Mit Linux und QT zur schnellen Umsetzung am Beispiel eines Verkaufsautomaten

Arbeitserleichterung für Entwickler

Die Entwicklung eines Verkaufsautomaten stellt nicht nur besondere Anforderungen an ein Unternehmen, sondern auch an die Entwickler. So wollen die verschiedenen Hardware-Komponenten integriert und kombiniert und das Ganze dann mit der passenden Software zum Leben erweckt werden. Dabei hilft den Mitarbeitern des Embedded-Systems-Spezialisten Garz & Fricke aus Hamburg die Kombination aus GNU/Linux und QT.

Ganz am Anfang waren Zigarettenautomaten ein haptisches wie akustisches Erlebnis: Zur späten Nachtzeit warf man eine Münze ein, die metallisch klappernd die Prüftechnik durchlief. Dann der Klick, der den Schacht freigab. Schließlich konnte man die metallene Schublade herausziehen und die Schachtel des geliebten Suchtstoffs entnehmen. Später dann ging alles schneller und weniger erlebnisreich: Geld rein, Knopf drücken und die Packung landete klappernd im Ausgabefach. Heute können Zigaretten- und andere Verkaufsautomaten wieder zu einem kleinen Einkaufserlebnis werden – dank großer Bildschirme mit Touchbedienung.

Wer künftig zum Automaten in der Kneipenecke kommt, den empfängt mitunter ein modernes Gerät mit großem Bildschirm, der auch gern berührt werden darf, sogar berührt werden muss. Andere mechanische Eingaben gibt es nicht mehr.

Wir wollen den Benutzer, der sein Smartphone gewohnt ist, in seinem Alltag abholen. Wir wollen den Erwartungen in Sachen Bedienung gerecht werden.
Embedded-Systems-Experte Christoph Kutzera

Dank der Touch-Bildschirme kann die Bedienung flexibel gestaltet und der Anwender geführt werden. Kleine Videos zeigen ihm, was als nächstes zu tun ist. Der Kauf wird zur positiven Erfahrung mit moderner Technik.

Ohne Tasten besser

Einfach wäre gewesen ein Rechteck in die Metalltür zu schneiden. Doch man entschied sich dafür, die gesamte Front aus Glas zu fertigen. Damit wurde das Projekt zu einer Herausforderung, die das gesamte Know-how des Unternehmens forderte.

Lieber Linux

Die Beteiligten des Yocto-Projekts haben eine Entwicklungsumgebung geschaffen, mit Hilfe derer sich vor allem Entwickler im Bereich Embedded Systems und Internet of Things individualisierte Embedded-Linux-Systeme bauen können.

Besser Entwickeln mit QT und QML

Die Programmierung mit QT und QML beschleunige die Entwicklung deutlich. Auch wenn man keine QML-Erfahrung hat, dauert die Einarbeitung nicht lange. Man kann ziemlich schnell erste gute Projekte realisieren.
Christoph Kutzera

Ursprünglich sollten zwei Displays verwendet werden. Doch obwohl es schon einen funktionierenden Prototypen gab, hat man sich aus verschiedenen Gründen noch einmal umentschieden. Es sollte doch nur ein Display werden.

Die erforderlichen Anpassungen am Layout, Bildschirmführung und Bedienlogik sind mit wenigen Handgriffen erledigt gewesen, weil QT mit QML ein so gutes Programmiermodell mitbringt. Das unterstützt Programmierer und Designer aktiv in ihrer Arbeit.
Christoph Kutzera

Mit modernem HMI ins IoT

Die fertige Benutzerschnittstelle, das HMI, ist flexibel einsetzbar. Es kann nicht nur in den Automaten neueren Typs verbaut werden, sondern auch ältere Maschinen auf den neuesten Stand bringen, ohne gleich die gesamte Mechanik tauschen zu müssen. Das System kommuniziert weiter auch über die serielle RS232-Schnittstelle. Darüber kann die Steuerung bisheriger Automaten angeschlossen werden. Im ersten Schritt fallen so nur die herkömmlichen Tasten und Knöpfe weg. Die alte Steuerung wird beibehalten und kommuniziert nun mit dem modernen HMI. Später können dann einzelne Bestandteile Schritt für Schritt in die HMI geholt und dort abgebildet werden.

Die neue HMI versteht sich natürlich neben RS232 und MDB auch auf moderne Schnittstellen wie Ethernet, USB, WiFi, Bluetooth oder Mobilfunk 4G. Das schafft neue Möglichkeiten der Kommunikation, aber auch neue Angriffspunkte. Ein Angreifer könnte versuchen, Sicherheitslücken auszunutzen und so den Automaten oder schlimmsten Fall das gesamte Netzwerk aus Automaten zu kompromittieren. Die Aktualisierung der Software-Bestandteile stellt dabei eine große Herausforderung dar, denn Koordination und Taktung der Updates im laufenden Betrieb gestalten sich oftmals schwierig. Garz & Fricke, die schon heute die Vernetzung von mehr als 40.000 Automaten realisieren, begegnen dieser Schwierigkeit mit besonders geschützten Netzen. Dabei wird der Übertragungsweg derart über einen VPN-Tunnel (Virtual Private Networks) abgesichert, dass eine Kommunikation ausschließlich zwischen den Automaten und dem Rechenzentrum möglich ist.

Kleine Platine, große Wirkung: Die Vending-/ IoT-Plattform von Garz & Fricke bringt mit ihrem 4G Modem nicht nur neue Automaten ins Netz, sondern alte Automaten dank des MDB Interfaces auch auf modernsten technischen Stand.

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