Embedded-Computer Welches Board-Format ist das Richtige?

Bei der Auswahl des richtigen Formfaktors für ein Embedded-Computer-Design kommen viele Einflussfaktoren zusammen. Dabei gibt es nicht den einen direkten Weg oder die einzig mögliche Entscheidung. Vielmehr wird es um das Abwägen von Kompromissen gehen. Damit hier alle Aspekte berücksichtigt werden, müssen die richtigen Fragen gestellt werden.

Embedded-Systeme sind prinzipbedingt vielfältig und allgegenwärtig. Sie steuern Fertigungsstraßen und Schienenfahrzeuge, ermöglichen in der Medizin hochauflösende Bilddarstellungen oder stecken in den Entertainment-Systemen unserer Autos. Dennoch sind das nur wenige Beispiele dafür, wie Computersysteme sämtliche Aspekte unseres heutigen Lebens durchdringen. Die Systementwickler sind gefordert, alle designrelevanten technischen und strategischen Optionen auszuloten und schließlich jene Bauform zu finden, die Struktur und Funktion des Systems am besten unterstützt. Um zu dieser idealen Bauform zu kommen, müssen die richtigen Fragen gestellt (Bild 1) und Prioritäten für das Design festgelegt werden. Für diesen Prozess gibt es nicht den einen, geradlinigen Weg, sondern es wird immer um eine Abwägung zwischen Preis, Leistung, Innovationsgrad und Wettbewerbsfähigkeit gehen.

In die Design-Entscheidungen gehen technische und strategische Aspekte ein, die sich gegenseitig beeinflussen. Technische Faktoren sind beispielsweise die CPU-Leistungsfähigkeit und die Schnittstellen-Ausstattung, während zu den strategischen Faktoren die Entwicklungszeit, einmalige und wiederkehrende Kosten sowie die Upgrade-Optionen gehören. Eine sorgfältige Evaluierung dieser Aspekte und entscheidende Fragestellungen erlauben das Einkreisen des passenden Formats für die anstehende Aufgabe. Computermodule und Single-Board-Computer mögen in ihren Fähigkeiten ähnlich sein, doch die Designabläufe unterscheiden sich stark. Die Entscheidung zwischen beiden Formaten ist langfristig von großer Tragweite, denn sie bindet die Lösung auf lange Sicht an das gewählte Format und dessen Produktlebenszyklus.

PC/104-Systeme

PC/104-SBCs werden gestapelt wie Bausteine und ergeben eine höchst modulare Lösung ohne Backplane. Die Boards eignen sich in der Regel für Designs mit bis zu 25 W, was einen höheren thermischen Auslegungspunkt für Systeme mit mehr Leistung ergibt. Da es sich um standardisierte Komponenten handelt, können die Entwickler Boards verschiedener Anbieter einsetzen. Dies kommt der Flexibilität zugute und macht die Beschaffung einfacher. Ein Baseboard wird nicht benötigt. Stattdessen reichen ein Netzteil und ein Kabelsatz. I/O-Steckverbinder lassen sich an allen vier Kanten der Leiterplatten (oben und unten) platzieren (Bild 1). Die Schnittstellen-Bestückung ist nicht festgelegt, doch in der Regel werden die Interfaces der CPU bzw. des Chipsatzes an Pfostensteckverbindern, standardmäßigen PC-Steckverbindern oder speziellen High-Density-Steckverbindern herausgeführt. Designer müssen hier nach Zeit, Kosten und Know-how entscheiden: Verzögert sich die Markteinführungszeit durch die Entwicklung eines Baseboard? Kann man sich ausreichend sicher sein, dass das technische Know-how zum schnellen und kosteneffektiven Perfektionieren eines Baseboard ausreicht? Verträgt die Applikation ein Design mit zwei Leiterplatten? Wenn diese Überlegungen der Verwendung eines Baseboard entgegenstehen, ist PC/104 eine effektive Lösung.