Låt oss börja med en reservation. Det välkända mantrat inom industrin om att ”ändra aldrig på ett fungerande system” gäller fortfarande. Ingenjörer som har konstruerat sina system baserade på COM Express Mini eller Qseven har valt en pålitlig plattform, och de kan fortsätta att arbeta med dessa formfaktorer många år till. Men vad skall man rekommendera till nya systemkonstruktioner? Vad skall systemkonstruktörerna tänka på? Det finns inget enkelt svar på den frågan, och man behöver ha en del marknadsinsikt för att kunna göra ett bra val. COM Express Mini Formfaktorn COM Express Mini, som fastställdes av PICMG år 2012 som en utveckling av formfaktorerna COM Express Basic och COM Express Compact, klarar inte av behovet att integrera ARM-processorer utan håller sig bara inom x86-ekosystemet. Qseven och SMARC klarar dock detta. Så att om man arbetar med ARM-baserade konstruktioner som innehåller båda processorarkitekturerna är det bäst att stryka COM Express Mini från listan, eftersom COM Express helt enkelt inte klarar detta. Istället erbjuder COM Express fördelar som ingen av de andra modulformfaktorerna kan erbjuda. COM Express har längst historia som ledande modulstandard eftersom den introducerades redan 2003 som ETX Exp]ress och antogs av PICMG 2005. Det betyder att den kreditkortsstora COM Express Mini – som vi fokuserar på här – ingår som del av det omfattande och sedan länge etablerade COM Express-ekosystemet. Tack vare enhetliga kontaktteknologier och designguider kan utvecklarna återanvända många konstruktionsdetaljer, trots att benkonfigurationer och modulstorlekar skiljer sig åt. COM Express Basic och Compact kommer med pin-out Type 6 – och sedan nyligen också Type 7 för servrar, medan COM Express Mini kommer med Type 10. Men konstruktörerna har ändå en och samma standard, baserad på COM Express, som de kan skala till att passa deras konstruktioner, från Mini-moduler med Intel Atom-processorer upp till Intel Xeon D-processorer för serversegmentet. Men om man inte kommer att använda sina konstruktioner ihop med framtida COM Express-baserade konstruktioner verkar Qseven och SMARC 2.0 mer attraktiva. Så vad särskiljer Qseven från SMARC 2.0, och tvärtom? Dimensionerna på de olika kreditkortsstora modulerna skiljer sig bara i mindre grad 230 eller 314 pinnar Skillnaden mellan Qseven och SMARC 2.0 kan ganska enkelt förklaras: På kontaktsidan erbjuder Qseven 230 pinnar, medan SMARC 2.0 har 314. SMARC är mer inriktat mot funktionsrika multimediaapplikationer, medan Qseven har fler I/O-möjligheter för att uppfylla kraven inom embedded- och industriområdena. Alla andra egenskaper är likvärdiga. Båda standarderna ger möjlighet att bygga tunnare konstruktioner jämfört med COM Express tack vare de platta ändkontakterna. Skillnaderna i antalet gränssnitt hos Qseven respektive SMARC 2.0 är också något av en prisindikator. Qseven har tagits fram för mindre komplexa konstruktioner, och SMARC för mer avancerade applikationer som kräver moduler av kreditkortsstorlek. Generellt sett blir valet därför beroende av vilken uppgift ett embedded-system kommer att få. När man väl förstått skillnaderna mellan SMARC och Qseven kan man se närmare på de olika dedicerade gränssnitten hos den önskade modulkategorin och sedan besluta om den passar eller ej. Qseven-gränssnittet jämfört med SMARC 2.0-gränssnittet Som tidigare nämnts passar Qseven bra för industri- och ”deeply embedded”-konstruktioner. För sådana ger standarden ett mycket gott periferistöd genom upp till 2x USB 3.0 och 8x USB 2.0, liksom upp till 4x seriegränssnitt eller CAN bus-gränssnitt. Därtill kan upp till två MIPI CSI-kameror anslutas över en platt foliekontakt på modulen. För Internet-konnektivitet finns dessutom en port för Gigabit Ethernet, och Qseven-moduler kan driva upp till tre oberoende bildskärmar. SMARC 2.0-moduler ger generellt sett nästan samma möjligheter, men antalet I/O-anslutningar balanserar mer mot multimediaapplikationer för marknader som digital skyltning, handel och infotainment. Jämfört med Qseven stöder SMARC upp till fyra oberoende skärmar. Audio-funktionen har också utökats med High Definition Audio och I2S parallellt, vilket är normalt för många handhållna konsumentprodukter. Till skillnad mot Qseven ansluts kameror över den vanliga kontakten. En unik funktion som SMARC 2.0 erbjuder är stöd för trådlösa teknologier på själva modulen. För denna uppgift reserverar specifikationen ett område på modulen som är speciellt avsett för de miniatyriserade RF-kontakterna. Alla SMARC 2.0-moduler med trådlös funktionalitet har dessa kontakter placerade på samma plats för att garantera enhetliga utbytesmöjligheter. I idealfallet är konnektiviteten för logikenheter som WLAN och Bluetooth integrerad på ett modulärt vis och i linje med gränssnittsspecifikationen M.2 1216. Detta ger breda möjligheter att välja önskat radioprotokoll, vilket i sin tur gör kundanpassningen för olika slutanvändarapplikationer mer flexibel. I/O-funktioner via kontakten för COM Express Mini, Qseven och SMARC 2.0. Den viktigaste skillnaden mellan Qseven och SMARC 2.0 är antalet gränssnitt, som delar upp applikationsområdena dels i ”deeply embedded”-applikationer för Qseven och dels i mer multimediainriktade konstruktioner för SMARC 2.0 Dessutom stöder SMARC 2.0 också 2x Gigabit Ethernet, vilket är en speciellt stor fördel för uppkopplade applikationer eftersom det ger möjlighet att använda två oberoende nätverk där logik- och säkerhetsaspekterna är fullständigt separerade, eller kabelbesparande linjetopologier och t.o.m. redundanta ringtopologier. Så om man exempelvis vill bygga en kraftfull infotainment- och streaming-gateway för tåg, bussar och flygplan får man med SMARC alla nödvändiga komponenter förintegrerade i en och samma modul av kreditkortsstorlek. Slutsats Att bestämma vilken som är den bästa kreditkortsstora formfaktorn är alltid ett mycket viktigt steg i utvärderingsprocessen vid konstruktionen av nya uppkopplade och tåliga mobila enheter, fordonssystem, IoT-apparater och gateways, liksom för tunna klienter upp till små edge- och cloud-servrar. Alla de tre senaste standarderna för kreditkortsstora moduler ger avsevärda fördelar, och man kan nu bestämma vilka av dessa som passar bäst för den egna konstruktionen. Lika viktigt är valet av rätt modulleverantör. Här är det värt att söka rätt på en sådan som kan förenkla användandet av dessa embedded-moduler på bästa sätt och så effektivt som möjligt. En indikator på detta är att leverantören skall kunna erbjuda alla tre formfaktorerna, och inte bara en enda, eftersom detta både ger bättre möjligheter att få bra rådgivning och bättre möjligheter att migrera från en formfaktor till en annan. Se också på sådant som BSP (Board Support Package), firmware och middleware för kommunikation, eftersom sådant blir allt viktigare i en uppkopplad värld. Detta betyder inte att leverantören skall komplettera sina anbud med ett helt moln för systemet, för detta kommer aldrig att kunna uppfylla kundens krav fullständigt. Viktigare är att istället se närmare på vad som erbjuds på kort- och modulnivå. Är t.ex. styrkretsen för management av kortet fabrikatspecifik? Se upp med detta, för det kan visa sig vara en återvändsgränd. Det är bättre att välja öppna, icke proprietära API:er eftersom öppenhet och standarder är grundvalen för att kunna återanvända redan nedlagt ingenjörsarbete på enklaste och mest effektiva vis. Kontrollera också att det finns integrationssupport för ARM och x86, för det är bättre att ha kontakt med en ingenjör som stöder båda arkitekturerna för en enhetlig produktfamilj än med två olika ingenjörer med två olika produktlinjer. För detta krävs enhetliga API:er. Slutligen, ta en titt på dokumentationen. Det är bättre att ha fler sidor med rikt innehåll, istället för bara ett minimum. Tänk också på att det är bättre att utnyttja lokala produktionsresurser som finns nära där man själv eller ens kund håller hus. Detta ger inte bara möjligheter att köpa lokalt, utan kan också vara till nytta om myndigheterna inför handelsrestriktioner. Kortleverantörer utan egen tillverkning, som congatec, med dotterföretag över hela värden kan erbjuda alla dessa fördelar. Kontakt: congatec AG Christian Eder Telefon: +49-991-2700-0 www.congatec.com