Generische Treiberbasis erspart aufwändige Treiberentwicklung

Immer mehr Geräte sind heute »intelligent«. Damit die mit Computerschnittstellen ausgestatteten Geräte von Computern angesprochen werden können, muss für jedes Gerät ein speziell angepasster Treiber programmiert werden. Diese Treiberentwicklung ist aufwändig und kostet viel Zeit und Geld.

Speziell bei komplexen Geräten, die eine geringe Stückzahl aufweisen, können die anteiligen Kosten für den Treiber bis zu zehn Prozent des Verkaufspreises ausmachen. Beispiele hierfür sind Laborgeräte wie PCRCycler oder Pipettierautomaten. Bei Einzelanfertigungen kann der Aufwand für die Treiberentwicklung sogar die Entwicklungskosten für die Hardware übersteigen.

Deshalb entwickelten Wissenschaftler des Fraunhofer IPA eine generische Treiberbasis. Sie vereinfacht die Treiberentwicklung radikal. Für einen Treiber muss kein Quellcode mehr geschrieben, sondern lediglich eine Konfigurationsdatei erstellt werden – egal ob es sich bei dem Gerät um einen einfachen Motor-Controller handelt, der über eine serielle Schnittstelle kommuniziert, oder um eine komplexe Maschine aus mehreren Komponenten mit vielen unterschiedlichen Schnittstellen.

»Entscheidend für eine solche Entwicklung ist die sorgfältige Auswahl eines Kommunikationsstandards«, erläutert Axel Wechsler, Leiter der Gruppe Automatisierte Anlagen und Geräte, am Fraunhofer IPA, »schließlich sollen ja alle Treiber gleich angesprochen werden, damit auch hier kein gerätespezifischer Entwicklungsaufwand mehr notwendig ist.« Mit dem neuen SiLA-Standard (Standardization in Laboratory Automation) wurde ein passender und ausreichend universeller Kommunikationsstandard gefunden, der auf Web-Services basiert und eine völlig freie Befehlsstruktur ermöglicht.

Ergebnis dieser Entwicklung sind zwei Software Development Kits (SDK): eine Basistreiberbibliothek (IPA Driver SDK) und eine Implementierung des SiLA-Kommunikationsstandards (Lab Automation Control Suite, LACS). Der IPA Driver SDK ermöglicht derzeit die Erstellung von Treibern für Geräte mit RS232-, RS485- und Ethernet-Schnittstellen mit wenigen Mausklicks und minimaler Anpassung des automatisch generierten Quellcodes. Weitere Schnittstellen sind in Planung.

LACS stellt die standardkonforme Kommunikation der Treiber mit ihrer Umgebung sicher. Es implementiert sowohl die Server- als auch die Clientseite in einer Instanz. Der Clou dabei: Geräte können hierarchisch aus mehreren Untergeräten aufgebaut werden. Hierzu ist lediglich die Anpassung einer lesbaren Konfigurationsdatei nötig. So wird aus verschiedenen Einzelgeräten in wenigen Minuten eine komplexe Maschine. Diese wiederum kann mit weiteren Maschinen und Geräten zu einer Anlage verbunden werden – und so weiter.

Beide SDKs stellen für sich einen entscheidenden Schritt in der Vereinfachung der Treiberentwicklung dar. Den vollen Mehrwert erhält man jedoch, wenn man beide kombiniert: Ein SiLA-Treiber für ein durchschnittliches Laborgerät wie beispielsweise einen Platten-Sealer erforderte bisher einen Entwicklungsaufwand von ca. 60 Personentagen. Nach einer kurzen Einarbeitungszeit in die beiden SDKs braucht ein Entwickler jetzt durchschnittlich zwei Tage.

Auf der MipTec 2013 in Basel werden die beiden Software Development Kits neben IPA-Dienstleistungen aus den Bereichen Laborautomatisierung und Liquid Handling auf Stand A49 vorgestellt.

Fachlicher Ansprechpartner
Dipl.-Phys. Axel Wechsler | Telefon +49 711 970-1581 | axel.wechsler@ipa.fraunhofer.de | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA | www.ipa.fraunhofer.de