Ryston se již dlouho věnuje vývoji a výrobě mikropočítačových systémů pro náročné aplikace – tam, kde se něco řídí nebo se sbírají data v reálném čase, zároveň se velký objem dat zpracovává, ukládá, komunikuje v distribuovaném systému, a současně je třeba pracovat s daty na úrovni souboru, s paměťovými médii, udržovat zabezpečené mobilní připojení k internetu, nejlépe bezdrátově a několika pásmy pro vykrytí nekvalitního rádiového pokrytí.
Dalším požadavkem bývá „mnohovrstevnost“ chování, software umožňující dálkový dohled, diagnostiku a aktualizaci, práce v rozlehlém systému, robustní chování při výpadku napájení nebo poruchách, a zpravidla propojení do serveru a „kancelářského“ počítače na webu pro export výstupů do databáze nebo do podnikového informačního systému.
Takové aplikace nutí spíše sahat po počítačích třídy PC, ale ty nevyhovují všem požadavkům. Vznikla tak zóna s extrémními nároky na stabilitu, spolehlivost a bezpečnou funkci systému v extrémních pracovních podmínkách (elektrické krytí IP55 a vyšší, industriální rozsah teplot, vibrace, znečištění, tlaky), do níž si netroufnou počítače třídy PC, zatímco jednoduché mikrořadiče již neskýtají požadovanou funkcionalitu.
Pro tuto mezeru byla vyvinuta a do reálné funkčnosti a sériové výroby dovedena desítku projektů, tvořících celou generaci a navzájem se obohacujících o dodatečné vyspělé funkce. Oproti starším platformám se nám zdají super-výkonné, super-příjemné na použití. Vzhledem k malému počtu součástek je možno systém umístit na modul, jakousi super-součástku, z níž vedou jen užitečné portové signály na konektory (hřebínky), a to je důvod onoho super-názvu.
Byla zvolena moderní ale stabilní platforma centrálních procesorů s integrovanými periferiemi od prověřených výrobců, kteří poskytují dostatečnou podporu, Atmel s řadou SAM9G s jádrem ARM926EJ, DSP a Java Engine, a Xilinx s rodinou Spartan programovatelné logiky.
Operační paměť má kapacitu až stovek MBytů SDRAM, s rychlou širokou sběrnicí, mechanismem DMA a cache vyrovnávací pamětí, a CMOS SRAM se zálohováním Super-kapacitorem.
Paměti Flash pro uložení programového vybavení, popř. souborového systému (NAND, Dataflash), a EEPROM pro kalibraci vstupů, individuální výrobní číslo, MAC adresu, popř. security. Zálohování dat na vyjímatelné Flash kartě nebo USB jednotce v držáku. Přístupnost zálohových pamětí kvalifikované obsluze ve vodotěsných avšak otevíratelných „výrůstcích“ na krytu.
Propracovný napájecí systém, jištěný a s ochranou proti přepětí a přechodovým dějům, se zálohováním a časnou detekcí poklesu /vybití baterie, propojený s dohledovým resetovacím obvodem „watchdog“, pro zotavení a opětný restart bez ztráty dat. Sekvencování náběhů několika hladin napájecích napětí. Pro vysokou účinnost napáječe se používají spínané regulátory.
Integrované řadiče několika oblíbených sériových sběrnic a vyvedení jejich signálů (I2C, SPI, UART) pro snadné připojení periferních obvodů, A/D a na čipu, integrované časovače a čítače pro vytvoření PWM (vícefázové pro můstky apod.) a časové přerušení, 7 portů sériové linky, porty USB (2x host + function), port LAN,
„Embedded“ operační systém reálného času s podporou paralelních procesů, práce se soubory a síťovými relacemi, s dynamickou správou paměti a dalších prostředků. Operační systém musí být stabilní verze, a podporovaný silnou komunitou. My jsme zvolili RT Linux, k němuž jsou dostupné i ovladače součástek od řady výrobců a databázové knihovny.
Obvod FPGA - integrovaný blok programovatelné logiky, s bootování firmwaru z CPU a rychlým datovým propojením se CPU dává možnost vytváření složitých logických obvodů, řadičů, až procesorů, pro kombinovanou paralelní činnost a obsluhu vnějších dějů adekvátním prostředkem dle jejich charakteru a rychlosti. Možnost napsat si do FPGA svůj vlastní komunikační či signálový procesor nebo rychlý logický podsystém, grafiku, obousměrné čítače polohy s detekcí dorazu pro x/y pojezdy, dává embedded systému opravdu super-možnosti. Realizovány byly např. řadiče CAN, E1, V.110 a další.
Aplikační programové vybavení: lze je vytvořit obecně, nezávisle na typu CPU, FPGA (ANSI C, VHDL), díky vývojové podpoře výrobců. Výjimkou jsou fyzické vrstvy pro bootování, konfiguraci periferií na čipu, nebo velmi rychlé propojení CPU-FPGA, tedy svázané s konkrétním hardwarem. Využívání služeb OS, knihoven, nebo softwaru od třetích stran musí být provedeno doporučeným standardním způsobem pro budoucí kompatibilitu.
Dále systém umožňuje:
- dohled na systém za provozu – dálkové sledování důležitých systémových proměnných a statusů,
- automatické aktualizace softwaru, a to buď přes vyjímatelnou paměť Flash, anebo přes připojení k internetu či bezdrátový modemový kanál.
- testovatelnost při výrobě i servisu, JTAG interface a měřicí body na DPS, dostatek indikátorů interních funkcí/stavů (LED).
Začít práci s novým super-systémem je velmi snadné: například vezmete modul Combi, připojíte přes USB ke svému počítači s nainstalovaným vývojovým prostředím a začnete programovat a on-line testovat svoje dílo. Vyvíjený systém pak poroste s Vámi, obohacený o desku připojení vstupů/výstupů, výkonových spínačů, řízení motorů a čidel, jak bude potřeba. Je to opravdu download – plug – and play.
