Software

Embedded Software – Effizienz, Performance und Präzision für smarte Systeme

Moderne Embedded-Systeme sind das Herzstück innovativer Produkte – sie steuern, vernetzen und optimieren Prozesse in Echtzeit. Unser Team entwickelt leistungsfähige, zuverlässige und sichere Embedded Software für unterschiedlichste Plattformen, von STM32 Mikrocontrollern und ESP32 bis hin zu Raspberry Pi, FPGAs und Mixed-Signal-Controllern.

Mit tiefgehendem Verständnis für Hardware-nahe Programmierung, Echtzeitbetriebssysteme und Kommunikationsprotokolle setzen wir komplexe Steuerungssysteme um. Dabei arbeiten wir in C/C++, Rust und Python, um optimale Performance, Skalierbarkeit und Effizienz zu gewährleisten. Ob Treiberentwicklung, Regelungstechnik, IoT-Anbindung oder Sicherheitsmechanismen – wir entwerfen maßgeschneiderte Architekturen, die nahtlos in bestehende Systeme integriert werden können.

Unsere Expertise reicht von der Low-Level-Programmierung und Hardware-Abstraktionsschichten (HAL) bis hin zur Optimierung von Echtzeit-Anwendungen, energieeffizientem Betrieb und Cloud-Konnektivität. Dabei stehen stabile Softwarearchitekturen, robuste Sicherheitslösungen und Performance-Optimierung im Fokus, um Embedded-Systeme effizient, sicher und langlebig zu machen.

Mit einem ganzheitlichen Entwicklungsansatz begleiten wir Projekte von der ersten Anforderungsanalyse bis hin zur Markteinführung. Durch agile Entwicklungsmethoden, umfangreiche Testverfahren und CI/CD-Prozesse stellen wir sicher, dass Embedded-Software nicht nur technisch überzeugt, sondern auch langfristig zuverlässig funktioniert.

WMT – Wir machen Technik.

Anforderungsanalyse & Architekturdesign

  • Analyse der Systemanforderungen (z. B. Echtzeitfähigkeit, Stromverbrauch, Speicherbedarf)
  • Auswahl der Hardware-Plattform (z. B. Mikrocontroller, FPGA, SoC)  
  • Definition der Software-Architektur (z. B. Schichtenmodell, Treiber, Middleware, Anwendungen)
  • Auswahl eines geeigneten Echtzeit-Betriebssystems (RTOS) oder Bare-Metal-Ansatzes
  • Erstellung von Schnittstellenspezifikationen für Hardware-Komponenten (z. B. Sensoren, Motorsteuerungen)

Low-Level-Programmierung & Bootloader-Entwicklung

  • Hardware-nahe Programmierung in Rust, Python, C, C++
  • Entwicklung von Bootloadern für Firmware-Updates über UART, CAN, USB oder Ethernet
  • Implementierung von Start-up-Routinen und Initialisierungen (z. B. Taktkonfiguration, Speicherverwaltung)
  • Arbeit mit Register-Level-Programmierung für Mikrocontroller, DSPs oder SoCs

Treiberentwicklung & Hardware-Abstraktionsschicht (HAL) & Hardware

  • Entwicklung von Device-Treibern für Peripheriegeräte:
    • GPIO, PWM, ADC, DAC, SPI, I²C, UART, CAN, Ethernet
  • Implementierung einer Hardware-Abstraktionsschicht (HAL) zur Plattformunabhängigkeit
  • Optimierung von Treibern für Leistungsaufnahme, Latenz und Echtzeitfähigkeit
  • Interrupt-Handling und DMA-Programmierung zur Optimierung der Systemeffizienz
  • STM32 Mikrocontroller
  • ESP32
  • Raspberry Pi
  • FPGAs und mixed-signal Controller

Echtzeit-Betriebssysteme (RTOS) & Multithreading

  • Auswahl und Implementierung eines RTOS (z. B. FreeRTOS, Zephyr, RTX, VxWorks)
  • Multithreading-Programmierung mit Task Scheduling, Mutex, Semaphoren, Message Queues
  • Implementierung von Interrupt Service Routinen (ISR) für zeitkritische Anwendungen
  • Optimierung der CPU- und Speicherverwaltung für deterministisches Verhalten

Middleware-Entwicklung & Kommunikationsprotokolle

  • Implementierung von Protokollstacks für SPI, I²C, UART, CAN, LIN, USB, Ethernet
  • Entwicklung von Feldbus-Kommunikation für industrielle Anwendungen:
    • Modbus, PROFIBUS, EtherCAT, CANopen   
  • Einbindung drahtloser Kommunikation:
    • BLE, Wi-Fi, LoRa, Zigbee, MQTT, LTE/5G
  • Entwickeln von Datenkomprimierung und Verschlüsselungstechniken für Embedded Systeme

Steuerungs- & Regelungstechnik

  • Implementierung von Regelalgorithmen (z. B. PID, Fuzzy Logic, modellbasierte Regelung)
  • Entwicklung von Motorsteuerungen für BLDC-, PMSM- und Schrittmotoren
  • Echtzeit-Datenverarbeitung für Sensordatenfusion, digitale Signalverarbeitung (DSP)

IoT-Integration & Cloud-Anbindung

  • Anbindung von Embedded Systemen an Cloud-Plattformen (AWS IoT, Azure IoT, Google Cloud)
  • Implementierung von IoT-Protokollen wie MQTT, CoAP, HTTP/REST
  • Entwicklung von OTA-Firmware-Updates (Over-the-Air)
  • Sicherheitsmaßnahmen für IoT-Systeme: TLS, Secure Boot, Firmware-Signierung

Speicherverwaltung & Dateisysteme

  • Verwaltung von Flash-Speichern (NOR, NAND, EEPROM, SD-Karten)
  • Implementierung von Dateisystemen (FAT, LittleFS, SPIFFS)
  • Optimierung des Speicherverbrauchs und Energieeffizienz

Softwaretests & Debugging

  • Unit-Tests, Integrationstests, Systemtests für Embedded Software
  • Nutzung von Debugging-Tools wie JTAG, SWD, GDB, OpenOCD
  • Simulation und Code-Analyse mit Tools wie Valgrind, Coverity, PC-Lint
  • Durchführung von EMV-Tests, Stresstests, Hardware-in-the-Loop (HIL) Tests

Sicherheitsmechanismen & Kryptografie

  • Implementierung von Sicherheitsprotokollen (TLS, DTLS, AES, SHA, RSA)
  • Nutzung von Secure Boot und Firmware-Verschlüsselung für Manipulationsschutz
  • Zertifikatsmanagement und Authentifizierungssysteme für Embedded Devices
  • Schutz gegen Reverse Engineering und Code-Tampering

Performance-Optimierung & Energieverwaltung

  • Optimierung von CPU-Auslastung, Speicherverbrauch, Task-Scheduling
  • Leistungsaufnahme-Optimierung für Batterieanwendungen:
    • Sleep-Modi, Low-Power-Prozessoren, dynamische Taktfrequenzanpassung
  • Nutzung von Energy Harvesting-Techniken für autonome Systeme

Dokumentation & Versionierung

  • Erstellung von technischen Dokumentationen und Spezifikationen
  • Verwendung von Versionskontrollsystemen wie Git, SVN, Mercurial
  • Anwendung von CI/CD (Continuous Integration/Deployment) für automatisierte Builds und Tests