Starke Industrie-Mainboards Mit x86-SoC als Triebwerk

System-on-a-Chip (SoC) auf Basis der verbreiteten x86-Architektur vereinen CPU, GPU und I/O-Controller in einem kompakten Modul. Sie bilden die Grundlage für fortschrittliche Embedded-Computer, die für industrielle und semi-industrielle Anwendungen klare Vorteile liefern.

von Thomas Schrefel, Produktmanager Embedded bei Fortec Elektronik.

Viele industrielle Anwendungen, zum Beispiel in der Automatisierungstechnik oder bei Mensch-Maschine-Schnittstellen (Human Machine Interfaces, HMI) sowie semi-industrielle Applikationen in der Medizin- und Messtechnik oder im Transportwesen benötigen viel Rechenleistung auf engstem Raum. Für Kühlmaßnahmen ist meist wenig Platz. Gleichzeitig müssen einige Applikationen in einem Temperaturbereich von typisch 0 bis +60 °C anstandslos funktionieren.

Hier sind robuste, leistungsstarke und energieeffiziente Embedded-Computer mit kompakten Bauformen gefragt. Single-Board-Computer (SBC) wie der "IB899" von iBase (Vertrieb: Fortec Elektronik) meistern diesen Spagat (Bild oben). Der SBC hat inklusive aller Steckplätze die Größe einer herkömmlichen 3,5-Zoll-Festplatte, sein industrielles Embedded-Mainboard ist 102 mm × 147 mm groß.

Auf einer Fläche von 25 mm × 27 mm vereint sein SoC-Modul Haupt- und Grafikprozessor sowie Chipsatz - und damit bereits einen Großteil der Funktionen der x86-Architektur. Möglich macht dies die Fertigung in 14-nm-Prozesstechnik - ein Meilenstein. Andere Hersteller im Embedded-Bereich verwenden oft noch CPUs mit 28-nm-Technik, was den Footprint der Module deutlich vergrößert.

Die iBase-Plattform IB899 ist derzeit in zwei Varianten verfügbar: als "IB899-370" mit Intels "Pentium N3700"-Prozessor mit mehr Rechenleistung und als "IB899-300" mit sparsamem "Celeron N3000". Der Pentium taktet seine vier Kerne mit 1,6 GHz bis 2,4 GHz und nimmt typisch 4 W auf, seine maximale Verlustleistung (Thermal Design Power, TDP) liegt bei 6 W. Der Celeron hat zwei Kerne, taktet mit bis zu 2,08 GHz und nimmt maximal 4 W auf. Die Energie speist eine Stromversorgung mit einem Spannungsbereich von 12 V bis 24 V ein. Der integrierte I/O-Controller unterstützt alle wichtigen Schnittstellen, zum Beispiel SATA, mSATA sowie 2 × USB 2.0 und 4 × USB 3.0, 2 × Gigabit-LAN, 1 × RS232 und 1 × RS-232/422/485. Zwei Mini-PCIe-Expansion-Slots nehmen eine Full-Size- und eine Half-Size-Erweiterungskarte auf. Somit sind die SBCs recht flexibel für unterschiedlichste Applikationen nutzbar.

Beide Varianten nutzen Intels integrierte Grafikeinheit "HD Graphics 4000". Diese liefert eine Performance, die vielleicht nicht für die neusten 3D-Spiele reicht, aber für anspruchsvolle Grafikanwendungen im industriellen Bereich ausreicht. Dazu zählen grafikintensive Anwendungen wie HMI, bildgebende Verfahren in der Medizintechnik oder auch POS- (Point of Sales) und Kiosk-Applikationen. Als Schnittstellen stehen DVI-D, CRT und 24-bit-Dual-Channel-LVDS zur Verfügung, sodass sich auch hochauflösende Displays und Monitore ansteuern lassen.