Variable Embedded-Module
IoT-Systeme schnell entwickeln
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Unterschiedliche Formfaktoren
Abhängig von den Anforderungen der Anwendung kommen standardisierte Module in den Formfaktoren Qseven und SMARC 2.0 zum Einsatz. Beide Standards definiert und verwaltet die SGeT (Standardization Group for embedded Technologies). Viele führende Embedded-Unternehmen sind dort Mitglied und beteiligen sich aktiv daran, Embedded-Module zu spezifizieren. Sowohl Qseven als auch SMARC 2.0 sind gleichermaßen für x86- und RISC-Prozessoren wie die von Arm ausgelegt.
Für Low-Power-Applikationen mit einer Verlustleistung bis ca. 15 W hat sich Qseven als weltweit verbreiteter und gängiger Modulstandard etabliert. SMARC 2.0 ist die logische Weiterentwicklung von Qseven und eignet sich besonders gut für Anwendungen, bei denen es auf geringe Abmessungen und niedrige Stromaufnahme ankommt. Insgesamt stehen bei SMARC 2.0 durch die 314 Signal-Pins deutlich mehr für die Industrie ausgelegte Schnittstellen zur Verfügung, die zudem besser für x86- und zugleich arm-basierte Module ausgelegt sind.
Mittlerweile hat Avnet Integrated für ihre SimpleFlex-Plattform eine recht große Anzahl von SMARC-2.0- und Qseven-Modulen entwickelt und gefertigt – von Low-Power bis High-Performance. Daneben bietet das Unternehmen komplette Design-werkzeuge wie Board-Support-Packages an. Zudem werden verschiedene Betriebssysteme inklusive BIOS unterstützt. Die Lösungen zum Thema Security umfassen Secure-Boot, Secure-Flash, BIOS-Write-Protection und eine kundenspezifische Vertrauenskette (Chain of Trust).
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Produktbeispiele
Die SimpleFlex-Plattform MSC SM2S-MB-EP5 ist für ein recht breit aufgestelltes Portfolio an SMARC-2.0-Modulen mit x86- oder Arm-Prozessoren unterschiedlicher Leistungsklassen ausgelegt (Bild 4). Durch die Abmessungen von 146 mm × 80 mm (schmales 3,5-Zoll-Format) passt es besonders für moderne HMI-Anwendungen mit Displays ab 7 Zoll. Avnet Integrated bietet insgesamt vier Varianten, zwei voll ausgerüstete Plattformen und zwei noch weiter optimierte Plattformen jeweils für x86- beziehungsweise arm-basierende Module mit Minimalkonfigurationen an.
Trotz der recht kompakten Abmessungen verfügt das MSC SM2S-MB-EP5 über zahlreiche in der Industrie gängige Schnittstellen (Bild 5). USB Type-C ist die neue Schnittstelle, die nicht nur als USB 3.1 mit bis zu 10 Gb/s sondern sich im Alternate-Mode auch dafür eignet, externe Monitore mit DisplayPort anzubinden. Zusätzlich lassen sich über Power Delivery (USB PD) auch angeschlossenen USB-Devices mit Strom versorgen oder aufladen (maximal bis 15 W). Daneben sind auf der Plattform die Grafikschnittstellen DisplayPort und µHDMI vorhanden. Displays lassen sich wahlweise über LVDS, MIPI-DSI oder eDP ansteuern.
Zusätzlich sind bis zu 2 × Gigabit-Ethernet, USB 3.0, USB 2.0, 4 × UART (als TTL, RS-232 oder RS-485), Audio mit 2,5-W-Stereoverstärker, MIPI-CSI, GPIO, SPI, I²C und zwei CAN-Ports vorgesehen, wovon einer optional isoliert ist. Über Mini-PCI-Express-, M.2-Key-M- und microSD-Stecker lassen sich die Schnittstellenvielfalt und die Bestückung mit schnellen Speichermedien erweitern (Bild 6). Ein Funkmodul für WLAN, Bluetooth und NFC mit optionaler Antenne stellt zusätzlich die Konnektivität der Embedded-Plattform sicher. Die Plattform MSC SM2S-MB-EP5 ist für den Einsatz in Industrieumgebungen ausgelegt und für den erweiterten Temperaturbereich von –40 °C bis +85 °C spezifiziert.
Die skalierbare Embedded-Plattform lässt sich mit Modulen aus den Familien MSC SM2S-AL (Intel E39xx), MSC SM2S-IMX8MINI (Arm Cortex-A53 Mini), MSC SM2S-IMX8M (Arm Cortex-A53), MSC SM2S-IMX8 (Arm Cortex-A72/A53), MSC SM2S-IMX6 (Arm Cortex-A9) und MSC SM2S-ZUSP (Xilinx Zync) bestücken.
Die SMARC-2.0-Modulfamilie MSC SM2S-AL integriert Intels Atom-Prozessoren der Serien x5-E3930, x5-E3940 beziehungsweise x7-E3950 für den erweiterten Temperaturbereich von –40 °C bis +85 °C oder Intels Celeron-Prozessor N3350 beziehungsweise deren Quad-Core-Prozessoren der Pentium-N4200-Familie. Die CoMs mit Low-Power-Prozessoren mit einer Leistungsaufnahme von 7 W bis 14 W basieren auf Intels Gen 9 Graphics, die bisher nur den Core-Prozessoren der sechsten Generation vorbehalten war.
Die Modulfamilie MSC SM2S-AL ist mit einem schnellen, aber recht stromsparenden Quad-Channel-LPDDR4-SDRAM mit einer Kapazität von bis zu 8 GB ausgestattet. Optional ist ein 64 GB großes eMMC-Flash verfügbar. Über die Schnittstellen DisplayPort++ und LVDS/embedded DisplayPort (eDP) lassen sich bis zu drei voneinander unabhängige Displays mit bis zu 4k-Auflösung anschließen. Neben USB 3.0/2.0 bieten die Short-Size-Module unter anderem Gigabit-Ethernet, PCI-Express, SATA-III und eine MIPI-CSI-2-Kameraschnittstelle. Diese Modulfamilie fertigt Avnet Integrated in hohen Stückzahlen, eine Voraussetzung für die Bestückung auf einer serienmäßig eingesetzten SimpleFlex-Plattform.
Demgegenüber ist die SimpleFlex-Plattform MSC Q7-MB-EP5 (Bild 7) für das komplette Qseven-Produktportfolio ausgelegt. Sie lässt sich mit Modulen aus den Familien MSC Q7-AL (Intel E39xx), MSC Q7-BW (Intel E8000/N3xxx), MSC Q7-BT (Intel E38xx), MSC Q7-IMX6PLUS (Arm Cortex-A9) und zukünftig MSC Q7-IMX8MINI (Arm Cortex-A53) bestücken. Es stehen Anschlüsse für zwei Gigabit-Ethernet, bis zu zwei SATA-II, USB 3.0, USB 2.0, RS-232/485 und optional CAN zur Verfügung. Moderne Displays lassen sich über DisplayPort/µHDMI, LVDS und eDP anschließen. Über Sockel für Mini-PCI-Express-Karten, für mSATA-Karten und SD/microSDs lassen sich die Schnittstellen und Speicherbestückung zusätzlich erweitern. Die Eingangsspannung reicht von 10 V bis 36 V.
Avnet Integrated entwickelt und fertigt anwendungsoptimierte Embedded-Lösungen auf der Basis seines Portfolios an standardisierten Embedded-Modulen und -Plattformen. Voraussetzung dafür sind das Entwicklungs-Know-how und die Erfahrung in den eigenen Fertigungsstätten. Mit dem Full-Service-Angebot möchte das Unternehmen seinen Kunden einen Vorsprung im Markt durch Lösungen mit hoher Qualität und langer Verfügbarkeit sichern.
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