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Embedded-Computing-Plattformen mit geringer Leistungsaufnahme

SMARC - die smarte Wahl für Low Power

20. November 2014, 11:52 Uhr | von Knud Hartung

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Robust ausgelegt

Basierend auf bewährten Steckverbindern, wie sie auch bei MXM-Videomodulen zum Einsatz kommen, definiert SMARC zwei Modulgrößen: ein Full-Size-Modul, das 82 mm x 80 mm misst, und ein Short-Modul für kompaktere Systeme mit den Maßen 82 mm x 50 mm (Bild 1). Der Edge-Connector unterstützt 314 elektrische Kontakte und steht für Systeme, die in rauen Umgebungen eingesetzt werden sollen, auch in schock- und vibrationsfesten Versionen zur Verfügung. Zudem ist das Stecksystem von -55 °C bis + 85 °C einsetzbar, während konkurrierende Systeme wie Q7 nicht für diesen weiten Temperaturbereich spezifiziert sind. Darüber hinaus gewährleisten die MXM-Stecker ein hohes Maß an Signalintegrität, die für von ARM- und x86 SoCs häufig unterstützte serielle Hochfrequenz-Schnittstellen erforderlich ist. Bei den 2,5-GHz-Signalen der zweiten Generation von PCI Express beträgt die Einfügungsdämpfung des Verbinders beispielsweise lediglich 0,5 dB – der Vergleichswert der MXM-Vorgängergeneration liegt bei 3 dB und damit deutlich höher.
Ein weiterer Vorteil von SMARC gegenüber anderen kleinen Modul-Formaten ist die Unterstützung eines weiten Eingangsspannungsbereichs von 3 V bis 5,25 V, was die Notwendigkeit zusätzlicher DC/DC-Wandler und damit auch die Gesamtverlustleistung reduziert. Viele andere, ursprünglich nur für die Unterstützung von PC-Hardware entwickelte Formate sind auf eine nominale Eingangsspannung von 5 V beschränkt. Zudem sind SMARC-Module für eine kombinierte Höhe oberhalb des Trägers von weniger als 7 mm ausgelegt. Aufgrund der PC-Erblast gehen die meisten anderen Computer-on-Module-Standards (COM) dagegen von der Annahme aus, dass alle COM-Boards mit einem Heatspreader betrieben werden, der immer zur Gesamthöhe des Pakets zu addieren ist. Allein die typische kombinierte Höhe aus Prozessorplatine und Heatspreader ist dabei größer als die Höhe eines SMARC-COMs mit Trägerplatte. Aufgrund des geringeren Gesamtstromverbrauchs benötigen viele ARM- und x86-SoCs aber keinen dedizierten Heatspreader. Das SMARC Format unterstützt solche Konfigurationen und eignet sich so auch für den Einsatz in Systemen wie Tablet-Computer, bei denen um jeden Millimeter Raumeinsparung gerungen wird.

Um von den Vorteilen der größeren I/O-Vielfalt der ARM- und x86-basierten SoCs profitieren zu können, nutzt der Standard im Vergleich mit COM Express oder Q7 einen anderen Schnittstellenmix. Im Unterschied zum PCI-Express-Fokus von COM Express gibt es Optionen für unterschiedliche Video- und Grafikausgänge, serielle Busse wie I2C und I2S, Client- und Host-Formen von USB, serielle und parallele Kamera-Schnittstellen sowie die Unterstützung von Flash-Speicherkarten in Standardformaten wie SD und eMMC. Kommende SMARC-Module werden zudem auch Feldbusse wie EtherCAT, Profibus oder Sercos unterstützen.

Systemintegratoren können mit SMARC Anwenderschnittstellen nutzen, die auch OEMs von mobilen Geräten zur Verfügung stehen – und diese sind in Embedded-Computing-Systemen auf x86-Basis normalerweise nicht zu finden. So unterstützt der Standard beispielsweise nicht nur den direkten parallelen Displaybus zur kostengünstigen Anbindung einer Vielzahl von Dünnschichttransistor-LCDs sondern auch Anschlüsse konform der MIPI-Spezifikation. Dies ermöglicht den Zugang zu den kleineren, kostengünstigen Displaymodulen, die in Smartphones oder Tablets verwendet werden und die auch ihren Weg in den Embedded-Markt gefunden haben.