Full-Stack-Elektronikentwicklung – so konzipiert, dass sie nicht nur funktioniert, sondern auch gefertigt werden kann.

Die meisten elektronischen Produkte werden heute ebenso sehr durch ihre Software wie durch ihre Hardware definiert. Die in der Firmware eingebettete Intelligenz, die über die Cloud-Architektur bereitgestellte Konnektivität und die durch die Anwendungssoftware gestaltete Benutzererfahrung sind für den kommerziellen Erfolg ebenso entscheidend wie das Schaltungsdesign selbst. Dennoch werden Hardware und Software allzu oft in Silos entwickelt – und dann bei der Fertigung teuer aufeinander abgestimmt.

Die Hardware- und Softwareentwicklungskompetenz von Incap basiert auf einer anderen Prämisse: Hardware und Software sollten gemeinsam entwickelt werden, in ständigem Dialog mit dem Fertigungsprozess, in den sie schließlich einfließen. Ingenieure, die die Produktionsbedingungen verstehen, entwerfen bessere Schaltungen. Entwickler, die die Hardware-Einschränkungen kennen, schreiben zuverlässigere Firmware. Und Produkte, die mit Blick auf die Fertigung konzipiert werden, erreichen die Serienproduktion schneller und mit weniger Überraschungen.

Mit einem Team von über 50 Hardware-Ingenieuren, Software-Entwicklern und Elektronikspezialisten bietet Incap eine End-to-End-Entwicklung über den gesamten Produkt-Stack an – vom Schaltplan und PCB-Layout bis hin zu Firmware, eingebetteten Betriebssystemen, Cloud-Integration und Anwendungssoftware – alles unter einem Dach und permanent mit den globalen Fertigungsbetrieben von Incap verbunden.

Competences - Hardware and Software Development

Warum die kombinierte Hardware- und Softwareentwicklung wichtig ist

Die Trennung von Hardware- und Softwareentwicklung – oder die vollständige Trennung der Entwicklung von der Fertigung – birgt Schnittstellenrisiken, die meist im ungünstigsten Moment auftauchen. Ein Firmware-Team, das ein Hardware-Design übernimmt, auf das es keinen Einfluss hatte, kann auf undokumentierte Einschränkungen stoßen, die eine Überarbeitung der Architektur erzwingen. Ein Fertigungsteam, das ein Design von einem externen Entwickler erhält, stellt oft DFM-Probleme fest, die Design-Iterationen zur Behebung erfordern.

Der integrierte Ansatz von Incap eliminiert diese Schnittstellen. Hardware- und Softwareteams arbeiten ab der Anforderungsphase parallel, tauschen Annahmen aus und lösen Konflikte in Echtzeit statt erst bei der Übergabe. Und da beide Teams innerhalb derselben Organisation wie der Fertigungsbetrieb angesiedelt sind, ist die Produktionsreife keine nachträgliche Überprüfung, sondern ein kontinuierlicher Input für das Design.

Das praktische Ergebnis: weniger Design-Iterationen, ein schnellerer Weg durch den NPI-Prozess und ein Produkt, das wirklich bereit für die Serienproduktion ist, wenn es die Werkshalle erreicht.

Lösungen

  • Hardware-Architektur und Elektronikdesign

  • Firmware und Softwarelogik auf Produktebene

  • Schnittstellen- und Kommunikationsintegration

  • Sensor-, Display- und Steuerungsfunktionalität

  • Produktspezifische Funktionsimplementierung

  • Design abgestimmt auf Prüfbarkeit und Fertigbarkeit

  • Integration von Hardware und Software in eine serienreife Lösung

Hardwareentwicklung

Von den Anforderungen bis zum serienreifen Design

Der Hardwareentwicklungsprozess von Incap beginnt mit einer gründlichen Analyse der Kundenanforderungen – diese umfasst Erwartungen an den Produktlebenszyklus, den Funktionsumfang, die Betriebsumgebung, regulatorische Ziele, Kostenparameter und den Fertigungskontext, in den das Produkt schließlich einfließen wird.

Auf dieser Grundlage entwickeln die Hardware-Ingenieure von Incap Designs, die nicht nur für Funktionalität und Leistung, sondern auch für Fertigbarkeit, Testbarkeit und langfristige Resilienz der Lieferkette optimiert sind. Durchgängig kommen modernste Simulations- und Analysetools zum Einsatz – einschließlich thermischer Modellierung, Signalintegritätsanalyse und Netzteil-Design –, um Designentscheidungen zu validieren, bevor physische Prototypen erstellt werden.

Mikrocontroller- und prozessorgestützte Designs

Die Hardware-Ingenieure von Incap verfügen über fundierte Erfahrung mit den wichtigsten Prozessorarchitekturen, die in der Industrieelektronik eingesetzt werden. Zu den unterstützten Plattformen gehören 8-, 16- und 32-Bit-Mikrocontroller von STMicroelectronics, Texas Instruments, Renesas und Microchip sowie komplexere prozessorgestützte Designs, die Linux- oder RTOS-Umgebungen erfordern.

FPGA-Entwicklung

Für Anwendungen, die eine parallele Hochgeschwindigkeitsverarbeitung, Echtzeit-Determinismus oder kundenspezifische Logikbeschleunigung erfordern, entwickelt Incap auf Intel-FPGA-Plattformen – dies umfasst Logikdesign, HDL-Programmierung und die Integration auf Board-Ebene.

Leiterplattendesign und -layout

Das Leiterplattenlayout wird mit branchenüblichen Tools wie Altium entwickelt, wobei aktive DFM- und DFQ-Prüfungen in den Layoutprozess integriert sind. Die Ingenieure von Incap optimieren die Komponentenplatzierung, Signalintegrität, EMV-Konformität, thermische Leistung und Nutzenoptimierung – immer unter Berücksichtigung der Produktionswirtschaftlichkeit und der Bestückungsausbeute.

Leistungselektronik und Netzteil-Design

Netzteil-Design, Leistungselektronik und Energiemanagement werden im eigenen Haus abgedeckt – von batteriebetriebenen Geräten mit geringem Stromverbrauch bis hin zur industriellen Leistungselektronik mit anspruchsvollen thermischen und regulatorischen Anforderungen.

Embedded-Board-Plattformen

Incap entwickelt auf und um etablierte Embedded-Board-Standards wie COM Express und Qseven (Q7). Dies ermöglicht schnellere Entwicklungszyklen und eine größere Flexibilität für Kunden, die eine langfristige Verfügbarkeit benötigen, ohne sich an eine Single-Source-Architektur zu binden.

Mechanik- und Gehäusedesign

Die Hardwareentwicklung bei Incap erstreckt sich auch auf den mechanischen Bereich – dies umfasst das Gehäusedesign für alle Schutzklassen (IP-Schutzart), thermisches Design und Kühlkörper-Engineering sowie das Design von Frontplatten und Bedieneinheiten. Mechanische Designs werden mit integrierter DFM/DFQ-Prüfung und in enger Abstimmung mit Gehäuselieferanten entwickelt.

Softwareentwicklung

Von der Firmware bis zur Cloud – der gesamte Software-Stack

Die Softwareentwicklungskompetenz von Incap deckt das gesamte Spektrum der Softwareschichten moderner industrieller Elektronikprodukte ab. Die Entwicklungsteams spezialisieren sich auf Fachbereiche – Firmware, eingebettete Betriebssysteme, Cloud und Konnektivität sowie Anwendungssoftware –, arbeiten jedoch als Einheit zusammen und nutzen eine gemeinsame Entwicklungsmethodik sowie eine geteilte Sicht auf die Hardwareplattform, auf der sie aufbauen.

Die Softwareentwicklung von Incap folgt einer agilen Methodik und unterteilt die Arbeit in überschaubare iterative Zyklen mit kontinuierlichen Tests, regelmäßigen Kundenbewertungen und klarer Verantwortlichkeit für Meilensteine. Dies stellt sicher, dass die Entwicklung flexibel auf sich ändernde Anforderungen reagieren kann, dass die Qualität kontinuierlich und nicht erst am Ende validiert wird und dass die Kunden jederzeit Einblick in den Fortschritt haben.

Firmware- und Bare-Metal-Programmierung

Die Firmware-Entwicklung deckt das gesamte Spektrum an Mikrocontroller- und Prozessor-Targets ab – einschließlich Bare-Metal C/C++ für ressourcenbeschränkte Geräte, BSP-Entwicklung (Board Support Package), RTOS-Implementierung (FreeRTOS, Zephyr u. a.) sowie Treiberentwicklung für Peripheriegeräte, Kommunikationsschnittstellen und Sensoren. Die Firmware wird in enger Abstimmung mit dem Hardware-Design entwickelt, wobei die erste Inbetriebnahme und Validierung auf Entwicklungs-Hardware erfolgt, bevor die endgültige PCB-Revision festgelegt wird.

Embedded-Betriebssysteme

Incap verfügt über besondere Expertise im Bereich Embedded Linux – einschließlich kundenspezifischer Distributionen auf Basis des Yocto-Projekts, Qt-Anwendungsentwicklung und der Integration von Standard-Linux-Distributionen (Debian, Arch) für weniger eingeschränkte Embedded-Plattformen. OS-Konfiguration, Security Hardening, Lizenzanalyse und langfristige Wartung gehören ebenfalls zum Umfang der Arbeiten an Embedded-Betriebssystemen.

Cloud-Konnektivität und IoT-Integration

Cloud-Anbindung und IoT-Integration decken den gesamten Stack vom Gerät bis zur Cloud ab: Auswahl und Implementierung von Kommunikationsprotokollen (MQTT, OPC-UA, REST u. a.), Integration von Cloud-Plattformen (Azure, AWS IoT, WISE-PaaS/EnSaaS und kundenspezifische Plattformen), Datenprotokollierung sowie die Entscheidungen zur Edge-to-Cloud-Architektur, die festlegen, wo die Verarbeitung stattfindet und wie die Daten durch das System fließen. Diese Arbeit knüpft direkt an die umfassendere Kompetenz von Incap im Bereich Embedded Systems & Industrial IoT an.

Anwendungssoftware und Visualisierung

Software auf Anwendungsebene – einschließlich Dashboards zur Datenvisualisierung, Digital-Twin-Implementierungen, HMI-Anwendungen sowie Web- oder Mobil-Schnittstellen – wird als Teil des gesamten Softwareumfangs des Produkts entwickelt. Die Software-Ingenieure von Incap arbeiten in allen gängigen Programmiersprachen, die für den Anwendungsbereich relevant sind, und decken bei Bedarf sowohl die Front-End- als auch die Back-End-Entwicklung ab.

Auf die Fertigung abgestimmte Entwicklung

Was die Hardware- und Softwareentwicklung von Incap von der eines reinen Designhauses unterscheidet, ist die permanente Verbindung zur Fertigung. Jede Designentscheidung wird mit Blick auf die Produktion getroffen – nicht nur, weil sie an einem DFM-Gate überprüft wird, sondern weil die Ingenieure, die diese Entscheidungen treffen, direkten Zugang zu Produktionswissen, Prozessdaten und Fertigungsfeedback haben, was ihnen von vornherein bessere Entscheidungen ermöglicht.

Branchen, die wir bedienen