Soft- und Hardware für IoT Fernzugriff auf die Hardware

Beim kommenden Internet der Dinge müssen sich Embedded-Plattformen besonders einfach fernsteuern und fernwarten lassen. Dazu muss die Fernwartungssoftware einiges mitbringen. Gleiches gilt für die Hardware, weshalb diese Plattformen nicht selten auf Intels »Core-U«-Architekturen der vierten Generation basieren, die hohe Grafikleistung mit geringer Leistungsaufnahme verbinden.

Mit Embedded-Hardware auf Basis von Intel-Architekturen wie beispielsweise der vierten Generation der »Core«-Architektur oder der aktuellen »Atom«-Bausteine bietet der taiwanische Hersteller Advantech die Basis für verschiedenste Anwendungen, auch und vor allem auf den Gebieten »Internet of Things« und »Smart Cities«. Mehrere Betriebssysteme und verschiedene Softwarelösungen unterstützen diese Embedded-Platinen und -Module. So stellte Advantech kürzlich die neueste Version von »SUSIAccess« vor, einer Software für die Fernverwaltung von Geräten, die Bestandteil aller Embedded-Produkte des Herstellers ist. Durch die Integration der Active-Management-Technology (AMT) von Intel und des SMS-Gateway-Service von Clickatell soll SUSIAccess eine effiziente Fernverwaltung, -überwachung und -wartung ermöglichen und so helfen, die Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership, TCO) von zuverlässigen, hochverfügbaren Systemen zu reduzieren.

Zuverlässigkeit und Hochverfügbarkeit sind im »Smart City«-Szenario der Zukunft von großer Bedeutung, denn die »intelligenten« Systeme in Anwendungen wie der Kraftwerksautomatisierung oder der digitalen Beschilderung sind oftmals an sehr dezentralen Standorten platziert. Hier schafft die SUSIAccess-Software Abhilfe. Sie erweitert Embedded-Computing-Anwendungen um »intelligente« Fernverwaltungsfunktionen und sorgt damit nicht nur für einen störungsfreien Systembetrieb, sondern senkt auch die Wartungskosten. Mit der Software lässt sich der Status mehrerer Systeme kontinuierlich überwachen. Erkennt das Tool dabei einen Fehlerzustand, kann sie eine Alarmbenachrichtigung per E-Mail oder SMS versenden. Darüber hinaus bietet SUSIAccess weitere Funktionen wie zum Beispiel Systemwiederherstellung (mit Acronis), Systemschutz (mit McAfee) und Remote-KVM (Fernsteuerung von Tastatur, Bildschirm und Maus) für den Schutz und die Wiederherstellung von fehlerhaften Systemen (Bild 1).

Zugriff sogar auf ausgeschaltete Geräte

Durch die Integration der AMTvon Intel in SUSIAccess können Administratoren sogar auch dann auf ihre Systeme zugreifen, wenn diese ausgeschaltet sind oder wenn das Betriebssystem abgestürzt ist. Diese Wiederherstellungsfunktion können reine Softwarelösungen nicht bereitstellen. SUSIAccess umfasst auch Clickatell, einen globalen SMS-Gateway-Service für mehr als 220 Länder, mit dem sich SMS-Alarme an Mobiltelefone über das Internet ohne 3G-Verbindungen senden lassen. So sind Administratoren jederzeit automatisch und verzögerungsfrei über den aktuellen Status ihrer Geräte im Bilde. 
Für Systemintegratoren bietet die Software folgende Vorteile: 

  • Geringere Gesamtbetriebskosten (TCO): zuverlässige Systemverfügbarkeit; verzögerungsfreier Support; geringere Wartungs- und Energiekosten. 
  • Connectivity mit breiter OS-Unterstützung: unterstützt Windows und Linux auf allen Embedded-Produkten von Advantech; freie Auswahl des Betriebssystems auf dem Gerät für die Realisierung »intelligenter« Lösungen. 
  • Service für die schnelle Individualisierung: Mehrwert für das Endprodukt; individualisierbare Logos und Slogans; Funktionsmodulkonfiguration. 

Viel Leistung, wenig Wärme

Für Anwendungen im Bereich des Internets der Dinge ist der Stromverbrauch ein wichtiges Thema. Hier kann die vierte Generation der Core-Architektur punkten, die der Prozessorhersteller Intel erstmals im Juni 2013 vorstellte. Sie bietet deutliche Steigerungen der CPU-Verarbeitung sowie optimierte Grafik- und Sicherheitsfunktionen, zugleich sind diese Core-Prozessoren – einschließlich i7/i5/i3- und Celeron-Prozessoren – nun in einer »U«-Variante (U steht für »Ultrabook« oder auch »Ultra Low Power«) als Ein-Chip-BGA-Chipsatz (Ball Grid Array) verfügbar, der CPU und PCH (Platform Controller Hub) integriert. Nicht zuletzt dadurch sinkt die »Thermal Design Power« (TDP) im Vergleich zu den Core-Prozessoren der dritten Generation deutlich auf 15 W. Weil die neue Plattform auch die verbesserte GT3-Grafik unterstützt, steigt die 3-D-Medien- und -Anzeigeleistung im Vergleich zu den Plattformen der Vorgängergeneration laut Intel um 24%. Durch die stromsparende und flache Konstruktion können Systemintegratoren kompakte Systeme leichter realisieren, ohne sich Gedanken um thermische Probleme machen zu müssen.

Auf Basis dieser Plattform hat Advantech industrietaugliche Embedded-Platinen und -Systeme entwickelt, darunter das COM-Express-Compact-Modul »SOM-6894«, den 3,5-Zoll-SBC (Single Board Computer) »MIO-5271« mit MI/O-Erweiterung, das Thin-Mini-ITX-Motherboard »AIMB-230« und den kompakten, lüfterlosen Embedded-Box-PC »ARK-1550«.

  • COM-Express-Compact-Modul SOM-6894: 

Auf dem mit dem »COM R2.1 Type 6«-Pinout kompatiblen COM-Express-Compact-Modul SOM-6894 kommen die neuen Prozessoren »i7-4650U vPro«, »i5-4300U vPro« und »i3-4010U« sowie der Celeron-Prozessor »2980U« zum Einsatz. Das Modul benötigt gegenüber der Vorgängertechnik etwa 24% weniger Platz und bietet 15% mehr CPU-Leistung und bessere GT3-Grafikperformance. Es unterstützt maximal 16 GByte ungepufferten DDR3L-Speicher mit 1600 MHz in der Non-ECC-Version.

  • 3,5-Zoll-SBC MIO-5271 mit MI/O-Erweiterung: 

146 mm x 102 mm misst der 3,5-Zoll-Singleboard-Computer MIO-5271 und ist mit dem neuen Prozessor »i5-4300U vPro« oder dem Celeron-Prozessor »2980U« ausgestattet. Das kompakte Board (Bild 2) verfügt über eine lüfterlose thermische Lösung und bietet vielfältige I/O-Funktionen für die einfache Systemintegration wie zum Beispiel zwei Mini-PCIe-Schnittstellen, ein SIM- und ein MIOe-Interface für die »intelligente« Erweiterung. Im Vergleich zur Vorgängerversion verfügt der MIO-5271 über eine deutlich höhere Grafik- und Medienleistung. Dank drei unabhängiger Display-Anschlüsse für 48-Bit-LVDS, VGA und HDMI/DP unterstützt das Board auch Multi-Display-Konfigurationen. Seine thermische Konstruktion beschränkt sich auf die Oberseite, dabei leitet ein Kühlkörper oder ein Wärmespreizer die Wärme ab, was gute Kühlergebnisse liefert und den Systementwicklungsprozess vereinfacht.

  • Thin-Mini-ITX Motherboard AIMB-230: 

Basierend auf den neuen Prozessoren »i5-4300U« beziehungsweise »Celeron 2980U« bietet das Thin-Mini-ITX Motherboard AIMB-230 eine recht hohe CPU- und GT3-Medienleistung sowie geringen Stromverbrauch bei 2,5 mm Höhe (Bild 3). Durch das im Vergleich zu standardmäßigen Mini-ITX-Motherboards mit 170 mm x 170 mm kompaktere Design ist das Motherboard mit Gehäusen unter einer Höheneinheit (1 HE) kompatibel.

  • Lüfterloser Embedded-Box-PC ARK-1550: 

Von den neuen Prozessoren »i5 4300U« beziehungsweise »Celeron 2025U« wird der Embedded-Box-PC ARK-1550 angetrieben. Der kompakte, 223 mm x 46,6 mm x 133 mm große Rechner (Bild 4) ist Panel-Mount-fähig und verfügt über diverse I/Os wie zum Beispiel zwei Gigabit-Ethernet-Schnittstellen, 8-Bit-GPIO, zwei USB-3.0- und zwei USB-2.0-Interfaces, drei serielle Ports, zwei Mini-PCIe-Steckplätze, drei unabhängige Display-Anschlüsse (LVDS, VGA und HDMI) sowie einen 2,5-Zoll-Einschub für Wechsellaufwerke. In einem Temperaturbereich von -20 °C bis +60 °C bietet der Box-PC flexible Möglichkeiten für die VESA-, DIN-Schienen- oder Wandbefestigung und soll sich so in viele Applikationen einfach integrieren lassen.

Über den Autor:

Oliver Utesch ist Sales Director EmbCore Central Europe bei Advantech.

Der von Advantech neu vorgestellte lüfterlose Embedded-Box-PC »UTX-3115« vereint einen großen Betriebstemperaturbereich von -20 °C bis +60 °C mit den Intel-Gateway-Lösungen für das Internet der Dinge (IoT).

Die unmittelbar einsetzbare Lösung beinhaltet eine vorintegrierte Software- und Hardwareplattform mit Linux-Betriebssys­tem, Sicherheits- und Verwaltungsfunktionen und soll so die kundenseitige Implementierung von IoT-Produkten vereinfachen. Außerdem ermöglicht sie eine sichere Datenaggregation, -filterung und -analyse von EDGE-Geräten bis zur Cloud über Wi-Fi und/oder sogar 4G-Technologien. Der nur 11,7 cm x 14,2 cm x 3,6 cm große UTX-3115 bietet umfangreiche I/O-Erweiterungsmöglichkeiten und wurde für IoT-Anwendungen wie Fabrikautomatisierung, »intelligente« Gebäude, Logistik, Umgebungsüberwachung etc. entwickelt. Über einen seriellen Anschluss lässt sich das Gerät mit Sensoren oder Steuergeräten zur Datenaggregation verbinden, außerdem verfügt der Box-PC über zwei Gigabit-LAN-, einen USB-3.0- und zwei USB-2.0-Ports. Darüber hinaus bietet er einen miniPCIe-Slot (halbe Baugröße) und einen miniPCIe-Slot (volle Baugröße) mit Unterstützung von Wi-Fi und proprietären 3G/4G-WWAN-Netzwerken.

Auf dem UTX-3115 laufen die vorintegrierten Intel-Gateway-Lösungen für IoT, außerdem sind die IDP2.0-Technologie von Wind River, Mc­Afee-Sicherheitsfunktionen und zahlreiche Konnektivitätsprotokolle, Entwicklertools und Programmierumgebungen enthalten. Dadurch können ältere Infrastrukturen durch lokales Gerätemanagement und einen Datenverbund über ein System übergeordneter Systeme von den Vorteilen des IoT profitieren. So müssen Embedded-System-Entwickler unter anderem keine vorhandene Infrastrukturausrüs­tung und -geräte mehr ersetzen, sie können Daten sicher von EDGE zur Cloud aggregieren, teilen und filtern und sind außerdem in der Lage, sich auf die Erweiterung um neue Mehrwertdienste zu konzentrieren. Der UTX-3115 wird ab dem zweiten Quartal 2014 erhältlich sein.

Die Funktionen des lüfterlosen Embedded-Box-PCs UTX-3115:

  • integrierter Intel-Atom-E3800-Prozessor; niedriger Energieverbrauch, hohe Leistung;
  • unterstützt zwei Gigabit-Ethernet und zwei miniPCIe-Karten für Wi-Fi und 3G/4G-Modul;
  • umfangreiche I/O-Anschlussmöglichkeiten mit einem USB-3.0-, zwei USB-2.0- und einem RS-232/485-Port für die Datenkommunikation;
  • handflächengroß, unterstützt einen großen Temperaturbereich von -20 °C bis +60 °C.