COM-Express Brücke zwischen Architekturen

Die neue „Type 6“-Pinbelegung bei COM-Express-Modulen bindet neue, schnellere Schnittstellen in den COM-Express-Standard ein. Die neuen Core-Prozessoren von Intel bringen ideale Voraussetzungen für das neue Pinout mit.

Mit der Weiterentwicklung von Prozessoren und Chipsätzen müssen sich auch die Computermodul-Standards anpassen: Parallele Busse und Schnittstellen verschwinden, USB 2.0 schreitet voran zu 3.0 und die Display-Schnittstellen transportieren immer höhere Auflösungen. Mit der neuen Prozessorgeneration „Ivy Bridge" von Intel erhält der Markt für Embedded-Computersysteme und -module neue Impulse, so dass auch eine Erweiterung der COM.0-Spezifikation anstand. Das weit verbreitete Type-2-Pinout wurde zum neuen Type 6 weiterentwickelt, der inzwischen bei Neudesigns immer mehr zur Anwendung kommt.

In den typischen Anwendungsbereichen von Embedded-Computern sind die Entwicklungs- und Lebenszyklen teilweise sehr lang. Im Maschinenbau und anderen industriellen Anwendungen sind acht bis zehn Jahre keine Seltenheit. Deshalb werden die existierenden Type-2-Systeme noch viele Jahre existieren und mit Sicherheit von den Modulherstellern auch mit neuester Technologie unterstützt.

Für Neudesigns ist der Trend hin zu Type 6 aber unübersehbar. Kaum noch eine aktuelle Entwicklung setzt auf Type 2. Zwei wesentliche Neuerungen unterscheiden Type 6 von Type 2 (Tabelle): USB 3.0 und bis zu drei Digital Display Interfaces (DDI), die als DVI, HDMI oder DisplayPort (DP) genutzt werden können. Der in den letzten Jahren zunehmende Trend hin zu diesen Schnittstellen war die wesentliche Motivation für die Definition neuer COM-Express-Steckerbelegungen.

Steckverbinder COM.0 Type 2
Steckverbinder COM.0 Type 6
1-Gigabit/s-Ethernet1-Gigabit/s-Ethernet
LPC-BusLPC-Bus
SMBusSMBus
Serial ATA 0–3Serial ATA 0–3
AC97/HD-AudioAC97/HD-Audio
I2C-Bus multi-masterI2C-Bus multi-master
USB 1.1/2.0 Port 0–7USB 1.1/2.0/3.0
PCI Express 0–5 Gen 2PCI Express 0–7 Gen 2
LVDS-Ports A, BLVDS-Ports A, B/eDP
VGAVGA
IDE-InterfaceUSB 3.0 additions
PCI-Bus
DDI 1–3/SDVO auf DDI 1
PEG/16x PCI-Express Gen 2/SDVO
PEG/16x PCI-Express Gen 2
GPI/GPO oder SDIOGPI/GPO oder SDIO
SDISDI
reserviert2× serielle Schnittstelle Rx/Tx
Die wesentlichsten Unterschiede zwischen COM-Express-Kontaktbelegung Type 2 und Type 6.

Digitale Display-Schnittstellen sind angekommen

Bisher war es aufwendig, an Type-2-Modulen digitale Monitore anzuschließen. Entweder waren dafür zusätzliche Konverter-Chips auf den Baseboards nötig, die aus den SDVO-Signalen HDMI oder DVI erzeugten, oder die DDI-Interfaces der Core-Logik (CPU/Chipset) wurden auf die PEG-Leitungen gemultiplext, was aber nicht wirklich dem COM.0-Standard entsprach und ebenfalls spezielle Unterstützung auf dem Baseboard oder über Adapterkarten erforderte. Bei Type 6 wurden nun dedizierte DDI-Leitungen vorgesehen, die auf dem COM-Express-Trägerboard nur noch geeignete Monitorstecker erfordern. Für geräteinterne Bildschirme gibt es zusätzlich einen Embedded-DisplayPort (eDP), der wahlweise auch LVDS-Signale führen kann.

USB 3.0, mit bis zu 5 Gbit/s zehnmal schneller als USB 2.0, hat sich inzwischen bei Büro- und Home-Computern durchgesetzt und ist in den aktuellsten Chipsätzen direkt integriert. Externe Festplatten und Solid State Disks mit dieser Schnittstelle sind bereits Standard. Auch immer mehr weitere Geräte mit hoher Datenrate, z.B. Kameras, nutzen die neue USB-Version. Bei Type 6 wurden für die nötigen Zusatzleitungen Pins freigemacht, so dass bis zu vier USB-3.0-Anschlüsse realisiert werden können. Vier weitere USB-Schnittstellen sind möglich, allerdings beschränkt auf USB 2.0.

Weitere Änderungen im COM.0-Standard: Die Anzahl der möglichen PCI-Express-Lanes (Gen 2) wurde von sechs auf acht erhöht. SDVO, obwohl schon wieder auf dem Rückzug, wird nun mit einer der DDI-Schnittstellen gemultiplext und nicht mehr mit den PEG-Signalen. Zusätzlich eingeführt wurden zwei klassische serielle Ports (nur Receive-/Transmit-Leitungen), die optional sind. Daneben wird nun die Steuerung eines Lüfters, der über das Baseboard angeschlossen wird, und ein optionales CAN-Bus-Interface angeboten. Für mehr Sicherheit wurde die Unterstützung von TPMs (Trusted Platform Module) verbessert und für mobile Systeme ein „Lid Switch"-Signal eingeführt.

Bei all diesen Änderungen und Ergänzungen stellt sich natürlich die Frage: Wo kommen die zusätzlichen Signalleitungen her, da sich doch die Gesamtzahl der verfügbaren 440 COM-Express-Pins nicht verändert hat? Geopfert wurden dafür die veralteten „Legacy"-Schnittstellen PCI und IDE. Diese parallelen Schnittstellen machten ausreichend Kontakte frei für die neuen Anforderungen.