Schede COM: standard e applicazioni

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Gianni Damian, CEO di Contradata, ci ha illustrato alcuni aspetti della progettazione embedded.

Indispensabili strumenti per la progettazione embedded, i Computer-On-Module sono disponibili in una molteciplicità di formati, per soddisfare ogni necessità costruttiva. È un mercato in notevole espansione. Di particolare interesse sono le previsioni di fatturato dei produttori di COM per il 2013, che vedono in crescita le nazioni europee e asiatiche, a discapito dei mercati americani.

I Computer-On-Module (COM), talvolta chiamati System-On-Module (SOM), rappresentano gli elementi basilari del mondo embedded. Generalmente più semplici e di dimensione ridotta rispetto agli SBC (Single Board Computer), i COM offrono porte limitate verso il mondo esterno, ma fanno uso di connettori speciali che si collegano facilmente alla scheda carrier. Permettono al progettista di utilizzare schede carrier commerciali, per poi offrire la possibilità di utilizzare il modulo come base per hardware proprietario. Ne consegue che uno dei punti di forza dei COM è la personalizzazione. Inoltre, i Computer-On-Module aumentano la longevità del prodotto finale, in quanto è sufficiente sostituire il COM con uno più moderno per offrire nuove prestazioni. Elemento distintivo anche la scalabilità: permettendo di separare la parte computazionale da quella specifica dell’applicazione, ciascuna di queste può variare indipendentemente al variare dei requisiti. Per esempio, si possono prevedere diverse CPU mantenendo la stessa scheda carrier, oppure lo stesso COM con diverse schede carrier. Fra i vantaggi, non va dimenticato anche un migliore time-to-market e la possibilità di garantirsi seconde sorgenti. Nel rapporto “Embedded Hardware & Systems 2011”, gli analisti di VDC Research hanno identificato alcuni trend che dovrebbero caratterizzare il mercato dei COM nei prossimi anni. Per quanto concerne i formati, si prevede un interesse crescente per il nanoETXexpress e per varianti più piccole di COM Express. Fra le altre caratteristiche emergenti si evidenziano: miglior supporto alla grafica, controlli termici e feature di sicurezza, fra cui i sistemi di criptazione. Per garantire agli sviluppatori la flessibilità necessaria a soddisfare i differenti requisiti meccanici sono previsti numerosi formati, fra cui Qseven, COM Express, ETX, XTX sono fra i più usati. Vediamo le caratteristiche più salienti di ciascuno.

Qseven

Caratterizzato da un form factor di dimensioni molto ridotte, questo formato è stato creato per soluzioni a basso costo, con interfacce seriali ad alte prestazioni. È adatto ad applicazioni che prevedono processori e chipset a bassi consumi, e comunque inferiori a 12 watt. Le specifiche di questo COM sono regolate da un consorzio indipendente, di cui le tedesche Congatec e MSC Vertriebs e l’italiana Seco sono i soci fondatori. Dimensioni PCB 70 x 70 mm.

ETX

La tecnologia Embedded Technology eXtended (ETX) nacque agli inizi del 2000 a opera di Kontron (già JUMPtec). Le schede con questo fomato garantiscono ridotti consumi ed elevate prestazioni. Vengono utilizzate generalmente per sviluppare applicazioni che prevedano schede estremamente compatte. Sono disponibili con vari tipi di CPU con potenze di calcolo scalabili e differenti tagli di memoria RAM, interfacce di comunicazione e tipi di bus di espansione come come ISA, PCI, PCI EXpress. Gli standard sono tenuti aggiornati da uno specifico consorzio. Dimensioni PCB 114 x 95 mm.

XTX

Computer-On-Module dal formato compatto in architettura x86, freescale o powerPC. Sono disponibili vari tipi di interfacce; alcune di queste schede hanno caratteristiche tali da renderle adatte ad applicazioni per ambienti critici dal punto di vista delle temperature e delle sollecitazioni meccaniche. Questo form factor offre una compatibilità di pin del 75% rispetto allo standard ETX, a detta del consorzio che ne verifica le specifiche. Dimensioni PCB 114 x 95 mm.

COM Express

Com Express è un tipo di scheda COM altamente integrato, adatto per l’utilizzo in ambiti di una certa complessità.

Un tipo di scheda COM altamente integrato, adatto per l’utilizzo in ambiti di una certa complessità e in cui la qualità dei moduli diventa fondamentale per la buona riuscita del progetto. È la soluzione ideale per il controllo e il monitoraggio dei processi, automazioni mediche, apparecchiature di test portatili, automotive, telecomunicazioni, sistemi integrati per applicazioni militari e per il gaming. Viene considerata una fra le implementazioni COM principali del mercato. Anche questo form factor è gestito da un consorzio. Dimensioni PCB 125 x 95 mm.

L’opinione dell’esperto: l’importanza del Full Industrial Grade

Per meglio comprende le problematiche che i progettisti affrontano nella scelta di un Computer-On-Module, abbiamo incontrato Gianni Damian, CEO di Contradata, una delle principali realtà italiane della distribuzione elettronica. Ci ha spiegato che la qualità dei componenti nelle soluzioni embedded ricopre un ruolo di importanza fondamentale. «La filosofia di progettazione denominata Full Industrial Grade si basa sull’uso di componenti idonei a operare in range estesi di temperatura,» ha illustrato Damian. «Si differenzia dallo Screening, tecnica con la quale viene effettuata una selezione di componenti commerciali, progettati per operare in condizioni standard. Le controindicazioni di quest’ultima consistono nei maggiori costi e sforzi in termini di design per compensare le limitazioni derivanti dall’impiego di componenti standard.» I vantaggi in termini di affidabilità che si ottengono utilizzando componenti Full Industrial Grade ripagano completamente la differenza di prezzo rispetto alle versioni standard. In linea con questa filosofia, l’azienda distribuisce la gamma di soluzioni a temperatura estesa basati su processore Intel Atom prodotti da Congatec, azienda tedesca col maggior tasso di crescita nel settore embedded. La linea è disponibile nei due fattori di forma COM Express Compact (conga-CA6) e Qseven (conga-QA6). Entrambi i formati prevedono 4 varianti di processore, a partire dalla versione a 600 MHz fino ad arrivare alla versione da 1.6 GHz. I processori della serie Intel Atom E600T sono disponibili in varie versioni, tutte a basso consumo e dotate di tecnologie moderne quali “Hyperthreading”, “Virtualization Technology” (VT-x), “Enhanced Speed Step” e “Thermal Monitoring”. Il modello base è costituito dall’Atom E620T da 0.6 GHz con solo 3.3 W di consumo (TDP), per arrivare all’Atom E680T da 1.6 Ghz con consumo di 4.5 W (TDP). Tutta la serie Intel Atom E600T gode del privilegio “Embedded Option Available”, che consiste nell’impegno di Intel a garantire la disponibilità del processore per 7 anni dalla data del rilascio. «Nella mia ormai lunga carriera (nel 2012 Contradata compie 34 anni di attività) non ho mai incontrato un’azienda che capisca le esigenze degli OEM come Congatec,» ha concluso Damian». Posso assicurare che abbiamo lanciato sul mercato italiano aziende molto qualificate. Le caratteristiche del BIOS e le utilities software a supporto dei clienti consentono la facile personalizzazione delle applicazioni e il trasporto delle stesse da una piattaforma a un’altra senza particolari problemi. Tutto ciò rappresenta una garanzia di flessibilità e continuità nel tempo necessaria per gli OEM».

Mercato in espansione per i COM

Il rapporto “Embedded Hardware & Systems 2011” di VDC Research prevede una crescita dai 380 milioni di dollari del 2010 agli 883 milioni di dollari del 2015 per il comparto dei Computer-On-Module. Con una proiezione del tasso annuale di crescita composto del 32%, rappresenta il settore più promettente fra tutti i segmenti delle tecnologie embedded. Inoltre, il mercato dei carrier board associati registrerà un’impennata dai 53 milioni ai 212 milioni, secondo gli analisti VDC. Il rapporto sottolinea che diversi fornitori trarrebbero vantaggio dal consolidamento degli standard relativi ai Computer-On-Module verso uno standard comune ma predisposto per possibili modifiche future. I ricercatori ritengono che una maggiore uniformità di formati consentirebbe una crescita ancora maggiore dei COM. Di particolare interesse sono le previsioni per il 2013 della distribuzione del fatturato nelle diverse aree: in crescita le nazioni europee e asiatiche, che dovrebbero erodere quote dai mercati americani.

 

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