Computer-on-Module
Module für SMARC 2.0
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Eigenschaften von SMARC-2.0-Modulen
SMARC-2.0-Module nutzen einen flachen Low-Power-Edge-Konnektor für den »MXM 3.0«-Edge-Sockel, der ursprünglich für MXM-3.0-Grafikkarten konzipiert wurde. Der 82 mm breite Konnektor mit hoher I/O-Dichte positioniert sich zwischen »Qseven« und »COM Express«. SMARC-Module (314 Pins) bieten im Vergleich zu Qseven (230 Pins) und »COM Express Type 10« (220 Pins) die meisten Interfaces. Trendgerecht wurde SMARC als erste COM-Spezifikation im kommerziellen Mobilsegment konsequent für ARM- und x86-Architektur entwickelt. Daher sind auf SMARC auch alle gängigen mobilen und Ultra-Low-Power-SoCs verfügbar.
Einfacher Generationswechsel
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Mit Veröffentlichung der SMARC-2.0-Spezifikation wurden die neuesten Interfaces führender SoC-Plattformen integriert und die Kompatibilität zum SMARC-1.1-Pinout weitestgehend beibehalten: Die neuen Features belegen schwach genutzte oder mit modernen Schnittstellen obsolete Pins (Bild 2). Designschäden durch irrtümliche Verschaltung von 1.1- und 2.0-Komponenten sollten vermieden werden: SMARC-2.0-Module arbeiten unter Berücksichtigung des veränderten Pinouts in bestehenden Carrierboards. Dies gewährleistet die Langzeitverfügbarkeit be¬stehender Designs über den Zyklus der SMARC-1.1-Module hinaus. Eine Vielzahl essentieller SMARC-1.1-Schnittstellen bleiben in SMARC 2.0 unverändert. Dazu zählen 1 x SATA, 12 x GPIO, 2 x CAN Bus, 1 x SDIO (4 bit), 4 x UART, 1 x HDMI, 1 x SPI und 4 x I2C. Zu diesen etablierten Schnittstellen gesellt sich im SMARC-2.0-Standard ein deutlicher Mehrwert.
Weitere Interfaces
Mit dem zusätzlichen Dual-Mode-Display-Port »DP++« unterstützt SMARC 2.0 nun drei unabhängige digitale High-Resolution-Displays in Auflösungen bis zu Ultra HD/4K bei 3840 × 2160 Pixeln (Bild 3). Auch DVI- oder HDMI-Displays können durch eine einfache Anpassung der elektrischen Signalisierungsebene von TMDS auf LVDS gut implementiert werden. Das neue Dual-Channel-LVDS steuert entweder zwei einfach auflösende Displays oder aber ein hochauflösendes Display. Das vorhandene HDMI-/DP-Interface bleibt unverändert, Carrierboards mit Single-Channel-LVDS und HDMI werden unter SMARC 2.0 wie bisher betrieben. Auch die Anzahl der unterstützten USB-Ports wurde von drei USB-2.0-Ports auf nunmehr sechs High-Speed USB-2.0-Ports deutlich vergrößert. Zusätzlich können in Version 2.0 zwei USB-Ports auch als »SuperSpeed USB 3.0«-Interfaces mit 4000 Mbit/s Übertragungsgeschwindigkeit ausgelegt werden. Dies ist besonders für schnelle »Plug & Play«-Speichermedien, Media-Streaming, High-Speed-Kameras und Speziallösungen wie Framegrabber oder DSP-Karten interessant.
Bessere IoT-Vernetzung
Für IoT-Anwendungen bietet SMARC 2.0 nun zwei Gigabit-Ethernet-Interfaces (GbE). Davon profitieren industrielle Anwendungen, die den Verkabelungsaufwand beim Ethernet-Anschluss mehrerer Geräte in Linien- oder Ringtopologien, anstelle von Sterntopologien, deutlich reduzieren. Auch für vertikal integrierte IoT-Gateways und Prozessrechner mit Industrial-Ethernet-Anbindung zu Feld- und Managementebene, ist der native Support eines zweiten Ethernet-Interfaces sehr komfortabel. Das neue IEE1588-Triggersignal synchronisiert mit Übertragung des Precision-Time-Protokolls mehrere Geräte in einem lokalen Netzwerk exakt. Dies gewährleistet die Echtzeit-Maschinensteuerung in zeitkritischen IoT- oder Automatisierungsanwendungen.
Zusätzliche generische Erweiterungen
Eine vierte PCI-Express-Lane erweitert die Bandbreite zur Integration individueller Funktionen auf dem Carrierboard um 33 Prozent. Diese Funktionen können zusätzliche Recheneinheiten wie ASICs oder FPGAs bedeuten, wie sie in der Vorverarbeitung von Transducerdaten in portablen Ultraschallgeräten der Medizintechnik zum Einsatz kommen. Entwickler können integrierte IoT-Gateway-Designs an bis zu acht zusätzlichen GbE-Ports nutzen. Auch ein modularer mPCIe-Slot auf dem Carrierboard ist möglich und Erweiterungen wie Modems oder Flash-Speichermedien lassen sich einfach einbinden. Auf der Multimediaseite enthält die neue Spezifikation ein digitales High-Definition-Audio-Interface (HDA). HDA ist besonders in x86-SoCs sehr verbreitet. HDA verbessert die Integration, da HDA-Codecs eine höhere Standardisierung bieten, als I2S. Da I2S weiterhin unterstützt wird, bleibt die Flexibilität und hohe Energieeffizienz dieses Busses erhalten. Die umfassende Erweiterung der Interfaces und die Fokussierung auf serielle Schnittstellen machte die Neubelegung obsoleter Pins notwendig. Ehemalige Nutzer solcher Pins sind das veraltete parallele LCD-Interface, der AFB, das externe eMMC/SD-Interface sowie das parallele Kamerainterface.
Das erste SMARC-2.0-Modul
In der Version SMARC 2.0 unterstützt Adlink zunächst ein Modul (LEC-AL) mit der neuesten Generation der Intel x86er-SoCs. Diese SoCs können u. a. drei digitale Displays mit »UHD/4K«-Grafik ansteuern, die hohe Taktfrequenz bewirkt eine schnelle Datenübertragung. Mögliche Anwendungen der kommenden SMARC-2.0-Generation sind »Mobile Devices« für industrielle Automatisierung, Medizintechnik, Test- und Messtechnik sowie »Digital Signage« und das Transportwesen.
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