3-2013

Single-Board-Computer/Boards
Die ganze Bandbreite an Computer-on-Modules:
Von High-End x86 bis ultra-low Power ARM
Autor:
Hubert Hafner ist Product
Manager für Computer-on-
Modules bei Kontron
Computer-on-Modules gibt es
in jeder Embedded Performanceklasse:
von High-End x86er
Prozessoren bis hin zu ultralow
Power-ARM-Prozessoren.
Sie überzeugen durch den fertigen
Computing-Core inklusive
Betriebssystem- und Treibersupport,
der die Implementierung
neuester Prozessortechnologie
in individuelle Designs deutlich
erleichtert und beschleunigt.
Wichtig ist jedoch, dass Entwickler
je nach Prozessortechnologie
auch die passenden Computeron-Module-Standards
einsetzen.
Kontron setzt auf COM Express
für x86 und Power Architecture
und SMARC für ARM/SoCs.
Seit mehr als einem Jahrzehnt
arbeiten sie bereits erfolgreich
in einer Vielzahl von Anwendungen,
die sogenannten Computer-on-Modules.
Ob in POS-
Systemen, industriellen Anlagen
oder Sicherheits- und Medizinanwendungen
– die (nahezu) kompletten
Computer zum Aufstecken
auf ein Carrierboard versorgen
immer mehr Maschinen
und Geräte mit Computing-
Funktionen. Dies, weil Computer-on-Modules
das individuelle
Systemdesign deutlich vereinfachen,
und zum anderen, weil
sie Systemdesigns über einen
einfachen Moduletausch über
Prozessorgenerationen hinweg
aktuell halten können.
Die Weichen für die Erfolgsgeschichte
haben dabei die ETX-
Spezifikation aus 2000 sowie der
nachfolgende COM Express-
Standard aus 2005 gestellt. Und
COM Express ist auch für portable
x86er Designs im Handheld-Format
bestens ausgerüstet,
da dieser Formfaktor mit COM
Express mini auch kreditkatengroße
Module unterstützt. Insofern
ist COM Express der universale
Formfaktor-Standard
für x86er Designs. Zudem ist
er auch für die Power Architecture
geeignet, weil er exakt die
Eigenschaften mitbringt, die
man für die Leistungsklasse
der 32/64 bit Freescale QorIQ
P2020/P5020 Prozessoren benötigt.
Das ist besonders effizient
und macht das gesamte Ökosystem
für COM Express auch für
diese Prozessorklasse verfügbar.
Die neue Leistungsklasse bei
Cortex A8/A9-Designs
Seit einigen Jahren neu auf
dem Markt sind jedoch ARM-
Prozessoren, die beispielsweise
in Tablet-PCs zum Einsatz kommen.
Diese kann man ebenfalls
sehr gut in Embedded Designs
einsetzen, weil sie vergleichsweise
große Grafik- und Rechenperformance
im unteren einstelligen
Wattbereich bieten. Das ist
attraktiv für so manches HMI
im stationären Bereich aber auch
für rugged Tablets und Handheld-Systeme
sowie batteriebetriebene
Outdoor-Lösungen.
Und da die Kombination ARM/
SoC auf COM sehr attraktiv ist,
gehen Analysten auch davon
aus, dass ARM basierte Modul-
Lösungen stark nachgefragt werden:
Wie groß der Bedarf nach
solchen ARM-Building-Blocks
ist, belegen dabei Studien von
IMS und VDC, aus denen man
für ARM basierte COMs bis 2016
eine durchschnittliche jährliche
Wachstumsrate von rund 25%
ableiten kann. Dieses enorme
Wachstum wird den Anteil der
gehandelten ARM-COMs auf
knapp 60% des gesamten COM-
Markts katapultieren.
Für diese Prozessoren aber nun
ebenfalls die COM Express-Spezifikation
zu nutzen, erscheint
nicht sinnvoll, da mit ARM in
der Summe eher deutlich kleinere
denn vergleichbar große Designs
umgesetzt werden. Zudem nutzen
ARM-SoCs für ähnliche
Aufgaben andere Schnittstellen.
Exemplarisch seien hier
MIP-Interfaces für eine energieeffiziente
Displayanbindung
genannt sowie das Serial Peripheral
Interface (SPI), welches
für allgemeine Peripherieanbindung
genutzt wird im Gegensatz
zu x86, wo die SPI-Schnittstelle
bisher nur zur Anbindung eines
Boot-Device verwendet wird.
Auch kommen sie mit zum
Teil vollkommen neuen Interfaces
wie beispielsweise I²S für
Audio oder dedizierten Kameraeingängen
daher, die man auf
bestehende x86er COM-Spezifikationen
nicht einfach integrieren
kann, ohne einen Standard
aufzuweichen. Es musste also
etwas Neues geschaffen werden
um dieser neuen Prozessorgeneration
auch nachhaltig
und ohne Kompromisse gerecht
werden zu können.
SMARC - der neue Standard
Mit Veröffentlichung der
SMARC Formfaktor-Spezifikation
der Standardization Group
for Embedded Technology (kurz
SGET) existiert nun ein solcher
dedizierter Standard für
ARM basierte Building Blocks.
SMARC steht für Smart-Mobility-ARChitektur.
Diese Architektur
für ARM/SoC zeichnet
sich durch extrem flache Computer-on-Modules
aus. Kunden
profitieren durch diesen neuen
Standard von einer zuverlässigen
Roadmap mit hoher Langzeitverfügbarkeit,
die auch die Weiterverwertbarkeit
ihrer Investitionen
sicherstellt.
Der hohe Re-Use-Faktor von
standardisierten COMs macht
es möglich, dass OEMs ihre
Kosten senken und schnelle
Markteinführungszeiten sicherstellen
können. Und sie sind
damit auch herstellerunabhängig.
So erhalten Anwender
genau das, was COM Express
in der x86er Welt zur meistgenutzten
Module-Spezifikation
gemacht hat: Einen genau auf
die spezifischen Anforderungen
hin maßgeschneiderten Standard.
Dieser bietet ihnen ein umfassendes
Ökosystem an skalierbaren
Produkten und Services,
mit denen sie neue SFF-Applikationen
schnell und zuverlässig
umsetzen können und einen
sicheren Migrationspfad erhalten.
Geringe Bautiefe und kompakter
Footprint
Die SMARC-Spezifikation
beschreibt extrem flache ARM/
SoC basierte ultra low-power
18 PC & Industrie 3/2013