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EMBEDDED SYSTEME
Module I/O MIO-160
Eine neue Interface-Erweiterungsschnittstelle
Warum sind also immer noch PC/104-Systeme in großem Umfang im Einsatz bzw. werden heute weiterhin zahlreiche
Anwendungen durch PC/104-Lösungen realisiert, wenn man den Marktprognosen von VDC glauben darf? Fehlt hier eventuell eine echte Alternative?
Der bekannteste interne System-Erweiterungsbus PC/104 und PC/104+ ist in die
Jahre gekommen. Zusätzlich können nach
PC/104 oder PC/104+ Spezifikationen neueste Prozessor-Technologien nur unter Einschränkung oder Verletzung der Spezifikationen eingesetzt werden da die
vorhandene Boardfläche für z. B. Intel Pentium M Lösungen nicht ausreichend ist.
Darüber hinaus ist der ISA-Bus heute in
den meisten Anwendungen vom PCI-Bus
abgelöst und dieser wiederum steht vor der
Ablösung durch PCI Express. Die neuen
Busse haben deutlich höhere Busgeschwindigkeiten und die offene Frage
bleibt, können diese Signale über die
PC/104-Stecksysteme übertragen werde?
Und letztendlich sind die PC/104-Steckersysteme in der heutigen Technologie-Welt,
die eine immer höhere Integration fordert,
quasi Dinosaurier.
Teillösungen werden von unterschiedlichen Herstellern am Markt angeboten.
Eine erste weit verbreitete Lösung sind
Einplatinen-Rechner (SBCs) mit einem zusätzlichen PC/104 oder PC/104+ Steckplatz.
Hierbei ist das Problem der komplexen
Prozessortechnologie auf einem Single
Board in unterschiedlichen Größen gelöst.
Diese sind in den Formfaktoren 5,25“, EPIC
oder 3,5“ verfügbar. Alle gängigen Schnittstellen sind wie bei komplexen PC/104+
CPU-Boards bereits auf dem Board realisiert,
im Gegensatz zu PC/104+ jedoch bereits mit
den entsprechenden Steckern, so dass hier
der umfangreiche Kabelaufwand entfällt.
Über den PC/104 oder PC/104+ Steckplatz
können weiterhin die umfangreichen
PC/104-Erweiterungen eingesetzt werden.
Der PCI-Express-Bus wird, wenn überhaupt,
˘ AUTOR
Wolfgang Heinz-Fischer
ist European Marketing
Director bei Advantech in
Feldkirchen bei München.
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Bild 1: Vergleich verschiedener interner System-Erweiterungsbusse.
nur innerhalb der SBC zur Anschaltung
von u.a. Gigabit-Ethernet eingesetzt und
steht als Interface-Erweiterungsschnittstelle nicht zur Verfügung. SBC-Lösungen
können damit den Anforderungen für den
industriellen Einsatz mit langfristiger Verfügbarkeit, Robustheit und flexible Anpassung an die Systemanforderungen gerecht
werden, als Interface Erweiterungs-Schnittstelle wird weiterhin PC/104 oder PC/104+
genutzt. Damit ist nur ein Teil der oben
beschriebenen Probleme gelöst, also noch
keine echte Alternative als I/O-Erweiterungsschnittstelle.
SOM-Lösungen
In einigen Anwendungen wird die Problemstellung komplett anders herum gelöst.
Hier kommen SOMs (System-on-Module)
oder COMs (Computer-on-Module) zum
Einsatz. Ähnlich wie bei einer SBC-Lösung
besteht das System im Wesentlichen aus
zwei Boards, jedoch ist hier die Flexibilität
nur auf der Prozessorseite zu finden, also
dem austauschbaren SOM-Modul. Die
Schnittstellen sind auf dem entsprechenden Trägerboard realisiert. Bei diesen Systemen ist das Trägerboard jeweils sehr
genau in Größe und Funktion an die Kun-
denbedürfnisse anpassbar. Werden neue
oder andere Schnittstellen benötigt, muss
jedoch jeweils ein neues Trägerboard entwickelt werden. Für Anwendungen mit
höheren Stückzahlen ist dies sicher eine
praktikable Lösung, bei Bedarf von kleinen Stückzahlen ist eine Standardlösung
im Vorteil. SOM-Module sind inzwischen
auch mit PCI-Express -Bus verfügbar. Da es
jedoch eine kundenspezifische Lösung ist,
ist ein direkter Vergleich nicht möglich.
JFLEX
Einen ersten Lösungsansatz in Richtung
Interface-Erweiterungs-Schnittstelle als
Alternative zu PC/104 bietet Kontron mit
der JFLEX-Schnittstelle. Ähnlich wie bei der
PC/104-Definition sind die Größe des CPUBoards, die Belegung der Erweiterungsschnittstelle JFLEX und die Position auf
dem Basisboard definiert, so dass auf der
einen Seite die Austauschbarkeit der CPUBasisboards möglich ist und auf der anderen
Seite unterschiedliche Erweiterungsboards
aufgesteckt werden können. Die eindeutige
Festlegung soll es anderen Anbietern ermöglichen,eigene Boards für dieses System
zu entwickeln. Auf den CPU-Basisboards der
Serie JREX sind neben der CPU alle we-
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sentlichen Basis-Schnittstellen
realisiert. Die JFLEX-Schnittstelle
ist aufgeteilt in einen 120-poligen Stecker für die Bus Erweiterungs-Schnittstelle und einen
120-poligen Stecker für die Grafik Erweiterungs-Schnittstelle.
Die Bus Erweiterung bietet PCI,
LPC, AC97, SMBus, I2C, IR, USB Bild 2: Das offene Interface Erweiterungs-SchnittstellenKonzept von Advantech mit dem Modul I/O MIO-160. Als Baund eine weitere COM-Schnitt- sisboard des MIO-160 Systems dient die 3,5“ Biscuit-Boardstelle. Die Grafik Erweiterung Baureihe PCM-93xx.
bietet TV, DVI, LVDS und Digital Panel Interface. Damit bietet die JFLEX
tem in der Leistungsklasse von derzeit InInterface Erweiterungs-Schnittstelle im
tel ULV Celeron M 600 MHz über LV PenVergleich zu PC/104 erheblich mehr Mögtium M 1,1 GHz bis LV Pentium M 1,8 GHz
lichkeiten für den Anwender.
eingesetzt werden. Basisboards mit weiDie neueste Technologie der schnellen Busteren Prozessoren von AMD, VIA oder anse mit PCI Express und SVDO wird jedoch
deren Anbietern sind realisierbar. Als Innicht unterstützt. Das mit einem Rastermaß
terface Erweiterungs-Schnittstelle ist das
von 0,635 mm sehr kompakte SteckersysMIO-160 Interface definiert. Dabei ist die
tem spart gegenüber PC/104 erheblich an
Position auf dem Basisboard und die PinPlatz und ermöglicht damit eine höhere Pabelegung des Interfaces festgelegt, um
ckungsdichte. Ob das Molex-Steckersyseine Austauschbarkeit zu gewährleisten.
tem der Serie 53627 für die Übertragung der
Im Gegensatz zu PC/104, PC/104+ und
hohen Busgeschwindigkeiten geeignet ist,
JFLEX definiert MIO-160 jedoch die neuesten
geht aus den Stecker-Spezifikationen nicht
Bus-Technologien wie u. a. PCI Express. Das
hervor. JFLEX löst damit sicher einige Prob160-polige Samtec-Steckersystem QSE ist
leme der PC/104-Welt, neueste Technolobis zu einer Übertragungsgeschwindiggien wie u.a. PCI Express werden jedoch
keit bis zu 9 GHz spezifiziert und damit benicht unterstützt.
reits auch für die nächste Generation von
PCI Express mit der doppelten ÜbertraModule I/O MIO-160
gungsgeschwindigkeit vorgesehen. Das
Die gleichen Überlegungen wie bei JFLEX
Rastermaß von 0,8 mm ermöglicht auf der
liegen dem ebenfalls offenen Interface Ereinen Seite höhere Packungsdichten als
weiterungs-Schnittstellen Konzept von
PC/104 oder PC/104+ und auf der anderen
Advantech, dem Modul I/O MIO-160, zu
Seite ist die Strombelastung ausreichend,
Grunde. Als Basisboard dient die bekannauch für komplexere Schnittstellen Erte 3,5“ Biscuit-Board-Familie der Reihe
weiterungen. Das Stecksystem ist mit eiPCM-93xx. Es enthält bereits eine Reihe
ner Abstandhöhe von 5 bis 25 mm Höhe ervon Standardschnittstellen,wie USB 2.0,Fast
hältlich und bietet damit ein höchstes
Ethernet, Mouse, Keyboard, 2x Seriell,
Maß an Flexibilität für die Integration in ein
CF/Card, IDE, VGA und LVDS. Die SchnittGesamtsystem. Als Schnittstellen sind USB,
stellenstecker sind direkt auf das BasisSMB, LPC und PCI definiert. Mit PCI Express
board gelötet, damit entfällt jeglicher Verund SDVO sind die wesentlichen neuen
kabelungsaufwand. Durch die Wahl des
Schnittsellen für externe Interface-Erweientsprechenden Basisboards kann das Systerungen zusätzlich definiert. Das PCI Ex-
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press Interface ist dabei als PCIE x4 ausgelegt. Die Größe des Erweiterungsboards
kann im Gegensatz zu PC/104 oder PC/104+
innerhalb der Grenzen des 3,5“ Biscuit
Boards beliebig gewählt werden. Es ist jedoch denkbar, das MIO-160 Interface in
andere Basisboards oder kundenspezifische Basisboards zu integrieren und damit
optimal auf die Anforderungen der Anwendung angepasst zu sein.
MIO-160 Gesamtsystem
Wird bei einem PC/104-System jeweils jede
neue Schnittstelle oder Erweiterung durch
das Aufstecken eines weiteren PC/104-Moduls ergänzt,wird versucht bei MIO-160 Gesamtsystemen auf eine 2-Board-Lösung
zu kommen. Damit kann das System kompakter gebaut werden. Da bei einer
2-Board-Lösung keine Kabel benötigt werden, ist das System gegenüber PC/104-Systemen zuverlässiger im Einsatz und preisgünstiger zu fertigen. Da bereits auf dem
Basisboard eine Reihe von Schnittstellen
realisiert sind, können durch das größere
Platzangebot auf dem Erweiterungsboard
fast alle zusätzlich benötigten Schnittstellen realisiert werden. Die Zahl der angebotenen Standard Erweiterungsboards
für MIO-160 Systeme wächst stetig und
bietet für fast alle Anforderungen bereits
die fertige Lösung. Auf der anderen Seite
kann sehr einfach eine kundenspezifische
Erweiterungskarte entwickelt werden,
durch den Kunden oder durch den Anbieter, da alle benötigten Signale über das
MIO-160-Interface zur Verfügung stehen
und ausreichend Fläche auf dem Erweiterungsboard zur Verfügung steht.
( jj)
˙
KONTAKT
Advantech
Kennziffer 500
www.advantech.de
Embedded World 2006
Halle 12, Stand 522
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