Embedded-System-Modul für sicherheitskritische Anwendungen und rauhe Umgebung
Was ist ESMexpress? #####
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Konsequent seriell und prozessorunabhängig
Die elektrischen Signale sind auf zwei Steckern mit je 120 Pins verteilt und ausschließlich für serielle Busse definiert. Die für ESMexpress festgelegte Maximalkombination entspricht dabei den mittel- bis langfristig zu erwartenden technischen Trends und den Roadmaps der einschlägigen CPU-Hersteller für die nächsten Jahre. Für PCI-Express sind vier Single-Lane-Ports 4×1 und ein konfigurierbarer Port definiert, der sich auf 1×16, 1×8, 2×4 oder 2×1 einstellen lässt. Wird nur ein Single-Lane-Port benötigt, kann auf einen der beiden 120-poligen Stecker ganz verzichtet werden. Hinzu kommen drei 1-Gigabit/s-Ethernet-Schnittstellen (auch als 10 Gigabit/s), acht USBund drei Serial-ATA-Schnittstellen, SDVO (Serial Digital Video Out), LVDS, HD Audio, einige Hilfssignale und die Stromversorgung von ausschließlich 12 V. Die Steckerbelegung ist fest definiert, ohne Optionen zuzulassen, um die 100prozentige Austauschbarkeit der ESMexpress-Module zu gewährleisten. Dies bedeutet, dass sowohl die Realisierung etwa benötigter Legacy-Schnittstellen als auch zusätzliche Modularität mittels FPGAs auf der Trägerkarte vorgesehen sind.
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ESMexpress ist hinsichtlich der Prozessor-Architekturen völlig offen, solange die 35 Watt Verlustleistung nicht überschritten werden. Natürlich können alle Intel-Plattformen eingesetzt werden, unabhängig davon, ob es sich um die neue UMPC-Familie beginnend mit dem Atom handelt oder die Intel-Core-Architektur mit den Mobile-Chipsätzen, etwa Core-2-Duo mit 965GME. Genauso gut eignen sich auch PowerPC-CPUs, beispielsweise die e500-Typen aus der PowerQUICCIII-Serie oder die e300-Typen aus der PowerQUICC-II-Pro-Familie von Freescale. Diese Prozessorunabhängigkeit, verbunden mit der immer gleichen Steckerbelegung und damit Austauschbarkeit bzw. Skalierbarkeit der CPU-Module sowie die Flexibilität hinsichtlich der Anbindung weiterer individueller Ein-/Ausgabe mittels IPCores im FPGA garantieren größtmögliche Zukunftssicherheit. Das FPGA sitzt bei Bedarf auf der Trägerkarte und wird über einen schnellen PCI-Express-Link angesteuert.
Und schließlich ist ESMexpress ungeachtet des unterschiedlichen Konzeptansatzes auch kompatibel zu COM Express. Mit 95 × 125 mm² Außenmaß entspricht ESMexpress den Abmessungen der „COM Express Basic“-Bauform und verfügt über die für COM Express definierten fünf Verschraubungslöcher. Mittels einer Adapterkarte, die dem „COM.0 Basic Form Factor Type 2“ entspricht und die Steckerplatzierung sowie das Pin-Out umsetzt, können ESMexpress-Module auf COM-Express-Trägerkarten eingesetzt werden. Umgekehrt ist es möglich, Trägerkarten sowohl für COM Express als auch für ESMexpress-Module vorzubereiten.
Erste Implementierungen
Die ersten beiden am Markt verfügbaren ESMexpress-Module belegen die Funktionsfähigkeit des neuen SOM-Konzepts. Dabei handelt es sich um ein Intel- und ein PowerPC-Design. Mit dem XM1 (Bild 3) bekommt der kürzlich vorgestellte Intel-Prozessor Atom eine zusätzliche optimale Plattform. Wegen seiner 45-nm-Technologie lässt sich der Prozessor in idealer Weise mit den Vorteilen des XM1 verbinden. Geringe Verlustleistung, erweiterter Temperaturbereich, platzsparendes Design und sieben Jahre Mindestverfügbarkeit bei einem guten Preis/Leistungs-Verhältnis erschließen neue Anwendungsmöglichkeiten, die mit Intel-Produkten in der Pentium-M-Klasse bisher nicht realisierbar waren. Sämtliche Schnittstellen, die der System-Controller-Hub zur Verfügung stellt, werden vom XM1 genutzt und können auf jeder beliebigen Trägerkarte verwendet werden. Hierzu gehören PCI-Express, Gigabit-Ethernet mit Wake-on-LAN-Funktion, acht USBs mit Host- und Client-Unterstützung, Serial-ATA, LVDS, SDVO und HD-Audio. Das XM1 ist mit einem bis zu 1 Gbyte großen, fest verlöteten DDR2-SDRAM-Speicher bestückt. Eine Echtzeituhr und der Board-Management-Controller mit Überwachungsschaltung vervollständigen den Funktionsumfang dieses ESMexpress-Moduls.
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