Congatec auf der embedded world DIGITAL

Von Arm bis x86

1. März 2021, 10:30 Uhr | Tobias Schlichtmeier

Im Vorfeld zur virtuellen embedded world 2021 gab Congatec seine kommenden Produkt-Launches bekannt. Im Fokus stehen Edge- und Fog-Computer für COM-HPC, ein SMARC-Modul sowie das 8-Core-V2000-CoM auf AMD-Basis. Wie das alles zusammenpasst, erklärt Martin Danzer.

Martin Danzer ist Director Product Management bei Congatec und studierte Elektrotechnik an der Technischen Hochschule Deggendorf. Seit gut 20 Jahren hat er Erfahrung im technischen Service, der Entwicklungsleitung und im Produktmanagement für Computer-on-Modules, inklusive seiner Zeit bei Kontron und JUMPtec.

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Herr Danzer, auf welche vertikalen Märkte zielt das SMARC-Modul mit dem neuen Prozessor von NXP?

Unsere SMARC-Module der i.MX-8M-Plus-Familie von NXP konzentrieren sich auf industrielle Produkte in Kombination mit Embedded Vision, Machine Learning (ML) und künstlicher Intelligenz (KI) sowie Multimedia-Geräten. Sie zielen somit auf Industrie 4.0 und IIoT, visuelle Inspektions- und Überwachungssysteme sowie smarte Infrastrukturen und Smart Cities ab. Weitere Einsatzbereiche finden sich jedoch ebenso in der Land- und Bauwirtschaft sowie der Gebäudeautomation.

Eines der größten Anwendungsfelder sehen wir im Bereich HMIs, denn nahezu jedes Gerät erhält heute eine grafische Bedienoberfläche und Multimedia-Funktionen. Die i.MX-8M-Plus-Prozessorfamilie bietet hierzu neben der hohen Rechenleistung und der zusätzlich integrierten Neural Processing Unit (NPU) ein umfassendes Set an Embedded-Schnittstellen, welches optimal zum SMARC-Formfaktor passt. Hiermit ergänzt NXP unser Portfolio an AMD- und Intel-basierten Modulen.

Welche Plattformen bieten Sie für Embedded Vision an?

Die SMARC-Module mit i.MX-8M-Plus-Prozessoren sind wichtig für unsere Embedded-Vision-Systeme. Bereits 2019 haben wir mit Basler und NXP ein Proof-of-Concept für Retail-Deep-Learning-Anwendungen erstellt. So beinhaltete die Plattform bereits KI, um den Check-out-Prozess im Einzelhandel vollständig zu automatisieren. Im Zuge der pandemiebedingt aufkommenden kontaktlosen Geräte ist das Kit heute aktueller denn je. Mit dem NXP-Prozessor bietet das Kit für solche Produkte ein gelungenes Featureset. Es besitzt beispielsweise zwei integrierte Image-Signal-Prozessoren (ISP), die es bei den 8X-, 8Mini- und 8QM-Varianten nicht gibt. Infolgedessen können Entwickler günstige MIPI-Kamerasensoren sowie das Software-Ökosystem von NXP für die ISP verwenden – das reduziert die Kosten sowie den Entwicklungsaufwand.

Können Sie ein paar technische Highlights der neuen SMARC-Module nennen?

Zum einen die vier Arm-Cortex-A53-Prozessor-Kerne mit der zusätzlichen NPU, die bis zu 2,3 Billionen Operations per Second (TOPS) an KI-Rechenleistung addiert. Sie sind speziell für KI-Inferenzen entwickelt und somit sehr effizient, um beispielsweise die Daten des Dual-Kamera-Bildsignalprozessors zu verarbeiten.

Außerdem gibt es umfassende Multimedia-Funktionen. Zum Beispiel 3D/2D-Grafikbeschleunigung sowie Video-De- und Encodierung einschließlich H.265. Hohe Auflösungen werden sowohl in Inspektions- als auch Überwachungssystemen immer wichtiger, um Details besser auswerten zu können. Die NPU kann hier bei der Voranalyse helfen, damit nicht die Rohdaten das Netzwerk überlasten. Interessant ist zudem der hochwertige digitale Signalprozessor (DSP) für Audio- und Sprachfunktionen. Über die Kombination mit den Rechenwerken ist zum Beispiel eine nutzerspezifische Spracherkennung mit rund 40.000 unterschiedlichen Wörtern möglich. Anders als bei Produkten wie Alexa, Google oder Siri, funktioniert das rein lokal und ohne Cloud.

Was sind also die Vorteile für Entwickler?

So wie alle Computer-on-Modules (CoMs) sind sie für Entwickler attraktiv, weil sie bereits fertig entwickelt und alle Funktionen bereits validiert sind. Das spart Zeit und Geld. Es gibt zudem von Anfang an ein umfassendes Ökosystem für Hard- und Software, um das Entwickeln zu erleichtern und zu beschleunigen. Im weiteren Verlauf des Produktlebenszyklus kann der Kunde eine Skalierung mittels Leistungsvarianten bilden. Außerdem sind die Module einfach austauschbar und lange Zeit verfügbar. So kann man bei Abkündigen eines Prozessors mit geringem Aufwand auf die nächste Generation wechseln und den Return on Invest verlängern. Aus dem Grund sind CoMs im Markt der Embedded-Computer führend. Attraktiv bei SMARC ist zudem die Tatsache, dass der Standard sowohl Arm als auch x86 unterstützt.

Spielt Migration von einer Technologie zur anderen eine große Rolle?

Wir wissen alle, dass die Devise gilt: »Never change a running system«. Entwickler verlassen den eingeschlagenen Pfad lediglich ungerne, denn jeder Wechsel kostet Zeit und Geld. Es ist jedoch immer gut, Optionen zu haben. Letztlich ist niemand mit einer einzigen Technologie oder einem einzelnen Prozessorhersteller verheiratet. Das ist auch gut so und wir wollen und müssen unseren Kunden mögliche neue Wege immer wieder öffnen. Interessant ist hierbei die Tatsache, dass Arm im Low-Power-Computing-Bereich vom Funktionsumfang und der Leistung immer ähnlicher zu x86 wird. Zwar ist der initiale Integrationsaufwand immer noch höher als bei x86, jedoch sehen wir Arm speziell bei hochvolumigen Projekten mehr und mehr als Option. SMARC bietet hier die Möglichkeit, zwischen beiden Architekturen zu wählen.