweitert werden, dass Anfragen nicht direkt ein Ergebnis liefern konnten, weil auf die Antwort der FS-Karte gewartet werden musste, um eine entsprechende SDO-Response an den Client zu senden. Hierzu musste die bestehende und bewährte Umsetzung dieses SDO-Händlers völlig neu entwickelt werden, weil eine Erweiterung in der alten Implementierung nicht möglich war.

C (Programmiersprache)

5/2018 – 11/2018

## Dokumentenvorlagen für den firmeninternen Functional Safety Entwicklungsprozess

Nachdem ich meine Zertifizierung zum "Functional Safety Certified Engineer Development" vom TüV Nord erhalten hatte, wurde ich damit beauftragt, die nötigen Vorlagen für die Dokumentation einer sicherheitsgerichteten Entwicklung anzufertigen. Ich habe in Excel eine Dokumentenübersicht erstellt und die nötigen Dokumentenvorlagen für den Entwicklungsprozess nach DIN 61508 erstellt. Dieser Dokumentensatz dient als Basis für jede FS-Entwicklung. Zur Versionierung des Dokumentensatzes im jeweiligen Entwicklungsprojekt wurde von mir Git empfohlen.

Um den Entwicklungsingenieur im Rahmen der Safety Entwicklung zu unterstützen, wurden innerhalb der Dokumente und in der Dokumentenübersicht mittels VBA diverse Unterstützungen von mir implementiert.

VBA (Visual Basic for Applications), Funktionale Sicherheit, Dokumentenmanagement

5/2017 – 5/2018

## EtherCAT to CAN Gateway - Multiaxes

In diesem Projekt ging es darum, das bestehende EtherCAT to CAN-Gateway, das bereits als Optionskarte für Kompaktantriebe verwendet wurde, für Mehrachsbetrieb zu erweitern. Mit Hilfe dieses Gateway ist es möglich, sämtliche CANOpen Geräte des Kunden an den EtherCAT Feldbus anzuschließen und diese Echtzeitfähig bis 1ms Zyklen zu betreiben.

Über das ESI-File wurde festgelegt, wie viele Geräteachsen an der CAN Schnittstelle zu finden sind. Die maximale Anzahl unterstützter CAN Knoten wurde aus Performancegründen auf vier begrenzt. Für eine Drei-Achs-Variante konnten Zykluszeiten bis 1 ms erreicht werden. Die Vier-Achs-Variante konnte Zykluszeiten bis 2 ms erreichen.

C (Programmiersprache), CAN-Bus (controller area network), Canopen

7/2016 – 4/2017

## Konzept und Treiber Basis für OLED Display Treiber

Für eine neue Generation von Antriebsreglern soll ein OLED Display zur Anzeige des Gerätezustandes am Servoverstärker selbst zum Einsatz kommen. Aufgabe in diesem Projekt war es, einen Prototyp des Displays in Betrieb zu nehmen und einen ersten Treiber zur Ansteuerung der Anzeige zu entwickeln.

Ich vertiefte mein Verständnis darüber, wie OLED-Displays auf hardwarenaher Ebene angesteuert werden. Hierbei spielten die Anforderungen des Display-Controllers und die Umsetzung der elektrischen Signale eine wesentliche Rolle. Darüber hinaus habe ich gelernt, wie Bit-Maps für verschiedene Schriftarten erzeugt werden können. Dieser Prozess umfasste sowohl die Auswahl geeigneter Fonts als auch die Umsetzung dieser in eine für das Display lesbare Form.

Der TI-DSP auf dem dieser Treiber lief, hat als kleinste Speichereinheit 16-Bit, um Speicher zu sparen, habe ich ein entsprechendes VB-Script geschrieben, welches das Bitmap eines Fonts passend in das 16-Bit Format presst. Ein weiterer wichtiger Aspekt des Projekts war die Beschäftigung mit der Spezifikation der Displayansteuerung über SPI. Ich erlangte tiefe Einblicke in das Zusammenspiel zwischen Timing, Datenformat und den speziellen Anforderungen der OLED-Displayansteuerung.

C (Programmiersprache), Firmware, Vbscript

2/2015 – 6/2016

## EtherCAT to CAN Umsetzer für ECOCOMPACT

Um einen Kompaktantrieb an den EtherCAT Feldbus anschließen zu können, wurde eine Erweiterungsplatine entwickelt, die mittels CAN-Bus an den Kompaktantrieb intern angeschlossen war.

Meine Aufgabe war es, die Firmware für diese Optionskarte zu schreiben. Der EtherCAT-ASIC war hier für mich erstmals via SPI mit dem Microcontroller verbunden. Eine Herausforderung war es, meinen EtherCAT Treiber so umzuprogrammieren, dass er die Anforderungen auch über die SPI Schnittstelle erfüllen kann. Des Weiteren musste die Firmware gewährleisten, die Prozessdaten rechtzeitig zu verteilen. Die Prozessdaten des Feldbusses mussten via CAN Telegramm an den Antrieb übermittelt werden und die Prozessdaten des Antriebs mussten rechtzeitig empfangen worden sein, um über EtherCAT verschickt werden zu können. Es konnte eine Zykluszeit von 1 ms erreicht werden.

Neue Erfahrungen konnte ich hier auf dem Gebiet der Bootware Entwicklung sammeln, denn es zählte auch zu meinen Aufgaben den Bootloader für diese Optionskarte zu entwickeln, um Software-Updates zu gewährleisten, ohne das Gesamtgerät demontieren zu müssen.

CAN-Bus (controller area network), Canopen, C (Programmiersprache), Firmware

9/2012 – 2/2015

## Etablierung des Profinet Feldbustreibers inklusive des Antriebsprofils ProfiDrive.

Während dieser Zeit wurden die Mehrachsgeräte des Kunden um den Feldbustreiber ProfiNet erweitert. Parallel dazu wurde das Antriebsprofil ProfiDrive implementiert. Wir waren ein Team bestehend aus zwei erfahrenen Softwareentwicklern und konnten durch enge Zusammenarbeit schnell unsere Ziele erreichen. Das Projekt konnte mit erfolgreicher Zertifizierung in einem akkreditierten Testlabor in Erlangen beendet werden.

C (Programmiersprache), STEP 7, Totally integrated automation portal (TIA portal)

10/2011 – 8/2012

## EtherCAT Treiber für Mehrachsgeräte erweitern

Ziel dieses Projektes war es, den bestehenden EtherCAT Treiber auf die Mehrachsplattform des Kunden zu bringen. Die Herausforderung bestand dabei darin, den Treiber für mehrere Achsen auszulegen.
Dazu musste neben dem bestehende CoE Mailbox Protokoll ein herstellerspezifisches VoE Protokoll entwickelt werden. Diese Anpassung wurde von mir in der Firmware und in der Kommunikations.dll auf PC Seite umgesetzt.
Zusätzlich zu diesem Protokoll wurde ein Achsenschalter Objekt eingeführt, mit dem es möglich ist, die herstellerspezifischen Objekte der Achse in jedem EtherCAT Mastersystem zu erreichen.

C++, Digitaler Signalprozessor (DSP), Embedded Software, Microsoft Visual Studio

9/2010 – 9/2011

## Entwicklung eines EtherCAT Feldbustreibers für die ECOVARIO Gerätefamilie

Meine Aufgabe war es, den bestehenden Gerätetreiber in der ECOVARIO Familie so zu erweitern, dass er den EtherCAT Conformance Test besteht. Des Weiteren habe ich die Kommunikationszyklen für den synchronen Prozessdatenaustausch von 1ms auf, 250us gesenkt. Während dieser Arbeiten habe ich erste Erfahrungen mit den DSPs von Texas Instruments sammeln können.

C (Programmiersprache), Digitaler Signalprozessor (DSP)