Standardul OSM pentru sisteme pe modul explicat

Standardele pentru sistemele pe modul

Diverse standarde pentru sistemele pe modul, cum ar fi SMARC și Qseven (Figura 1), au fost adoptate de către proiectanții de produse, arhitecții de soluții și inginerii de sistem. SGeT (Standardization Group for Embedded Technologies), o asociație internațională non-profit de companii și organizații, colaborează și dezvoltă specificații independente pentru tehnologia informatică încorporată. Alegerea unui standard industrial pentru sistemul pe modul ajută la scalabilitatea tehnologiei și valorifică interoperabilitatea între furnizori.

Recent, SGeT a definit un nou standard pentru sistemele pe modul – OSM sau „open standard module” (modul standard deschis), cu propunerea de valoare unică de a fi un sistem pe modul care poate fi lipit. Standardul permite un nivel suplimentar de robustețe prin designul LGA și tehnologia de montare pe suprafață.

Figura 1: standardele sistemului pe modul includ SMARC, Qseven și OSM. (Sursa imaginii: iWave)

Standardul OSM explicat

open standard module, cel mai recent standard industrial pentru sistemele pe modul, a fost lansat în decembrie 2020. Pentru a crea un standard nou, versatil și de viitor pentru modulele de computere încorporate de dimensiuni mici și cu costuri reduse, SGeT a lansat specificația OSM 1.0. OSM este unul dintre primele standarde pentru modulele de computere încorporate care pot fi lipite și scalate direct.

OSM își face loc în industrie cu module de computere încorporate de mărimea unui timbru poștal, înlocuind modulele de mărimea unui card de credit. OSM permite dezvoltarea, producerea și distribuirea de module încorporate pentru arhitecturile MCU32, Arm® și x86. Caracteristicile cheie ale modulului OSM includ:

1. Poate fi complet procesat de utilaje în timpul lipirii, asamblării și testării
2. Pachet LGA pre-cositorit pentru lipire directă fără conector
3. Interfețe soft și hard predefinite
4. Open-source în software și hardware

Standardul complet nou este disponibil în patru dimensiuni diferite, variind între mărimea zero, mică, medie și mare, în funcție de contactele LGA disponibile pe modul (Figurile 2a și 2b). Cei patru factori de formă diferiți se pot completa unul pe celălalt.

Figura 2a: dimensiuni, factori de formă și scheme de pini standard ale OSM. (Sursa imaginii: iWave)

Figura 2b: dimensiunile OSM standard cu cod de culoare în conformitate cu Figura 2a. (Sursa imaginii: iWave)

open standard module utilizează un pachet LGA simetric pentru conectarea PCB-ului modulului la PCB-ul plăcii de bază. Ca tehnologii de contact, producătorul poate utiliza, la discreția sa, Fused Tin Grid Array, ENIG LGA sau BGA. De asemenea, specificațiile permit furnizorilor de module să adopte înălțimi diferite în funcție de cerințe, cu opțiunea de extindere prin intermediul unui „distanțier PCB”.

Modulele de la dimensiunea S în sus oferă interfețe video pentru până la 1x RGB și DSI cu 4 canale. Modulele de mărime M pot accepta în plus 2x eDP/eDP++, iar mărimea L adaugă 2x interfețe LVDS pentru grafică. Prin urmare, configurațiile maxime pot oferi până la șase ieșiri video în paralel. Toate modulele de la dimensiunea S în sus oferă în plus o interfață serială pentru cameră (CSI) cu 4 canale. Modulele de dimensiunea L oferă până la 10 benzi PCIe pentru conectarea rapidă a perifericelor; dimensiunea M oferă 2x PCIe x1, iar dimensiunea S 1x PCIe x1. Având în vedere amprenta extrem de miniaturizată, modulele de dimensiunea 0 nu dispun de niciuna dintre intrările/ieșirile menționate, dar oferă toate interfețele enumerate în specificația OSM, care prevede până la 5x Ethernet pentru comunicarea între sisteme.

În toate modulele există o zonă de comunicare dedicată, care oferă 18 pini pentru semnale de antenă pentru diferite tehnologii wireless și 19 pini disponibili pentru semnale specifice producătorului.

De ce să luați în considerare OSM?

Principalele avantaje ale modulului OSM includ modulul care poate fi lipit pe PCB cu rezistență la vibrații, factor de formă compact cu cel mai mic raport pin/suprafață și posibilitatea de scalabilitate a tehnologiei.

Deoarece modulul poate fi lipit direct pe placa suport, modulul este o potrivire perfectă pentru produsele care sunt predispuse la vibrații și necesită un factor de formă compact. Un exemplu este grupul de conectivitate pentru un vehicul electric pe două roți. Modulele OSM oferă proiectanților o soluție cu o combinație ideală de scalabilitate, factor de formă și costuri.

Pentru un număr din ce în ce mai mare de aplicații IoT, acest standard ajută la combinarea avantajelor computerelor încorporate modulare cu cerințele tot mai mari privind costurile, spațiul și interfețele. Printre aplicațiile potențiale ale unui modul OSM se numără sistemele încorporate conectate la IoT, sistemele IoT și sistemele edge care rulează sisteme de operare open-source și sunt utilizate în medii industriale dificile.

Portofoliul iWave de sisteme pe modul OSM

iWave Systems, lider în proiectarea și fabricarea de sisteme pe modul, a lansat recent iW-RainboW-G40M (Figura 3): modulul OSM i.MX 8M Plus, care poate fi lipit. iW-Rainbow-G40M integrează puternicul procesor i.MX 8M Plus în standardul OSM 1.0 compact, oferind capacități puternice de inteligență artificială și învățare automatizată într-un modul compact.

Figura 3: partea superioară și inferioară a sistemului pe modul iW-G40M. (Sursa imaginii: iWave)

Două procesoare de semnale pentru imagini (ISP) și un procesor de rețea neuronală dedicat, cu o capacitate de până la 2,3 TOPS, fac din i.MX 8M Plus o soluție ideală pentru Smart Home, Smart City, IoT industrial și nu numai, datorită capacităților sale de învățare automată, vedere automatizată și multimedia avansată.

Caracteristicile principale ale modulului

• i.MX 8M Plus dual/quad lite/quad
• LPDDR4 2 GB (până la 8 GB)
• eMMC 16 GB (până la 256 GB)
• Wi-Fi (802.11b/g/n/ac/ax) (ax este opțional)
• Bluetooth 5.0
• 2 x porturi CAN-FD
• 2 x interfețe RGMII
• PCIe 3.0 x 1
• LVDS x 2
• Modul LGA de dimensiunea L

Modulul oferă proiectanților o opțiune flexibilă și scalabilă pentru produsul lor, reducând în același timp timpul de lansare pe piață. Datorită interfețelor industriale, cum ar fi CAN-FD, rețelele pentru care timpul este esențial și interfețele de mare viteză, procesorul este ideal pentru Industria 4.0 și pentru sistemele de automatizare care acceptă procesarea inteligentă și rapidă a datelor multimedia.

Prin intermediul unui kit de dezvoltare și al unui SOM gata de producție, un proiectant poate accelera timpul de lansare pe piață, cu riscuri reduse. Modulul este pregătit pentru aplicații și este livrat cu toate driverele software și BSP-urile necesare, cu compatibilitate de software pentru Ubuntu, Android și Linux.