Eingebettetes System

Kleine Rechner mit großer Wirkung. Eingebettete Systeme stecken in Smartphones, Autos und Medizingeräten. Sie bestehen aus Mikroprozessoren mit Speicher und Schnittstellen, auf einem Chip oder verteilt auf mehrere, und sind ganz auf ihre Aufgabe zugeschnitten.

Woran wir arbeiten

• Systeme vom Mikrocontroller bis zum System-on-Chip
• Virtuelle Plattformen und digitale Zwillinge, um Systeme früh zu simulieren und zu bewerten
• Anwendungen in Fahrzeugen, Industrie und Medizintechnik

Eine offene RISC-V-Plattform

Mit BuddelChip haben Celine Thermann, Ahmed Mahmoudi und Rolf Meyer eine RISC-V-Plattform in SystemC/TLM-2.0 gebaut, die unter der MIT-Lizenz frei verfügbar ist. Auf ihr läuft eingebettete Software, lange bevor die Hardware existiert, und lässt sich dabei beobachten und vermessen. Wir nutzen sie in der Forschung als Grundlage für digitale Zwillinge und in der Lehre, damit Studierende in ein System hineinsehen können.

KI auf dem Mikrocontroller

Neuronale Netze auf kleinen Prozessoren müssen mit wenig Speicher und Energie auskommen. In der Arbeit TinyML Unleashed (TELFOR 2025) haben wir Rechenkerne von TensorFlow Lite Micro mit der RISC-V-Vektorerweiterung beschleunigt: Die Inferenz läuft schneller, ohne zusätzlichen Hardwarebeschleuniger.

Wie das in einer echten Anwendung aussieht, zeigt SSVEKI. Zusammen mit der consider it GmbH entwickeln wir ein eingebettetes System, das aus Position, Geschwindigkeit und Richtung in Echtzeit erkennt, wenn Fahrzeuge und Fußgängerinnen, Radfahrer oder andere ungeschützte Verkehrsteilnehmende zu kollidieren drohen, und rechtzeitig warnt.

Digitale Zwillinge eingebetteter Software

Wie viel Rechenzeit und Energie braucht eine Software wirklich, und auf welcher Hardware läuft sie am sparsamsten? In TwinSpace erzeugt die Gruppe Lastprofile durch Simulation. Ein Zwillingsraum bildet die vielen möglichen Implementierungen einer Komponente ab, sodass sich sicherheitsrelevante Software für eingebettete Systeme gezielt auf geringen Ressourcenverbrauch optimieren lässt. Gemessene Laufzeit- und Energieprofile halten das Modell dabei ehrlich.

Eingebettete Systeme für die Robotik

Seit 2024 richtet sich die Gruppe stärker auf Roboter und autonome Systeme aus. Dort kommt alles zusammen: Wahrnehmung und Regelung sollen direkt auf der Plattform laufen, in Echtzeit und mit begrenzter Energie, und Funktionen unterschiedlicher Sicherheitsstufe teilen sich dieselbe Hardware, ohne sich zu stören. Wir übertragen dafür unsere virtuellen Plattformen und digitalen Zwillinge auf mobile, sensorgetriebene Systeme.