Prozessoren Welcher Prozessor ist der Richtige für mein IoT-Projekt?

Computermodule bieten große Freiheitsgrade hinsichtlich der Integraton von Prozessoren.
Computermodule bieten große Freiheitsgrade hinsichtlich der Integraton von Prozessoren.

Computermodule eröffnen weite Freiheitsgrade hinsichtlich der Prozessorwahl. Auf ein und dasselbe Baseboard können Module mit verschiedenen Prozessorleistungsklassen gesteckt werden. Der Entwickler hat die Qual der Wahl.

Für das Internet der Dinge (IoT) und Industrie 4.0 wird Edge Computing immer wichtiger. Standard-Computer-on-Modules (COM) und Single-Board-Computer (SBC) mit Edge- bzw. Fog-Technologien sorgen neben Motherboards und Systemen dafür, dass Rechenleistung effizient, schnell und flexibel verfügbar ist. Die Wahl des passenden Prozessors für die jeweilige Anwendung ist für den Erfolg des IoT-Projekts ausschlaggebend.

Kontron bietet ein breites Spektrum für IoT/Embedded Computing. Das bietet die Möglichkeit, Rechenleistung entsprechend des Applikationsbedarfs bei der Steuerung, Visualisierung und Konnektivität anzupassen. Dafür stehen mehrere Kategorien zur Auswahl: Module in den Formaten COM Express und Qseven mit x86-Architekturen von Intel und AMD, sowie Qseven- und kompakte SMARC-2.0-Module für Low-End-Bereiche mit Intel Atom und Arm-Prozessoren von NXP für stromsparende Anwendungen.

Mehr Leistung mit weniger Strom

Das Modul SMARC-sAMX8X basiert auf dem NXP i.MX8X mit Arm Cortex-A35. Es eignet sich vor allem für den Einsatz in vernetzten Endgeräten in Anwendungen wie der industriellen Automatisierung, Industriesteuerungen, Robotertechnik und HMI. Die verbauten Dual- oder QuadCore NXP i.MX8X-Prozessoren sind eine Weiterentwicklung der i.MX6-Familie für den industriellen Temperaturbereich von -40°C bis +85°C mit skalierbarer Leistung. Bis zu drei Displays können gleichzeitig angesteuert werden. Mehrere Optionen für Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen gewährleisten eine umfassende System-Konnektivität.

Für kompakte Anwendungen mit geringem Stromverbrauch

SMARC-sAMX7 Module mit ihren hochintegrierten NXP i.MX7-Prozessoren mit Arm Cortex-A7 sind für Anwendungen geeignet, bei denen es auf geringen Stromverbrauch ankommt. Sie benötigen im Vergleich zu i.MX6-Prozessoren rund ein Drittel weniger Strom. Das erweist sich vor allem bei mobilen, batteriebetriebenen Geräten oder in Edge-Routern und -Gateways als Vorteil. Die Single- oder Dual-Core-Prozessoren der i.MX7-Familie lassen sich unabhängig voneinander steuern und ermöglichen eine flexible Energieversorgung.

Hoch skalierbare Ultra-Low-Power-Module

Das Ultra-Low-Power-Modul SMARC-sAMX6i ist für ein erweitertes Leistungsspektrum ausgelegt. Es basiert auf der NXP i.MX6-Prozessorfamilie mit Arm Cortex-A9. Es zeichnet sich durch eine stromsparende Grafik- und Rechenleistung und ein hohes Integrationsniveau aus. Damit ist es für unterschiedliche Embedded-Anwendungen, von E-Readern über Human Machine Interfaces (HMI) bis zur Gebäudeautomation oder Kleinsteuerungen, geeignet.

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Prozessorauswahl für IoT-Projekte

Computermodule gibt es in verschiedenen Formfaktoren und Leistungsklassen, um den Anforderungen der unterschiedlichsten Applikationen gerecht zu werden.

Single-Board-Computer pITX und Raspberry Pi

Der pITX-iMX8M 2,5 Zoll-SBC wurde im kompakten Pico-ITX-Format konzipiert und ist mit einem Dual- oder QuadCore NXP i.MX8M mit Arm Cortex-A53 bestückt. Eine hohe Grafikleistung und erweiterte Konnektivität zeichnen ihn aus, womit er eine ideale, günstige Single-Board-Computing-Lösung für Embedded-Anwendungen in der Fertigung oder als IoT-Gateway darstellt.

Auch SBCs mit Raspberry Pi als Compute Module lassen sich heute in verschiedenen Anwendungen einsetzen zum Beispiel bei HMI, M2M, Infotainment, oder in Daten-Gateways.

Ein SMARC-Modul mit TSN-fähigen Ethernet-Ports

Die perfekte Verbindung zwischen der Feldebene, OT und IT ist die unabdingbare Voraussetzung für deterministische, Ethernet-basierte und damit »echte« Industrial-IoT-Systeme. Durch den Time Sensitive Networking Standard IEEE 802.1 TSN, zusammen mit OPC UA, wird dies möglich. Mit dem hochintegrierten SMARC-sAL28 auf Basis des NXP Layerscape LS1028 mit Arm Cortex-A72 bietet Kontron die derzeit kostengünstigste Lösung für die Implementierung TSN-fähiger IoT-Gateways an.

Universelle IoT-Anwendungen mit dem SMARC-sXAL/-sXAL4

Sämtliche Module auf Basis der aktuellen Intel-Atom-, Intel-Pentium- oder Intel-Celeron-Prozessoren der vierten Generation sind in verschiedenen Ausführungen für den kommerziellen oder industriellen Temperaturbereich einsetzbar – auch mit bis zu 8 GB DDR3 ECC/non-ECC oder bis zu 8 GB LPDDR4 Memory Down Arbeitsspeicher. Sie eignen sich dadurch für vielfältige IoT-Applikationen.

COM Express: für hohe Leistungen

Den mittleren und hohen Performance-Bereich im Edge Computing und bei IoT-Anwendungen adressiert Kontron mit seinen COM-Express-Modulen. Diese verfügen über die skalierbare x86-Leistung von Intel Atom über Intel Core i3/i5/ i7 bis zu Intel Server Class Prozessoren für Server, Künstliche Intelligenz (KI), Machine Learning und leistungsfähige CNC-Steuerungen. COM-Express-Module mit dem Intel Core i7 der 8. Generation oder mit dem AMD Ryzen V1000QC eignen sich für solche Applikationen, die höchste Rechen- und Grafikleistung benötigen. Das ist etwa für die Visualisierung oder Bildbearbeitung der Fall.

COM Express Compact Type 6 Module COMe-cWL6 mit 8th Gen Intel-Core- oder Intel-Celeron-Prozessoren sind nun auch mit den neuen QuadCore-Prozessoren mit lediglich 15 Watt Leistungsaufnahme erhältlich. Das Modul ist ideal für bestehende Lösungen geeignet, da es deren Steckerbelegung und Feature-Implementierung übernimmt. Typische Einsatzbereiche sind Digital Signage, Professional Gaming und Entertainment, medizinische Bildgebung, Videoüberwachung, Sicherheit und Steuerung von Industrieanlagen, Maschinen und Robotern.

Industrie-Computer-Plattformen für IoT Edge-Computer und Gateways

Kontron bietet auf Basis seiner neuesten COMs, SBCs und Motherboards auch komplette IoT-fähige Industrie-Computer-Plattformen. Mittels der skalierbaren Kontron KBox-Familie lassen sich Fertigungsanlagen gezielt auf IIoT-Szenarien umstellen. Die Embedded-Box-PCs der Kontron KBox-Familie eignen sich als Standard- oder kundenspezifische Version ideal als Controller-Plattform für anspruchsvolle Steuerungs- und Visualisierungsaufgaben oder als intelligentes Gateway für datenintensive IoT-Edge-Anwendungen. Die KBox A-Serie basiert auf dem SMARC-2.0-Standard oder einem 3,5 Zoll-SBC, die KBox B-Serie setzt wiederum auf Mini-ITX, die KBox C-Serie dagegen auf COM Express.

Die KBox A-203 mit einem Intel Atom x5-E3930 wurde als intelligentes Gateway mit zahlreichen Schnittstellen für datenintensive IoT-Edge-Anwendungen entwickelt wie Edge Analytics, Datenerfassung und Remote Monitoring.

Vor allem für den Einsatz zur Steuerung und Visualisierung in Schaltschränken in der Automatisierung eignet sich die auf COM-Express-Modulen basierte KBox C-102 mit den leistungsstarken Prozessoren der Intel Core i3/i5/i7 oder Intel Xeon Familie. 

Für weiterführende IIoT-Projekte sind skalierbare, vordefinierte Computer-on-Module und SBCs in Kombination mit neuesten Edge-Technologien wesentliche Bausteine. Damit steht Entwicklern heute eine breite Auswahl an Produkten mit x86- und ARM-Prozessoren zur Verfügung, die zu unterschiedlichsten Ansprüchen im Hinblick auf Performance, Energieverbrauch und Konnektivität passen.