De senaste sex åren har Frans Skarman, tidigare doktorand vid avdelningen för elektronik och datorteknik (ELDA) på Institutionen för systemteknik (ISY), utvecklat nya verktyg för digital hårdvara. Verktygen kan på olika sätt modernisera hårdvaruutvecklingen – en bransch där vissa delar har stått still i flera decennier.
– På mjukvarusidan har det kommit nya programmeringsspråk nästan varje år de senaste trettio åren. På hårdvarusidan använder man fortfarande språk från 80-talet, säger han.
Tre projekt – tre verktyg
I sin doktorsavhandling ”Improved Tooling for Digital Hardware Development: Spade, Surfer, and more” samlar Frans Skarman tre projekt: Spade, Surfer och Cinnabar. Alla tre är utvecklade som öppen källkod, vilket betyder att vem som helst kan ladda ner, använda och förbättra dem. Egentligen kommer Frans Skarman från mjukvaruvärlden, och har haft med sig inspiration från denna.
Spade – ett nytt språk för hårdvara
Det största projektet heter Spade. Det är ett nytt hårdvarubeskrivande språk utvecklat för att ge fördelar i hårdvaruutvecklingen. Spade gör det möjligt för utvecklare att arbeta på en högre nivå, men ändå behålla kontrollen över detaljerna. Vissa funktioner, som typsystemet är hämta från moderna mjukvaruspråk. Men ofta krävs nya lösningar som är anpassade för hårdvara.
Surfer – översätter ettor och nollor
Det andra projektet är Surfer, är en ny vågformsvisare designad för nya moderna arbetsflöden. Verktyget kan visa och tolka de signaler som finns i hårdvarusystem. Traditionellt visas signalerna som råa bitsträngar. Surfer kan översätta dem till värden och begrepp som är lätta att förstå för utvecklaren.
– Jag ville ha ett system för Spade som översätter råbit signalerna till värden som programmeraren förstår. Det jag specifikt ville ha från den var översättning från bitvektorer till Spade-värden, säger Frans Skarman.
Surfer har fått stort internationellt genomslag och används redan inom många projekt världen över. Det håller på att bli ett standardverktyg för att visa vågformer, även om det fortfarande är ganska okänt i Sverige.
Cinnabar – hårdvara för fordonssimulering
Det tredje projektet heter Cinnabar, vilket också var det första Frans började med. Det är ett verktyg som kan ta kod skriven i programmeringsspråket C++ och göra om dem till hårdvara. Det används till exempel för att översätta fordonsmodeller till hårdvara utan att användaren behöver någon hårdvarukompetens. Den här hårdvaran kan sedan användas för att minska bränsleförbrukningen i hybridbilar.
– I princip så kan någon med fordonserfarenhet och ingen hårdvaruerfarenhet få en modell av fordonet att fungera, förklarar han.
Alla tre projekten bygger på öppen källkod.
Han menar att det även handlar om demokratisering. Kommersiella verktyg kan kosta miljonbelopp. Med öppna verktyg kan studenter, hobbyister och små företag också delta, samtidigt som kontrollen över projektens framtid inte styrs av enstaka företag.
– Som när som helst kan säljas, gå i konkurs, eller förbjudas från att exportera till oss, tillägger han.
Intresset för öppen källkod inom hårdvaruutveckling växer. EU satsar nu stora resurser på området, och forskningen vid Linköpings universitet ligger i framkant.
I slutet av augusti disputerade Frans Skarman och avslutade därmed sin forskarutbildning vid Linköpings universitet. Men arbetet fortsätter. Under hösten påbörjade han en postdoktortjänst på universitetet i München. Där ska han bland annat vidareutveckla verktygen och arbeta med nya projekt.
