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Technik, Mensch und Leidenschaft verbindet Mixed Mode auch in ihren Forschungsprojekten. Neben der intensiven Zusammenarbeit mit nationalen Hochschulen und Unternehmen beteiligt sich Mixed Mode als Innovationsträger an Forschungsprojekten mit hoher internationaler Bedeutung. Mit Schwerpunkten auf Embedded Systems, Sicherheit und Medizin setzen wir dabei neue Maßstäbe für die technologischen Entwicklungen der kommenden Jahre. Die Projekte werden vom Bund, dem Bundesministerium für Bildung und Forschung und der EU-Kommission getragen. Unter dem Leitgedanken der gezielten Koordination und Förderung von Forschung und Entwicklung entstehen dabei zukunftsträchtige Projekte, auch auf internationalem Parkett. Durch die Mitgliedschaft in der ARTEMIS Association und Teilnahme an den Programmen international EU_ECSEL als Teil von Horizon2020, national BMBF IKT2020, IT-Sicherheit und KMU-Innovativ, BMWi SmartServiceWelt II und bayrisch im Programm der bayrischen Forschungsstiftung leistet Mixed Mode wichtige Beiträge in der Entwicklung und im Know-how-Aufbau von Zukunftstechnologien.

Aktuelle Forschungsprojekte:
CONNECT
Laufzeit 2017 bis 2020
(Innovative smart components, modules and appliances for a truly connected, efficient and secure smart grid)

Inhalte
Entwicklung von Konzepten, Technologien und Komponenten, welche die Integration von erneuerbaren Energiequellen und -speichern, kombiniert mit einem intelligenten Energiemanagement ermöglichen. Dies soll den Bedarf der Primärenergie sowie der CO2-Emissionen reduzieren und eine dezentrale Energieinfrastruktur vorantreiben. Beitrag von Mixed Mode
Erforschung von Security für sichere Kommunikation im Smart Grid, sowie der Sicherheit in Wireless Sensor Networks mittels „Software-Defined Networking“ Technologien und dem zentralen Kommunikations-Hub. Demonstrator
Als Teilergebnis wurde ein Demonstrator zur Veranschaulichung sicherer Kommunikation für IoT Devices mittels Hardwaresicherheitsmodul erstellt. Dieser basiert auf einem XMC4500 Relax Kit und dem Secure Element OPTIGA™ Trust X von Infineon sowie einem Raspberry Pi3 mit dem Secure Element A71CH von NXP. In der Demonstration werden Sensordaten über eine DTLS v1.2 Verbindung übertragen.


MiBZ
Laufzeit 2016 bis 2018
(Multifunktionale intelligente Batterie-Zelle)

Inhalte
Erforschung und Entwicklung einer Lithium-Ionen Zelle, die einerseits für die Massenproduktion geeignet ist, aber durch ihre Zellchemie und die eingebaute „Intelligenz“ in Form von Sensoren und eines Zellpasses sowohl für Fahrzeuge als auch für stationäre Anwendungen einsetzbar ist. Beitrag von Mixed Mode
Entwicklung und Demonstration der „Intelligenz“ der Zelle und Integration von Sicherheitsmaßnahmen mit dem digitalen Zellpass als Unterauftragnehmer der Infineon Technologies AG. Demonstrator
Es wurde mit den Konsortiumspartnern ein Demonstrator zur Verdeutlichung der Kommunikation im Batteriesystem entwickelt. Hierbei werden die Batteriedaten der einzelnen Zellen über einen kapazitiv gekoppelten Ringbus an die Battery Control Unit gesendet. Eine intelligente Batteriezelle besteht aus der Batteriezelle und einer Platine, die Kommunikations- und Messaufgaben übernimmt. Hier werden Druck, Strom, Spannung und Temperatur erfasst. Im Zellpass können Informationen wie z.B. die Messwerte über die einzelne Batteriezelle gesichert gespeichert und später ausgelesen werden. Mit diesen Informationen kann entschieden werden, wie die Batteriezellen nach ihrer ersten Verwendung im Fahrzeug weiterverwendet werden können.


SECREC
Laufzeit 2017 bis 2019
(SECurity by REConfiguration – Physikalische Sicherheit durch dynamische Hardware-Rekonfiguration)

Inhalte
Ziel von SecRec ist es, Techniken zu entwickeln, die die Implementierung kryptographischer Verfahren auf FPGAs als Gegenmaßnahme insbesondere gegenüber physikalischen Angriffen dynamisch im Betrieb anpassen, ohne dabei deren grundlegende Funktion zu stören oder gar zu verändern. Beitrag von Mixed Mode
Die Rolle von Mixed Mode im Projekt umfasst die Entwicklung eines Demonstrators für Modellsimulationsumgebungen. Außerdem untersucht Mixed Mode die Möglichkeit, die Techniken zum Schutz generischer FPGA-basierter IP-Komponenten als (automatisierbare) Dienstleistung anzubieten und unterstützt die Skalierung der Sicherheitslösungen der definierten Sicherheitsvorgaben.


SecForCARs
Laufzeit 2018 bis 2021
(Security For Connected, Autonomous caRs)

Inhalte
Ziel des Projektes ist es, Methoden, Verfahren und Werkzeuge zur Absicherung der kritischen Fahrzeugkommunikation zu erforschen. Im Fokus stehen dabei die im Fahrzeug verteilten Regelkreise, die vom Sensor über die in den Steuergeräten zu verarbeitenden Daten bis zu den Aktoren wie Lenkung oder Bremse führen. Die funktionale Fahrzeugarchitektur soll dabei um neue, innovative Sicherheitsmechanismen erweitert werden, die Angriffe auf die Regelkreise deutlich erschweren. Beitrag von Mixed Mode
Die Rolle von Mixed Mode im Projekt umfasst die Entwicklung eines Demonstrators für Modellsimulationsumgebungen. Außerdem untersucht Mixed Mode die Möglichkeit, die Techniken zum Schutz generischer FPGA-basierter IP-Komponenten als (automatisierbare) Dienstleistung anzubieten und unterstützt die Skalierung der Sicherheitslösungen der definierten Sicherheitsvorgaben.



SIMPL
Laufzeit 2018 bis 2021
(Secure Internet of Things Management PLatform)

Inhalte
Um die Sicherheit in großen, dynamischen und heterogenen Systemen zu verbessern, soll ein Sicherheitsframework entwickelt werden, welches den Einsatz von Blockchains im Bereich des IoT ermöglichen soll. Weiterhin soll der Einsatz von Sicherheitstechnologien in einem unabhängigen Security-Layer ermöglicht werden, in dem die Kompatibilität mit bestehenden Kommunikationsprotokollen erhalten bleibt. Dieses Sicherheitsframework bildet zusammen mit den entwickelten Plug-Ins den Hauptteil des Projekts, eine sichere IoT Management Platform (SIMPL). Beitrag von Mixed Mode
Entwicklung von Security-Funktionen für die Blockchain und Anpassung der Blockchain zur Verwaltung der Kommunikationsteilnehmer im IoT-Netzwerk. Basierend auf diesen Implementierungen wird ein Demonstrator für das Szenario „Capacity Sharing bei der Fertigung“ entwickelt.


MBatt
Laufzeit 2017 bis 2019
(Multilevelumrichter für Batteriespeichersysteme)

Inhalte
Erforschung einer neuartigen und effizienten Umrichtertechnologie für Batteriespeichersysteme – die Multilevel-Stromrichtertechnik. Als Vorteil zu herkömmlichen Techniken ist hierbei zu sehen, dass geringe Gleichstromspannungen mit niedriger Frequenz geschaltet werden, sodass der Filteraufwand sowie Umwandlungsverluste verringert werden und kostengünstige Schaltelemente eingesetzt werden können.Beitrag von Mixed Mode
Spezifikation und Entwicklung eines Embedded Echtzeit Systems für innovative Umrichter Regelalgorithmen.


ETIBLOGG
Laufzeit 2018 bis 2021
(Energy Trading vIa Blockchain-Technology in the LOcal Green Grid)

Inhalte
Das auf drei Jahre ausgelegte Projekt ETIBLOGG wird sich mit der Entwicklung von Techniken beschäftigen, welche die Transaktionskosten im Energiehandel senken sollen. Dabei soll die hierarchische Ausgestaltung der heutigen Energiewirtschaft durch automatisierte Marktmechanismen ergänzt und teilweise ersetzt werden. Es steht dabei im Fokus, die Energieerzeugung und -bedarf sowie die resultierende Flexibilität in Echtzeit messen zu können. Zudem soll ein Markt für den Handel mit Flexibilität in regionalen Netzen geschaffen werden. Beitrag von Mixed Mode
Die Rolle von Mixed Mode umfasst einerseits das Design und die Implementierung von, an industrienahe Embedded-Geräte angepasste, Blockchain-Devices in einem lokalen Energienetz. Zudem sind die Analyse der Systemdynamik und das Echtzeitverhalten der Blockchain-Technologie als Marktplattform für das Energiemanagement in einem lokalen DC-Microgrid von besonderer Bedeutung. Demonstrator
Der Prototyp besteht aus untereinander verschalteten Batteriesystemen, die untereinander Peer-to-Peer-Handel durchführen und somit eine Abstraktion, z.B. eines Dorfes oder Einkaufszentrum darstellt. In dem Projekt werden nach dem ersten Jahr ein erster Prototyp mit statischen Lastkurven und Anlagenkonfigurationen sowie eine unabhängige Testumgebung entwickelt. Bis zum Projektende wird der Demonstrator durch Blockchain-Devices und dynamische Konfigurationen erweitert.

------------------- Weitere Informationen, auch zu bereits abgeschlossenen Forschungsprojekten, erhalten Sie in unserem Forschungsprojekt-Flyer. 

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Leitartikel auf www.hanser-automotive.de
Leseprobe: "Im Automotive-Bereich ist die Softwarequalität bereits zweifellos hoch. Es ist aber ebenso sicher, dass die Anforderungen in Zukunft keinesfalls sinken werden - im Gegenteil: Sie werden weiter steigen. Das hochautomatisierte bzw. autonome Fahren wird zunächst wie aktuell in (Teil-)Assistenzsystemen bis hin zu voll entscheidungsfähigen Systemen kommen." Den gesamten Artikel können Sie hier nachlesen.

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Zweiteiliger Fachartikel auf www.embedded-software-engineering.de
Leseprobe: "Grafische Benutzeroberflächen (GUIs) basieren oft noch auf dem Model View Controller-(MVC)-Pattern. Für viele moderne Bibliotheken ist dieser Ansatz inzwischen veraltet. Besser geeignet ist der Model View Adapter (MVA): Er lässt sich gut als Grundlage für das Entwickeln moderner, komplizierterer GUIs mit C++ und Qt verwenden und gewährleistet Wartbarkeit und Erweiterbarkeit." Den gesamten Artikel können Sie online nachlesen:

• Teil 1: Moderne GUIs mit dem Model View Adapter in C++ entwickeln
• Teil 2: Model-View-Adapter statt Model-View-Controller: Vorteile und Praxis-Tipps

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Bei der Entwicklung des MQTT 5 Standards wurde u.a. besonderer Wert auf die bessere Unterstützung für ressourcenbeschränkte Clients und Leistungssteigerungen gelegt: Topic Alias, Maximum Packet Size, Flow Control, Subscription Options und Retained Message Control. Topic Alias Lange Topic Namen führen zu einem großen Paket Overhead. Das äußert sich insbesondere dann, wenn immer wieder dieselben Topic Namen verwendet werden. MQTT 5 führt aus diesem Grund Topic Aliase ein. Sie erlauben es, den Topic Namen durch einen zwei Byte großen Integerwert zu ersetzen. Dadurch kann die Größe des PUBLISH Pakets stark reduziert und Bandbreite eingespart werden.
Maximum Packet Size Client und Server können unabhängig voneinander die maximal unterstützte Paketlänge festlegen. Wenn ein Paket diese Länge überschreitet, muss der Server es verwerfen. So kann sichergestellt werden, dass gesendete Nachrichten eine bestimmte Größe nicht überschreiten.
Flow Control (Receive Maximum) Client und Server können unabhängig voneinander die Anzahl der QoS=1 und QoS=2 Nachrichten begrenzen, die sie gleichzeitig verarbeiten können. Das Receive Maximum legt fest, wie viele PUBLISH Nachrichten ohne den Empfang eines ACKNOWLEDGE gesendet werden können. Der Sender pausiert das Senden dieser Nachrichten, um unter dem Receive Maximum Wert zu bleiben. QoS=0 Nachrichten können nicht begrenzt werden, da für diese Pakete kein ACKNOWLEDGE Mechanismus implementiert ist. Das Receive Maximum dient dem Schutz langsamerer Clients. Dieser Schutz gilt allerdings nicht für QoS 0 Nachrichten.
Subscription Options
noLocal In MQTT 5 können Optionen für das Abonnieren festgelegt werden. In vorherigen MQTT Versionen hat ein Client Nachrichten, die er an einen Topic gesendet hat, auch immer selbst empfangen, wenn er den Topic abonniert hatte. Mit der Option noLocal lässt sich dieses Verhalten nun unterbinden.
Retained Message Control Mit einer weiteren Option kann das Verhalten von aufbewahrten Nachrichten (Retained Messages) eingestellt werden.

0 = Aufbewahrte Nachrichten werden zum Zeitpunkt des Abonnements gesendet

1 = Aufbewahrte Nachrichten werden nur zum Zeitpunkt des Abonnements gesendet, wenn das Abonnement noch nicht existiert

2 = Keine aufbewahrten Nachrichten zum Zeitpunkt des Abonnements senden


Quellen:

• www.oasis-open.org/committees/download.php/57616/Big%20Ideas%20for%20MQTT%20v5.pdf
• docs.oasis-open.org/mqtt/mqtt/v5.0/mqtt-v5.0.html

Mixed Mode – der professionelle Partner für IoT-Anwendungen!

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Nachdem Makefiles und Build-Skripte angepasst wurden, konnte das Host Software Package für das Raspberry Pi kompiliert werden. Im nächsten Schritt wurde die I²C Kommunikation mit dem A71CH eingerichtet.
Da der Standardtreiber des Raspberry Pi für I²C nicht alle Anforderungen erfüllte, wurde ein alternativer Treiber genutzt. Um auch neue Cipher-Suites für die Verschlüsselung nutzen zu können, wurde die A71CH-OpenSSL-Engine an die neueste OpenSSL API (>=Version 1.1.0) angepasst. Eine DTLS-abgesicherte Verbindung mit einem OpenSSL s_Server konnte daraufhin erfolgreich hergestellt werden. Der private ECC-Schlüssel wurde dabei sicher im A71CH gespeichert. Zuletzt wurde die SCP03-Verschlüsselung zwischen Raspberry Pi und A71CH auf dem I²C-Bus evaluiert. Der nächste Schritt ist die Integration des A71CH auf ein i.MX7 Board. Mixed Mode – der professionelle Partner für Security Anwendungen!

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Auf unserem YouTube Kanal präsentieren wir den neuesten Film zur Masterarbeit: "Autonomer Tischkicker". Im Rahmen seiner Masterarbeit hat ein Kollege den Torwart konzipiert und entwickelt. Auf das Tor gerichtete Schüsse blockt der prototypische Tischkicker-Torwart autonom. Die Ballerkennung und –lokalisierung erfolgt mittels Bildverarbeitung und einer Highspeedkamera, die transversale Ausrichtung des Torwarts wurde mit einem Schrittmotor und einer Zahnstange realisiert. Jetzt Video ansehen!

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Die Bayerische Forschungsstiftung hat über das Projekt "MBatt – Multilevel-Umrichter für Batteriespeichersysteme" berichtet, an dem Mixed Mode mitwirkt. Ziel des Projekts MBatt ist die Erforschung einer neuartigen, hocheffizienten Umrichtertechnologie für Batteriespeichersysteme – der Multilevel-Stromrichtertechnik.

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Ein Software-Testfall verändert durch die Ausführung das Testobjekt. Deshalb stellen Vorbedingungen sicher, dass sich das Testobjekt zu Anfang in einem definierten Zustand befindet. Was aber passiert nach dem Test? Muss auch wieder aufgeräumt werden? Die Antworten auf diese Fragen finden Sie in dem Fachartikel von unserem Kollegen Dr. Richard Kölbl, der in der Juli-Ausgabe der Fachzeitschrift "Elektronik" erschienen ist.

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Forschungsverbund „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs)" entwickelt neue Ansätze. Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs)" wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

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