Flex Engineering / Новости / 2018 год / Январь /

24.01.2018 с 17 на 18. Новости

Встраиваемый ПК минимального отпечатка.

 Встраиваемый или одноплатный компьютер – маленькая печатная плата функционально готового вычислительного устройства. Это очень популярный инструмент малобюджетной автоматизации, непременный атрибут вещей интернета (IoT), стационарных, транспортных, мобильных приложений. Прост, удобен и приемлем даже для единичных и мелкосерийных применений.

 

 ПК и не ПК 

 

                Термин ПК – Personal Computer в отношении компьютерных устройств архитектуры х86/х64 историческая традиция. Персонализированными с точностью до повсеместного присутствия сейчас известны изделия альтернативного подхода RISC, ответвления ARM.   Они и есть самые малогабаритные встраиваемые решения:  Raspberry PI, CubieBoard, Arduino и другие гибкие известные наборы. Экономичные платы могут решать массу полезных дискретных задач от воспитания детей до управления домашним хозяйством и дронами.

 

                 Встраиваемый ПК архитектуры х86/х64 – это глобальный промышленный стандарт информационных систем организаций и предприятий, во всем параметрическом многообразии, производительности от серверов до конечных узлов, ассортимента стандартных интерфейсов, системного и прикладного ПО, методов и протоколов взаимодействия. Стандарт культивирует консерватизм, с трудом принимает изменения, но это залог преемственности, работоспособности и эволюционного развития. Расплата за консерватизм – кажущаяся технологическая отсталость, большие габариты и энергетика.    

 

 Типоразмеры встраиваемых ПК основаны на традиционных конструктивах от 5.25” – 203 x 145 мм или 6U (AdTCA, cPCI, VME, Multibus), кратно дробясь пополам по мере прогресса, 3.5” или 3U 145 х 102 мм, вплоть до PICO-ITX 100 x 70 мм.  Габариты для встраивания включают площадь форм-фактора, умноженную на технологическую высоту изделия 30-45 мм, довольно большие объемы, что ограничивает возможности интеграции в малые объекты, сравнительно с изделиями ARM.

 

 Критерии встраиваемости.

 

                 Уже более двух десятков лет существует параллельное направление встариваемого компьютеростроения, компьюьеры встраиваемые не в объем, а в целевой печатный монтаж, Компьютерные Модули (КоМ). Очень популярны у разработчиков проектов компьютеризации с высокими требованиями к готовности и достаточными объемами внедрения оправдывающими затраты времени и средств на разработки.  Направление развивается относительно независимо от автономных встраиваемых одноплатных.

Технико-историческое примечание. Техника КоМ  не обязана консервативным конструктивным стандартам промышленных печатных плат, поэтому форм-факторы КоМ больше напоминают те периферийные мезонинные технологии на которых базировалась идея КоМ. В частности прообразом для всей линейки COM Express была спецификация PMC. Минимальным размерным исполнениям КoM сегодня отвечают COM Express Typ 10 84х55 мм и QSeven 70x70мм.

Все производители сопровождают свои линии продуктов КоМ базовыми платами baseboard которые предназначены исключительно для разработчиков целевых плат в качестве стенда перекрестной отладки и моделирования, известного специалистам как SDK. Большинство таких баз представлены в типовом формате АТХ для сборки рабочего места в корпусе обычного настольного компьютера. Иногда, в основном в угоду неким перспективным проектам, выпускаются малогабаритные базовые платы предоставляющие разработчикам возможность габаритного моделирования целевой системы. В минимальном исполнении базы повторяют размеры КоМ. Функционально база отвечает за питание КоМ и коммутацию интерфейсов, фактически делает КоМ компьютером готовым к работе в той же мере, как и любое одноплатное изделие (системная плата).  Базовая плата с установленным КоМ становится встраиваемым автономным компьютером с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Легкая и быстрая сменяемость модуля компьютера на базе повышает статистическую готовность системы снижая время обслуживания при замене компьютерного ядра. Тем же образом система может быть легко модернизирована. Разделение коммутаций и электронного монтажа улучшает и упрощает отвод паразитного тепла, минимизирует габариты.

 

 Гибрид Типа 10 

 

                 В конце прошлого года представлялись два новых встраиваемых изделия ПК компании Axiomtek:  Компьютерный Модуль (КоМ, он же CoM – Computer on Module) модели CEM311 и опорная плата CEB94018.

 

                 Два изделия, собранные вместе, образуют новое качество продукта, становясь автономным встраиваемым компьютером ПК гибридного типа с рекордно малыми на сегодняшний день габаритными характеристиками. Опорная поверхность для монтажа всего 84 х 55 мм, много меньше, чем PICO-ITX, это точный размер банковской карточки. Технологическая высота, третье измерение в зависимости от принятой схемы теплообмена от 25 до 45 мм в пределах классического «юнита» 1U. Технологический объем гибрида сопоставим с компактными решениями ARM, а возможности несравнимо больше. Гибридная сборка располагает двумя miniPCIe (PCI Minicard или mSATA), 2 гигабитными сетями, 6 USB, 2 COM, видео VGA и LVDS, звук и ДВВ (DIO или GPIO). Компьютер Apollo Lake 2-4 ядра 1.1 – 2.5 ГГц с кэш-памятью 2 Мбайт, надежное запаянное ОЗУ 4-8 ГБ. Встроенная графика СВЧ (4K), полный набор мультимедийных кодеков до H.264 и H.265. Накопители eMMC, mSATA или SATA.  Механическая стойкость очевидна даже визуально, так как изделие армировано металлом теплообменника, температурный диапазон от -40 до +70, питание постоянным током в пределах 4.5 – 14 В пост. тока, пиковое потребление не превышает 10 Вт. Это серьезное промышленное решение для широкого спектра задач, вплоть до создания мобильных систем и сложных вещей интернета IOT.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Иллюстрации:

  • Слева COM CEM311 в размере кредитной карты
  • Сверху вниз:
  • Сравнение форматов встраиваемых ПК: 3.5", COM Express Тип 10, Гибрид ЕТХ-РС/104+ (114х95мм)
  • Гибрид Типа 10 вид снизу все основные соединения компьютера
  • Гибрид Типа 10 вид сверху с установленным КоМ
  • КоМ СЕМ311 вид снизу SIM, SATA питание SATA
  • Теплообменник с радиаторов пассивного охлаждения

                        

      

     tBOX500-510-FL бортовой малогабаритный комплектный модульный системный блок ПК, сертифицированный для работы на транспорте

     

     

     

                    Допуск tBOX500-510-FL к выполнению ответственных транспортных задач оформлен международными сертификатами соответствия для автомобильных, железнодорожных и судовых условий. Потребности обработки масштабируются доступной линейкой процессоров от Celeron до Core до i3, i5, i7, с ОЗУ от 2 до 32 ГБ. Стойкость подобающая: температура -40°C ~ +70°C, 5-кратные перегрузки, оптоизоляция коммуникаций.  Интерфейсы современны, многочисленны и безопасны. Внутри 3 полноразмерных miniPCIe с SIM, 2 съемных отсека накопителей 2.5” с поддержкой RAID. 2 интерфейсных отсека сменных модулей ввода-вывода и начальным набором из 8 устройств: miniPCIe с SIM, изолированные ДВВ (GPIO-DIO) 16 линий,  4-х портовые изолированные CANbus 2.0A/B или RS-232/422/485,  4 порта гигабитных сетей, обычных и с питанием PoE, разъемы RJ45 либо М12. Прочный корпус сталь — алюминий, надежное крепление на любые поверхности, безопасное питание. tBOX500-510-FL вполне можно рассматривать как встраиваемое компьютерное изделие макро уровня для интеграции не в аппаратные блоки и печатные платы, а транспортные объекты.