Обзор и список стандартов системы-на-модуле и «компьютер-на-модуле» — Q7, SMARC, COM HPC и др.


Система-на-модуле (SoM), также известная как компьютер-на-модуле (CoM), представляет собой небольшую плату с ключевыми компонентами компьютера, такими как SoC, память и, возможно, другими компонентами, такими как PMIC (Power Management IC), Ethernet PHY, а также один или несколько разъемов, используемых для подключения к основной плате, также называемой несущей платой, которая имеет стандартные порты, такие как Ethernet (RJ45), порты USB, SATA, разъем питания и т. д. Преимуществ использования конструкции «несущая плата + SoM» по сравнению с одинарной платой как минимум два:

  1. Основная сложность проектирования печатной платы часто связана с CPU/SoC и высокоскоростными шинами, подключенными к CPU/SoC. Таким образом, вы можете купить SoM, спроектировать собственную несущую плату и получить законченный дизайн за относительно короткое время, с меньшими ресурсами и затратами на разработку.
  2. Конструкция является модульной, поэтому вы можете легко перейти с одного SoM на другой. Например, чтобы предоставить продукту несколько вариантов, вы можете использовать одну несущую плату с 3 модулями SoM с одно-, двух- и четырехъядерными процессорами.
Модульные системы Qseven (справа) и SMARC (слева) — примерно в масштабе

Все это выглядит очень красиво, но многие решения SoM являются проприетарными, часто на основе 2хх-контактного разъема SO-DIMM или зубчатых отверстий (припаянных к несущей плате), и в этом случае, хотя у вас все еще может быть широкий спектр различных SoM, вы бы застряли с одним и тем же поставщиком, если не измените дизайн несущий платы. Чтобы обойти эту проблему, компании начинают запускать стандарты SoM, чтобы иметь возможность смешивать SoM и базовые платы от разных поставщиков. Единственная проблема заключается в том, что в последние годы разные компании пытались запустить свой собственный стандарт, который в некоторых случаях, по-видимому, используется только компанией. Исключениями являются SMARC и QSeven, где мы видели ARM и x86 SoM от нескольких компаний, и более старые стандарты только для x86, такие как COM Express и PC/104. Насколько нам известно, все 4 стандарта нацелены на промышленные встраиваемые приложения,

Поэтому нам хотелось бы составить неполный список стандартов SoM/CoM и понять для чего так много стандартов, и почему компании не объединяются для разработки нескольких стандартов. Мы сосредоточимся в основном на SoM с низким энергопотреблением, и, в конце списка, также упомянем «обычные» стандарты только для x86.

  • QSeven (Q7) — последняя версия стандарта Qseven (2.1) была принята Группой стандартизации встраиваемых технологий в марте 2016 года. Стандарт считается недорогим, с низким энергопотреблением (максимально 12 Вт), без устаревших версий (не поддерживается PCI, ISA, RS-232 или EIDE) и обеспечивает доступ к быстрым последовательным интерфейсам. Доступны следующие интерфейсы: PCI Express, SATA, USB 2.0, 1000BaseT Ethernet, SDIO, LVDS, SDVO / HDMI / DisplayPort (общий), HDA (High Definition Audio), I²C Bus, LPC (Low Pin Count Bus), CAN Bus, Управление вентиляторами, сигналы управления питанием, управление батареями и питание 5 В. Предоставляется уникальный API для шины I²C, сторожевого таймера и EPI (интерфейс встроенной панели), а также определяется интерфейс термического охлаждения.
    • Разъем — 230-контактный торцевой разъем MXM2 SMT
    • Размеры
      • 70 мм x 70 мм
      • 70 мм x 40 мм (μQseven)
    • Архитектуры — ARM и x86
    • Технические характеристики — Qseven-Spec_2.1.pdf. Мы уже писали о многих SoM, основанных на стандарте Qseven, но их гораздо больше.
  • SMARC — ранее известный как ULPCOM (COM-порт со сверхнизким энергопотреблением), SMARC (Smart Mobility ARChitecture) — еще один стандарт SoM, принятый Группой стандартизации встраиваемых технологий (SGET). Более поздний стандарт также нацелен на маломощные ARM и x86 SoM, но с разъемом с большим количеством контактов и двумя размерами платы в зависимости от требований. Он чем-то похож на COM Express (см. Ниже), но зарезервирован для приложений с низким энергопотреблением.
    • Разъем — 314-контактный MXM 3.0
    • Размеры
      • 82 мм × 50 мм для чрезвычайно компактных конструкций с низким энергопотреблением
      • 82 мм × 80 мм для SoC с более высокой производительностью и с увеличенными требованиями к пространству и охлаждению
    • Архитектуры — ARM и x86
    • Спецификации SMARC 2.1 — SMARC_V21-спецификация.pdf  SMARC_Hardware_Specification_V1p0.pdf И вновь несколько компаний запустили модули SMARC для систем x86 и ARM, но, поскольку они новее, их не так много, как QSeven.
  • COM Express — Следующие 4 стандарта обычно используются только с оборудованием x86 и могут поддерживать контакты высокой мощности (~ 100 Вт), хотя есть компании, которые разработали некоторые модули COM Express с ARM SoC .
    • Разъем — 220-контактный или 440-контактный разъем
    • Размеры
      • Мини — 55 × 84 мм
      • Компактный — 95 × 95 мм
      • Базовый — 95 × 125 мм
      • Удлиненный — 110 × 155 мм
    • Архитектуры — x86 и в гораздо меньшей степени Arm.
    • Документация и спецификации — https://www.picmg.org/openstandards/com-express
  • PC/104 (Plus) — еще один широко используемый стандарт SoM для x86
    • Разъем — от 104 до 156 контактов в зависимости от исполнения
    • Размеры — 96 х 90 мм
    • Архитектуры — x86
    • Технические характеристики — https://pc104.org/hardware-specifications/pc104/
  • ETX/XTX — на самом деле два стандарта, но они похожи. XTX отключает шину ISA и добавляет PCI-Express, SATA и LPC.
    • Разъем — четыре разъема Hirose FX8-100P-SV
    • Размеры — 95 × 114 мм
    • Архитектуры — x86
    • Технические характеристики — ETX и XTX
  • COM HPC — новый стандарт, ратифицированный в 2021 году для высокопроизводительных систем (включая модули на базе Xeon) с большим количеством интерфейсов и поддержкой более высокого TDP (до 150 Вт), чем COM Express.
    • Разъем — 2 х 400-контактных разъема
    • Размеры
      • 95 x 120 мм Размер A рекомендуется для использования клиентом
      • 120 x 120 мм Размер B рекомендуется для использования клиентом
      • 160 x 120 мм Размер C рекомендуется для использования клиентом
      • 160 x 160 мм Размер D рекомендуется для использования на сервере
      • 200 x 160 мм Размер E рекомендуется для использования на сервере
    • Архитектура — на данный момент x86
    • Документация и спецификации — https://www.picmg.org/openstandards/com-hpc/

В 2014 году мы также рассматривали некоторые другие стандарты SoM, но в итоге они использовались только теми компаниями, которые их приняли. Вот для справки:

  • EDM — стандарт EDM — это открытый стандарт аппаратного и программного обеспечения для компьютеров x86 и ARM на модулях, созданный TechNexion. Он определяет три форм-фактора ARM и / или x86 SoM.
    • Разъем — 314-контактный MXM 3.0
    • Размеры
      • EDM Compact — 82 x 60 мм (только ARM)
      • EDM Standard — 82 x 95 мм (ARM и x86)
      • EDM Extended — 82 x 145 мм (только x86)
    • Архитектуры — ARM и / или x86
    • Технические характеристики — больше не доступны. Несмотря на то, что стандарт открыт, нам не удалось найти других компаний, кроме TechNexion, которые производят модули EDM. Одним из продуктов, представленных в стандарте, является плата для разработки Wandboard.
  • Apalis — Архитектура модуля Apalis от Toradex определяет интерфейсы (электрические характеристики, определения сигналов и назначение контактов), а также механический форм-фактор, включая основные размеры.
    • Разъем — 314-контактный разъем MXM3
    • Размеры
      • Стандарт: 82 x 45 мм
      • В разложенном виде: 82 x 56 мм
    • Архитектуры — ARM и x86
    • Технические характеристики — http://developer.toradex.com/hardware-resources/arm-family/apalis-module-architecture Вся документация доступна в Интернете, но мы считаем, что Toradex — единственная компания, предоставляющая Apalis SoM. Вы также можете ознакомиться с нашим предыдущим обзором Apalis.
  • EOMA68 — это стандарт, определенный Qimod / Rhombus Tech на основе PCMCIA, который дает совместимые с EOMA68 68-контактные CoM для работы со следующими необязательными интерфейсами: 24-контактный RGB / TTL, I2C, USB (Low Speed, Full Speed, опционально Hi-Speed​​/480 Мбит/с и опционально USB3), 10/100M Ethernet (опционально 1,000M Ethernet), SATA-II (опционально SATA-III), 8 GPIO, SD / MMC и TTL-совместимый UART ( Только Tx и Rx).
    • Разъем — 68-контактный PCMCIA
    • Размеры
      • Тип II — 85,6 мм x 54,0 мм (TBC) x 5 мм максимально
      • Тип III — 85,6 мм x 54,0 мм (TBC) x 8 мм максимально
    • Архитектуры — ARM и x86
    • Технические характеристики — EOMA68 на Elinux.org На момент написания обзора, нам известен только один продукт с модулем EOMA68: модуль ЦП Allwinner A20 EOMA68. Он все еще находится в стадии разработки, и потребуется очень много времени для завершения продукта.
  • Rabbit — это был новый стандарт, разработанный Radxa, который побудил нас написать этот пост в 2014 году, именно тогда мы задавались вопросом, почему должно быть так много стандартов или почему компании стремятся запускать собственные стандарты вместо того, чтобы использовать то, что есть. Он использует разъем SO-DIMM и в то время разрабатывались AllWinner A20 и AllWinner A80 SoM, но в конечном итоге он перестал использоваться, и даже веб-сайт отключен.
  • CoreExpress
    • Разъем — 220-контактный разъем
    • Размеры — 58 мм × 65 мм
    • Архитектуры — x86
    • Технические характеристики — Веб-сайт сейчас не работает, и стандарт используется редко.

Список не полный, и есть другие стандарты, как правило используемые только компанией, которая их определила, например SolidRun μSOM, найденный в Cubox-i и Hummingboard.

Выражаем свою благодарность источнику из которого взята и переведена статья, сайту cnx-software.com.

Оригинал статьи вы можете прочитать здесь.

0 0 vote
Article Rating
Подписаться
Уведомление о
guest

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments