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Sponsored content by congatec AG
Intel Atom, Celeron und Pentium Prozessoren (Apollo Lake) gibt es von congatec in allen drei kreditkartengro├čen Modulen: SMARC 2.0, Qseven und COM Express Mini sowie auf COM Express Compact Modulen.

Kreditkartengro├če Computer-on-Module, welcher Formfaktor passt am besten?

Mit der Verf├╝gbarkeit neuer x86er Prozessoren wie den Intel Atom C3000 Prozessoren und neuen Computer-on-Module Spezifikation fragen sich viele Embedded Systeme Entwickler: Welche Formfaktoren soll ich nutzen?
Zuerst einmal zur Beruhigung: das bekannte Industrie Mantra ÔÇ×Never change a running systemÔÇť gilt auch weiterhin. Entwickler, die ihre Systeme auf der Basis von COM Express Mini oder Qseven entworfen haben, haben sich f├╝r eine zuverl├Ąssige Plattform entschieden und k├Ânnen auch in den kommenden Jahren mit beiden Formfaktoren arbeiten. Aber welche Empfehlung gibt es f├╝r neue Systemdesigns? Was sollten die Systemdesigner hier beachten? Es gibt keine einfache Antwort auf diese Frage und man braucht einen gewissen Einblick in den Markt, um eine gute Entscheidung zu treffen. COM Express Mini Beim COM Express Mini Formfaktor, der 2012 von der PICMG als Derivat der COM Express Basic und COM Express Compact Formfaktoren ratifiziert wurde, sah man bislang nicht die Notwendigkeit, ARM-Prozessoren zu integrieren, sondern blieb innerhalb des x86-├ľkosystems. Anders hingegen bei Qseven und SMARC. Wenn Sie also ARM-basierte Designs oder Designs anwenden, die beide Prozessorarchitekturen enthalten sollen, dann k├Ânnen Sie COM Express Mini aus Ihrer Auswahlliste zu streichen, da COM Express diese Architektur nicht unterst├╝tzt. Auf der anderen Seite bietet COM Express aber auch Vorteile, die kein anderer Modul Formfaktor bieten kann: als f├╝hrender Modulstandard verf├╝gt er ├╝ber die l├Ąngsten Wurzeln, da COM Express bereits 2003 als ETX Express eingef├╝hrt und 2005 von der PICMG ├╝bernommen wurde. Folglich ist das kreditkartengro├če COM Express Mini Modul, auf das wir uns konzentrieren wollen, in das seit langem etablierte und umfassende COM Express ├ľkosystem eingebettet. Dank einheitlicher Verbindungstechnologie und Konstruktionsleitf├Ąden k├Ânnen Entwickler viele Funktionen wiederverwenden, auch wenn sich die Pin-Outs der Modulgr├Â├čen in einigen Bereichen unterscheiden: COM Express Basic und Compact werden mit Pin-Out Typ 6 ÔÇô und ganz neu jetzt auch mit Typ 7 f├╝r Server angeboten; und COM Express Mini wird mit COM Express Type 10 Pin-Out angeboten. Dennoch haben die Entwickler einen Standard, den sie nutzen k├Ânnen, um ihre Designs auf Basis von COM Express zu skalieren, von Mini-Modulen mit Intel Atom Prozessoren bis hin zu Intel Xeon D Prozessoren f├╝r das Server-Segment. Aber wenn Ihre Designs nicht mit weiteren COM-Express-Designs in Verbindung stehen, dann erscheinen Qseven und SMARC 2.0 noch attraktiver. Was unterscheidet Qseven von SMARC 2.0 also und umgekehrt? Die Footprints der verschiedenen Module in Kreditkartengr├Â├če unterscheiden sich nur leicht. 230 oder 314 Pins? Der Unterschied zwischen Qseven und SMARC l├Ąsst sich ganz einfach erkl├Ąren: Auf der Steckerseite bietet Qseven 230 Pins und SMARC 314 Pins. SMARC ist eher auf leistungsf├Ąhige Multimedia-Anwendungen ausgerichtet, w├Ąhrend Qseven mehr I/Os anbietet, die in tief eingebetteten und industriellen Applikationen gefordert sind. Alle weiteren Vorteile sind vergleichbar. Beide Standards erm├Âglichen aufgrund ihrer Flachsteckverbindungen eine schlankere Konstruktion im Vergleich zu COM Express. Der Unterschied in der Interface-Anzahl zwischen Qseven und SMARC 2.0 ist auch so etwas wie ein Preisindikator f├╝r kreditkartengro├če Design: Qseven ist f├╝r weniger komplexe Designs entwickelt und SMARC f├╝r die High End Applikationen. Generell h├Ąngt jede Entscheidung also davon ab, was die Aufgabe des Embedded Systems werden soll. Nachdem dieser grundlegende Unterschied zwischen SMARC und Qseven klargestellt ist, k├Ânnen wir uns nun die dedizierten Interfaces der bevorzugten Modulkategorie anschauen und dann entscheiden, ob sie passt oder nicht. Qseven Interfaces vs. SMARC 2.0 Interfaces Wie bereits erw├Ąhnt, ist Qseven ideal f├╝r industrielle und tief eingebettete Designs. F├╝r diese bietet es hervorragende industrielle Peripherieunterst├╝tzung ├╝ber bis zu 2x USB 3.0, 8x USB 2.0 sowie bis zu 4x serielle Interfaces oder CAN Bus. Zus├Ątzlich k├Ânnen bis zu zwei MIPI CSI Kameras ├╝ber einen Flachfolienstecker am Modul angeschlossen werden. F├╝r die Internet-Konnektivit├Ąt verf├╝gt es ├╝ber einen Gigabit-Ethernet-Port und f├╝r den Display Support k├Ânnen Qseven-Module mit bis zu drei unabh├Ąngigen Displays aufwarten. SMARC 2.0-Module bieten nahezu das gleiche Feature-Set, aber gewichten die I/O Anzahl mehr in Richtung Multimedia-Anwendung f├╝r M├Ąrkte wie Digital Signage, Vending und Infotainment. Im Vergleich zu Qseven unterst├╝tzt SMARC bis zu vier unabh├Ąngige Displays. Au├čerdem wird Audio parallel um High Definition Audio und I┬▓S erweitert, was bei vielen mobilen Consumer-Devices ├╝blich ist. Im Gegensatz zu Qseven werden zudem auch Kameraeing├Ąnge ├╝ber den Konnektor ausgef├╝hrt. Ein besonderes Feature von SMARC 2.0 ist die Unterst├╝tzung drahtloser Technologien auf dem Modul selbst. F├╝r diese Aufgabe hat die Spezifikation einen speziellen Bereich auf dem Modul reserviert, der f├╝r die Platzierung von Mini-HF-Steckverbindern vorgesehen ist. Alle SMARC 2.0-Module mit Wireless-Funktionalit├Ąt haben diese Anschl├╝sse an der gleichen Position, um eine gleichm├Ą├čige Austauschbarkeit zu gew├Ąhrleisten. Idealerweise ist die Konnektivit├Ąt f├╝r Logikger├Ąte wie WLAN und Bluetooth in einer modularen Weise und in Einklang mit der M.2 1216 Interface-Spezifikation integriert. Dies erm├Âglicht eine breite Auswahl an Funkprotokollen, was wiederum Anpassungen an Applikationen des Anwenders sehr flexibel macht. Native I/Os der Steckverbinder f├╝r COM Express Mini, Qseven 2.1 und SMARC 2.0 Der wesentliche Unterschied zwischen Qseven und SMARC 2.0 ist die Anzahl der Schnittstellen, die die Anwendungsbereiche in tiefere eingebettete Anwendungen f├╝r Qseven und mehr Multimedia-fokussierte Designs f├╝r SMARC 2.0 aufteilt. Dar├╝ber hinaus unterst├╝tzt SMARC 2.0 auch 2x Gigabit Ethernet, was ein besonderer Vorteil f├╝r IoT angebundene Applikationen ist, da es zwei unabh├Ąngige Netzwerke erm├Âglicht, bei denen die Logik- und Sicherheitsaspekte vollst├Ąndig getrennt sind. Zudem kann man auch kabelsparende Linien- und sogar redundante Ring-Topologien mit diesem doppelten Ethernet umsetzen. Denken Sie zum Beispiel an ein leistungsstarkes Infotainment- und Streaming-Gateway in Z├╝gen, Bussen und Flugzeugen: , Sie erhalten mit SMARC alle ben├Âtigten Funktionen auf einem einzigen Modul im Kreditkartenformat. Fazit Die Ermittlung des besten kreditkartengro├čen Formfaktors ist ein wichtiger Schritt im Evaluierungsprozess ÔÇô ganz gleich was man entwickelt. Seien es robuste Mobile Devices, In-Vehicle Systeme, IoT-Appliances und Gateways oder auch Thin Clients sowie besonders kleine Edge- und Cloud-Server. Alle drei kreditkartengro├čen Modulstandards bieten ihre eigenen, entscheidenden Vorteile. Jetzt k├Ânnen Sie entscheiden, welcher Vorteil f├╝r Ihr Design am besten geeignet ist. Mindestens genauso wichtig ist aber auch die Wahl des richtigen Modulherstellers. Hier lohnt es sich darauf zu schauen, dass man Hersteller w├Ąhlt, die auf effiziente Integrationsprozesse setzen. Sie machen es einem n├Ąmlich besonders einfach Embedded Module zu verwenden. . Ein Indikator daf├╝r ist, dass sie nicht in der Regel nicht nur einige, sondern alle Formfaktoren anbieten. Dies garantiert Ihnen auch eine bessere Beratung. Zudem haben Sie die M├Âglichkeit, bei einem einzigen Hersteller von einem zum anderen Formfaktor zu wechseln. Richten Sie Ihren Blick aber auch auf die BSPs, die Firmware und die Communication Middleware, da sie in der vernetzten Welt immer wichtiger werden. Das bedeutet jedoch nicht, dass die Hersteller ihr Angebot um eine komplette Cloud f├╝r das System erg├Ąnzt haben sollten, denn diese wird sowieso nie die Bed├╝rfnisse eines Kunden vollst├Ąndig erf├╝llen k├Ânnen. Es ist folglich wichtiger, einen genaueren Blick auf das zu werfen, was auf Board- und Modulebene selbst angeboten wird. Ist beispielsweise der Board-Management-Controller propriet├Ąr? Dann laufen Sie Gefahr, dass dieser in eine Sackgasse f├╝hrt. Es ist deshalb besser, auf offene, nicht-propriet├Ąre APIs zu setzen, denn Offenheit und Standards sind das Fundament f├╝r die effizienteste und einfachste Wiederverwertung bestehender Entwicklerleistungen. Pr├╝fen Sie auch, dass Integrationsunterst├╝tzung f├╝r ARM und x86 aus einer Hand angeboten wird, weil es besser ist, einen Entwickler zu bekommen, der beide Architekturen f├╝r eine einheitliche Produktfamilie unterst├╝tzt, anstelle von zwei verschiedenen Entwicklern betreut zu werden, die zwei verschiedene Prozessorarchitekturen unterst├╝tzen. Dies erfordert auch einheitliche APIs. ├ťberpr├╝fen Sie schlie├člich auch die Dokumentation. Es ist besser, viele Seiten an Dokumentation zu erhalten als das absolute Minimum. Und ÔÇô wo auch immer Sie oder Ihr Kunde sitzt ÔÇô denken Sie daran, auf lokale Fertigungskapazit├Ąten zu achten. Dies wird es Ihnen oder Ihrem Kunden nicht nur erm├Âglichen, lokal einzukaufen, sondern kann auch vor potenziellen Regierungshandelsbeschr├Ąnkungen sch├╝tzen. Fabless Board-Level-Anbieter wie congatec mit Tochtergesellschaften auf der ganzen Welt k├Ânnen Ihnen all diese Vorteile bieten. Leserkontakt: congatec AG Christian Eder Telefon: +49-991-2700-0 www.congatec.com
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2019.02.15 09:57 V12.1.1-1