Dobrze znane w przemyśle powiedzenie „nigdy nie zmieniaj działającego systemu” wciąż jest obowiązujące. Inżynierowie, którzy zaprojektowali systemy w oparciu o produkty w standardzie COM Express Mini lub Qseven wybrali platformy charakteryzujące się wysoką niezawodnością i mogą stosować oba formaty przez wiele kolejnych lat. Ale który standard jest zalecany w przypadku projektowania nowych systemów? Co projektanci systemów muszą wziąć pod uwagę? Nie ma łatwej odpowiedzi na to pytanie – każdy musi przeanalizować dokładnie rynek, aby podjąć właściwą decyzję. COM Express Mini Format COM Express Mini zatwierdzony przez PICMG w 2012 roku, będący rozwinięciem formatów COM Express Basic i COM Express Compact, nie umożliwiał integracji procesorów rodziny ARM zamiast procesorów rodziny x86. Jednakże formaty Qseven i SMARC zapewniały taką możliwość. Tak więc jeśli docelowe rozwiązania mają wykorzystywać procesory z rodziny ARM, lub też wykorzystują obie architektury procesorów, wówczas z list potencjalnych rozwiązań należy skreślić COM Express Mini – standard COM Express nie obsługuje tej architektury. Nie mniej jednak, standard COM Express zapewnia korzyści, których nie mają inne formaty: jego historia jest najdłuższa – jako wiodący standard modułów format COM Express został wprowadzony w 2003 roku jako ETX Express i zaadoptowany w 2005 roku przez PICMG. Dzięki temu, komputery modułowe wielkości karty kredytowej w standardzie COM Express Mini, na których się skupiamy, są doskonale osadzone w dojrzałym i rozbudowanym ekosystemie COM Express. Dzięki zunifikowanej technologii złącza i znanym zasadom dotyczących projektowania, projektanci mogą ponownie wykorzystać wiele funkcjonalności nawet, jeśli rozkład wyprowadzeń różni się w niektórych obszarach: COM Express Basic i Compact są oferowane z rozkładem wyprowadzeń w standardzie Type 6 oraz – w przypadku serwerów – Type 7. Produkty w standardzie COM Express Mini są oferowane z rozkładem wyprowadzeń Type 10. Niemniej jednak, projektanci mają jeden standard umożliwiający łatwe skalowanie ich produktów na bazie COM Express, począwszy od modułów Mini z procesorami Intel Atom, skończywszy na procesorach Intel Xeon D wykorzystywanych w segmencie serwerów. Jednakże, jeśli tworzone rozwiązania nie muszą być zgodne ze standardem COM Express, wówczas standardy Qseven i SMARC 2.0 wydają się bardziej atrakcyjne. Cóż więc odróżnia Qseven od SMARC 2.0 i odwrotnie? Wielkości różnych modułów wielkości karty kredytowej różnią się nieznacznie. 230 czy 314 pinów? Różnicę pomiędzy Qseven i SMARC 2.0 można łatwo wyjaśnić: patrząc pod kątem złącza – Qseven wykorzystuje 230 pinów, zaś SMARC 2.0 wykorzystuje 314 pinów. Standard SMARC został zoptymalizowany pod kątem zastosowań w rozwiązaniach multimedialnych. Standard Qseven udostępnia zaś większą ilość wejść/wyjść, co jest przydatne w rozwiązaniach wbudowanych i przemysłowych. Wszystkie pozostałe zalety są porównywalne. Dzięki płaskim złączom krawędziowym oba standardy umożliwiają tworzenie cieńszych produktów niż te wykorzystujące moduły COM Express. Różnica w ilości interfejsów pomiędzy Qseven i SMARC 2.0 warunkuje również różnicę w cenie: standard Qseven został zaprojektowany pod kątem prostszych, mniej złożonych produktów, podczas gdy standard SMARC jest przeznaczony dla zaawansowanych rozwiązań wymagających zastosowania komputerów modułowych wielkości karty kredytowej. Generalnie, decyzję warunkuje przeznaczenie projektowanego systemu wbudowanego. Rozumiejąc już różnice pomiędzy SMARC a Qseven, projektant powinien sprawdzić dedykowane interfejsy preferowanego standardu modułu i zadecydować czy spełnia on postawione wymagania czy nie. Interfejsy Qseven w porównaniu do interfejsów SMARC 2.0 Jak wspomniano powyżej, standard Qseven znakomicie spełnia wymagania rozwiązań przemysłowych i wbudowanych. Osiągnięto to poprzez zapewnienie obsługi nawet 2xUSB 3.0, 8x USB 2.0, jak również nawet 4 interfejsów szeregowych lub CAN bus. Dodatkowo, możliwe jest dołączenie nawet dwóch kamer MIPI CSI za pomocą płaskiego złącza foliowego zainstalowanego w module. Internet może zostać dołączony poprzez port Gigabit Ethernet, moduły Qseven mogą sterować nawet trzema niezależnymi urządzeniami wyświetlającymi. Moduły SMARC 2.0 oferują prawie taki sam zestaw funkcji, ale ilość wejść / wyjść została zoptymalizowana pod kątem zastosowań multimedialnych, z przeznaczeniem na takie segmenty rynku jak cyfrowe wyświetlacze reklamowe, automaty sprzedażowe i systemy rozrywki. W porównaniu do Qseven, moduły SMARC obsługują nawet cztery niezależne urządzenia wyświetlające. Wraz z audio w standardzie High Definition Audio obsługiwana jest również magistrala I²S, co jest popularnym rozwiązaniem w wielu przenośnych urządzeniach elektroniki konsumenckiej. W odróżnieniu od modułów Qseven, wejścia kamery są dostępne za pomocą złącza. Unikalną funkcjonalnością dostępną w modułach SMARC 2.0 jest obsługa technologii bezprzewodowych przez sam moduł. Specyfikacja definiuje dedykowany obszar modułu przeznaczony do montażu miniaturowych złącz RF. We wszystkich modułach SMARC 2.0 z funkcjonalnością obsługi technologii bezprzewodowych złącza te znajdują się w tym samym miejscu, co zapewnia pełną wymienialność. Możliwość dołączenia urządzeń logicznych, takich jak WLAN i Bluetooth, została zrealizowana modularnie, zgodnie ze specyfikacją interfejsu M.2 1216. Umożliwia to użycie szerokiego zakresu protokołów radiowych, dzięki czemu użytkownik końcowy zyskuje wysoce elastyczne możliwości dostosowania modułu do własnych wymagań. Dostępne złącza wejścia/wyjścia dla COM Express Mini, Qseven 2.1 i SMARC 2.0 Główną różnicą pomiędzy Qseven i SMARC 2.0 jest ilość interfejsów, które definiują obszary zastosowań w kierunku bardziej wbudowanych rozwiązań w przypadku Qseven i rozwiązań optymalizowanych pod kątem multimediów dla SMARC 2.0. Dodatkowo, moduły SMARC 2.0 obsługują również 2x Gigabit Ethernet, co jest szczególną zaletą w przypadku zastosowań wymagających dostępu do sieci, ponieważ umożliwia wykorzystanie dwóch niezależnych sieci, w których aspekty związane z warstwą logiczną I bezpieczeństwem są w pełni odseparowane. Możliwe jest również wykorzystanie linii oszczędzającej kable, a nawet topologii pierścienia redundantnego. Tak więc, jeżeli konieczne jest np. zaprojektowanie szybkiej bramki udostępniającej treści multimedialne w pociągach, autobusach i samolotach, przy zastosowaniu modułu SMARC uzyskuje się wszystkie wymagane komponenty dostępne w pojedynczym module wielkości karty kredytowej. Wniosek Identyfikacja optymalnego formatu komputera modułowego wielkości karty kredytowej jest głównym krokiem w procesie projektowania wszystkich nowych, wzmocnionych urządzeń dołączanych do internetu, systemów stosowanych w samochodach, urządzeń Internetu rzeczy i bram sieciowych, jak również szerokiego zakresu urządzeń – począwszy od urządzeń typu „cienki klient”, aż po serwery brzegowe i serwery rozwiązań sieciowych. Wszystkie trzy najnowsze standardy definiujące komputery modułowe wielkości karty kredytowej charakteryzują się różnymi funkcjonalnościami – dzięki temu można zdecydować, która z nich jest najbardziej optymalną dla projektowanego rozwiązania. Równie ważny jest wybór właściwego dostawcy. Warto rozpocząć współpracę z takim dostawcą, który wyjaśni, w jaki sposób najprościej najbardziej efektywnie wykorzystywać możliwości tych modułów wbudowanych. Jednym z wyznaczników powinien być fakt, że dany dostawca posiada w ofercie komputery modułowe we wszystkich formatach, nie tylko wybrane. Zapewni to lepszy dostęp do usług doradczych, jak również więcej możliwości przejścia z jednego formatu na inny. Należy również zwrócić uwagę na zagadnienia związane z BSP i oprogramowaniem typu „firmware” i „middleware” ponieważ nabierają one coraz większego znaczenia w świecie urządzeń dołączonych do internetu. Nie oznacza to jednak, że dostawca powinien uzupełniać swoją ofertę oferując wszystkie elementy systemu, nie ma możliwości, aby całkowicie zaspokoić potrzeby klienta. Ważniejsze jest, aby mieć dokładne informacje odnośnie tego, co jest oferowane na poziomie płyty i samego modułu. Przykładowo – czy sterownik zarządzający płytą jest rozwiązaniem autorskim, zastrzeżonym? Jeśli tak, należy zachować ostrożność, ponieważ może się okazać, że zastosowanie takiego rozwiązania to ślepy zaułek, z którego trudno będzie się wycofać. Lepszym rozwiązaniem jest wykorzystanie otwartych, nie zastrzeżonych API, ponieważ stosowanie otwartych i standardowych rozwiązań ma fundamentalne znaczenie dla najbardziej efektywnego i prostego ponownego użycia dostępnych już rozwiązań inżynierskich. Należy również się upewnić, czy oferowane wsparcie techniczne obejmuje zarówno procesory rodziny ARM, jak i x86 – lepiej jest pracować z jednym inżynierem, który ma wiedzę na temat obu tych architektur zamiast pracować z dwoma inżynierami, którzy zajmują się dwoma różnymi liniami produktów. Wymaga to również korzystania ze zunifikowanych API. Ostatnim krokiem powinno być sprawdzenie dokumentacji. Lepiej jest mieć większą ilość stron z dokumentami niż polegać jedynie na minimalnej ilości informacji. Należy sprawdzić możliwości wykorzystania lokalnych firm produkcyjnych zlokalizowanych blisko siedziby firmy lub blisko lokalizacji klienta. Umożliwi to firmie lub klientowi nie tylko lokalne dokonywanie zakupów, ale również może pomóc w ominięciu potencjalnych rządowych restrykcji handlowych. Dostawcy płyt, nie posiadający własnych fabryk i korzystający z usług produkcyjnych innych firm, tacy jak cognatec wraz ze swoimi firmami zależnymi na całym świecie zapewniają kompleksową obsługę i spełniają wszystkie wymagania i warunki opisane powyżej. Kontakt: congatec AG Christian Eder Telefon: +49-991-2700-0 www.congatec.com