Es muss nicht immer x86 sein

RISC-Module geben Gas

ARM und QorIQ basierte Embedded-Baugruppen profitieren von den aktuellen Fortschritten im Halbleiter- und Software-Bereich und erschließen sich so neue Einsatzmöglichkeiten. Je nach Anbieter wird allerdings eine andere Modul-Strategie gefahren.

Waren modulare Embedded-Baugruppen auf Basis von RISC-Prozessoren bislang hauptsächlich für Applikationen mit Low-Power- oder Low-Cost-Anforderungen im Einsatz, eröffnen sich ihnen jetzt neue Chancen: Durch Microsofts künftigen Windows-8-Support nähern sich leistungsstarke ARM-Module klassischen x86-Einsatzfeldern an und die QorIQ-Architektur kann dank gesteigert Core-Anzahl und Rechenleistung ebenfalls neue Aufgaben adressieren.

Allerdings bleibt eine Besonderheit der RISC-Welt erhalten, die einen erheblichen Unterschied zur x86-Branche ausmacht: Die Schnittstellenvielfalt der RISC-Chips, da die Halbleiterhersteller ihre Bausteine meist stark auf einen Anwendungsbereich hin optimieren.

Damit ist es für die Baugruppenanbieter schwer einen Modul-Standard zu entwickeln: Entweder man führt alle Signale vom Chip auf die Modulstecker und ist damit zu nichts kompatibel oder man konzentriert sich auf einen gemeinsamen Nenner und lässt damit viel I/O-Potenzial der Bausteine ungenutzt. Im Vergleich dazu hat es die x86-Welt einfacher: Eine x86-Baugruppe ist im Prinzip immer ein PC und nicht diesem Standard entsprechende I/Os werden über den Bus angekoppelt.

RISC-Module geben Gas

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Die Anbieter von RISC-Modulen fahren deshalb sehr unterschiedliche Strategien, um der Heterogenität der RISC-Bausteine Herr zu werden. So setzt TQ beispielsweise auf das Konzept »alle Schnittstellen des Chips herausführen und die Modulfläche minimieren«. Damit holt das Unternehmen das Maximum aus dem jeweiligen Baustein, die Module sind aber nicht untereinander kompatibel.

Was das im Einzelnen bedeutet veranschaulicht das Minimodul (26 mm x 40 mm) »TQMa28«: Es basiert auf dem i.MX28 (i.MX283 bzw. i.MX287) und bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Rechen- und Grafikleistung. Die Grundlage dafür liefert der ARM926-Core mit einer Taktung von bis zu 450 MHz. Das Modul eignet sich damit für Smart Metering sowie einfache Visualisierungs- und Steuerungsaufgaben. Alle funktionalen Pins des Prozessors sind auf die Modul-Steckverbinder (2 x 80 Pins) herausgeführt. Damit stehen dem Anwender zahlreiche I/Os zur Verfügung: Bis zu 2 x Ethernet (L2 Switch), bis zu 2 x CAN 2.0B, bis zu 5 x UART, USB 2.0 Full-Speed Host, USB High-Speed On-The-Go, SDIO/MMC, 1-Wire, bis zu 2 x I2C, bis zu 2 x I2S, bis zu 2 x SPI, GPIO, bis zu 8 x 12-Bit ADC Kanäle (1 x High Speed), bis zu 8 x PWM und ein 24-Bit-TFT-Interface. Als Betriebssystem stehen Linux 2.6 und Windows CE 6.0 bereit. Die typische Leistungsaufnahme liegt bei unter 1 W.

Wichtig für Module ohne Standard-Pin-Out sind die vom Hersteller gebotenen Evaluierungs-Boards. Hier bietet TQ mit »STKDT070-AA« sogar eine Starter-Kit mit 7-Zoll-Touch-Display (WVGA 800x480), Touchpen und Kabelsatz an. Mit den aufeinander abgestimmten Komponenten kann sofort mit der Entwicklung grafischer Interfaces begonnen werden. Für die Entwicklung eigener Hardware können die geprüften und qualifizierten Schaltungsteile des Starter-Kits in eigene Designs übernommen werden.

1. Teil: RISC-Module geben Gas
2. Teil: Doppelstrategie: CPU-abhägige und CPU-neutrale Standards
3. Teil: Doppelstrategie: RISC-Standard und x86/RISC-Konzept
4. Teil: QorIQ für COM Express
5. Teil: QorIQ für AMC
6. Teil: Multimedial mit Touch
7. Teil: IP-Spezialist

Weiterführende Links:

• Langzeitverfügbarkeit bis 2015: 855er statt 855er
• Entwickler-Kit auf Intel-Atom-Basis: M2M für Smart Services
• Skalierbar, flexibel und langzeitverfügbar: Phytec startet dritte Modul-Familie