PICMG entwickelt Designguide für Baseboards COM-Express-Trends 2008

Der vor zwei Jahren offiziell verabschiedete COM-Express-Standard der PICMG wird 2008 erweiterte Spezifikationen bekommen, beispielsweise soll die von der COM Industrial Group (COM-IG) veröffentlichte »COM Express Extension« zum Standard werden. Zunächst wird das neu gegründete PICMGSubkomitee jedoch einen »COM Express Baseboard Design Guide« entwickeln.

PICMG entwickelt Designguide für Baseboards

Der vor zwei Jahren offiziell verabschiedete COM-Express-Standard der PICMG wird 2008 erweiterte Spezifikationen bekommen, beispielsweise soll die von der COM Industrial Group (COM-IG) veröffentlichte »COM Express Extension« zum Standard werden. Zunächst wird das neu gegründete PICMGSubkomitee jedoch einen »COM Express Baseboard Design Guide« entwickeln.

Mit dem »COM Express Baseboard Design Guide« will die PICMG die wichtigsten Designregeln für ein optimales Computersystem auf Basis des »Computer-On-Module«-Standards »COM Express« (Bild 1) festlegen. Bei konsequenter Anwendung hilft der Designguide, Entwicklungsfehler zu vermeiden und damit die Markteinführung erheblich zu beschleunigen. Das ist die wichtigste Botschaft für den Entwickler: Er bekommt von Vorschlägen für »Layer Stacks« und »Routing-Guidelines « bis hin zu dedizierten Schaltungen alles optimal zusammengestellt, was er zum Aufbau eines COMExpress- Baseboards braucht – inklusive umfassender Blockschaltbilder.

15 Computer-on-Module- Anbieter validieren dieses hilfreiche Instrument: Zusammen mit Kontron wirken Aaeon, Adlink, Advantech, Congatec, Continuous Computing, Curtiss Wright, Diversified Technology, Foxconn, IEI, NMS, Nokia Siemens Networks, PICMG Japan, RadiSys, Trenton Technology und VIA im PICMG-COMExpress- Subkomitee mit. Kein Buch für Computerelektronik wird jemals eine solch stattliche Anzahl an Lektoren haben. Einer der beiden Draft-Editoren ist Stefan Milnor von Kontron, der auch Draft-Editor der COM-Express-Spezifikation war und sich seit vielen Jahren mit Computer-On-Modules sowie dem Verfassen von technischen Spezifikationen befasst. Zur embedded world 2008, die vom 26. bis 28. Februar in Nürnberg stattfinden wird, soll der Baseboard- Designguide veröffentlicht werden.

Basieren wird der PICMG-Designguide auf dem umfassenden »Designguide COM Express Extension« der COMIG, der bereits seit 2004 für Kunden-Schulungen bei Kontron im Einsatz ist und eine Variante des »Designguide für ETX 3.0« darstellt, welcher wiederum sogar schon seit 2001 existiert. Darüber hinaus wird der »PnP Designguide « ebenfalls in den ersten Entwurf einfließen. Liegen die beiden Dokumente nebeneinander, sind erstaunlich wenige Unterschiede erkennbar. Darüber hinaus sind im aktuell 103 Seiten langen COM-Express-Extension-Designguide der COM-IG bereits alle wichtigen Themen abgehandelt, denn zu jedem I/O der COM-Express-Spezifikation gibt es hier die passenden Schaltbilder.

Schwerpunkte beider Guides sind die I/O-Definitionen sowie das Power-Sequencing. So weisen beide Dokumente beispielsweise darauf hin, dass ein Zerodelay- Buffer für PCIe auf dem Baseboard vorzusehen ist oder geben vor, wie ein »Wake-on-LAN Regulator«in das Baseboard-Design integriert werden soll.

Eine interessante Selbstverpflichtung, die sich aus dem Designguide ergeben kann, ist die weitere Unterstützung von Legacy-Schnittstellen via BIOS-Support von »LPC SUPER I/O Chips«, wie von der COM Express Extension vorgeschlagen und auch im PnPDesignguide enthalten. Dies ist unter anderem wegen der seriellen Schnittstellen besonders interessant, die in vielen industriellen Applikationen noch weit verbreitet sind. Da der LPC-Bus (Low Pin Count) gemäß »PICMG COM.0«- Spezifikation auf den Pins B3 bis B10 und A50 ausgeführt wird, ist die Zusage der CEE, »LPC SUPER I/O« grundsätzlich zu unterstützen, im Grunde ein Add-On für den LPC-Bus, welcher Standard der PICMG-COM.0-Spezifikation ist. Der BIOS-Support für LPC-Super-I/O-Chips ist dabei nicht auf spezielle FPGAs bzw. PLDs begrenzt. Konkrete Designbeispiele finden sich im COM-Express-Extension- Designguide.

Neben den fortwährenden Bemühungen zur weiteren Standardisierung des PICGM-Standards »COM Express« ist Kontron mit »nanoETXexpress« schon einen oder gar mehrere Schritte weiter: Drei Jahre nach dem Launch der ETXexpress-Spezifikation, die als »COM Express« zum PICMG-Standard (COM.0) wurde, hat Kontron eine neue Footprint-Variante dieses Computer-On-Module-Standards definiert. Die »nanoETXexpress«-Spezifikation steht für extrem Strom sparende COMs auf x86-Basis mit mittlerer bis hoher CPU-Performance auf einem nur 55 mm x 84 mm großen Footprint. Dies entspricht 39% der Fläche von COM-Express-konformen ETXexpress-Modulen (125 mm x 95 mm) und 51% der Fläche von »microETXexpress«-Modulen (95 mm x 95 mm). Der neue COM-Formfaktor folgt dem PICMG-COM-Express-Standard und ist vollständig kompatibel zum COM.0-Type-1-Steckverbinder. Platzierung und Belegung der Pin-Outs sind ebenfalls zu 100% COM.0-konform. nanoETXexpress ist laut Hersteller der momentan kleinstmögliche Formfaktor für COMs auf PCIe-Basis. Zu den zahlreichen neuen Applikationen, die von der nano-Baugröße profitieren, zählen Handhelds für Medical genauso wie kleine mobile Datensysteme sowie völlig neue Applikationen, die bisher aufgrund von Größenbeschränkungen nicht möglich waren. Die nanoETXexpress-Spezifikation definiert einen interessanten Footprint für zukünftige Applikationen, insbesondere im Hinblick auf die kommenden Prozessor- und System-on-Chip-Technologien mit Fertigungsverfahren von 45 nm und darunter.

10/100-Ethernet versus Gigabit-Ethernet

Das Layout des Baseboards lässt sich durch den Einsatz geeigneter Transformer für 10/100/1000-GBit-LAN universell auslegen. Ohne Gigabit- Ethernet brauchen die Modul-Pins »GBE_MDI1±«, »GBE_MDIO2±« und »GBE_MDIO3±« nicht beschaltet zu werden.

Aber auch ganz elementare Entwicklungsgrundsätze sind dort zu finden: So sollten zum Beispiel Entkopplungs- Kondensatoren für PCIe in der Nähe der Antriebseinheiten sitzen (Bild 2). Bei COM-Express- Baseboards müssen die Kondensatoren auf der »TX+«- und »TX-«-Leitung des Baseboards liegen. Sitzt ein PCIe- Device direkt auf dem Baseboard, sind auch diese Kondensatoren direkt auf den »TX+«- und »TX-«-Leitungen des PCIe-Devices zu positionieren. Wird ein PCIe-Slot eindesigned, entfallen die PCIe-Kondensatoren (für das PCIe-Device), da PCIe-Karten selbst Kondensatoren aufweisen.