eng
DOI: 10.22184/1992-4178.2023.231.10.88.94
Описан стандарт встраиваемых компьютерных модулей SMARC. Приведена краткая информация об отечественных производителях, выпускающих модули в данном стандарте, и их продукции.
Описан стандарт встраиваемых компьютерных модулей SMARC. Приведена краткая информация об отечественных производителях, выпускающих модули в данном стандарте, и их продукции.
Теги: embedded computer module interface smarc standard встраиваемый компьютерный модуль интерфейс стандарт smarc
Обзор отечественных компьютерных модулей формата SMARC
А. Медведев, к. т. н.
Компьютерные модули, называемые также компьютерами на модуле (Computer-on-Module), или системами на модуле (System-on-Module), представляют собой компактный вычислитель, содержащий центральный процессор, память, контроллеры периферии и вторичные источники питания. Все периферийные интерфейсы выведены на разъемы в соответствии с общепринятыми спецификациями. Компьютерные модули широко применяются как для решения тех задач, которые невозможно эффективно решить с помощью стандартных встраиваемых плат, так и для обновления устаревших систем. Описание наиболее популярных среди разработчиков и пользователей встраиваемых систем стандартов компьютерных модулей (ETX, Qseven, SMARC, СOM Express и COM-HPC) представлено в публикации «Компьютерные модули: преимущества применения и популярные стандарты»*. В настоящей статье приведено описание одного из самых «молодых» стандартов: SMARC, а также краткая информация об отечественных производителях, выпускающих модули в данном стандарте, и их продукции.
Модули SMARC
Стандарт SMARC (Smart Mobility ARChitecture) разработан консорциумом SGET (https://sget.org) в 2013 году. Модули стандарта быстро стали очень популярными масштабируемыми строительными блоками, позволяющими разработчикам создавать приложения нового поколения.
Модули SMARC предназначены для создания компактных вычислительных устройств с низким энергопотреблением. Область применения модулей SMARC постоянно расширяется по мере развития технологий Интернета вещей и искусственного интеллекта. Они могут быть использованы в различных приложениях, от промышленной автоматизации до медицинского оборудования и транспортных средств.
Кроме того, модули SMARC (рис. 1) зарекомендовали себя при создании компактных портативных устройств, где энергопотребление не должно превышать нескольких ватт, а вычислительная мощность должна быть особенно высокой.
SMARC-модули могут быть построены на базе центральных процессоров с архитектурами ARM, x86 или RISC и поддерживают различные операционные системы, такие как Linux, Windows Embedded и даже QNX.
Модули SMARC являются популярными среди разработчиков встраиваемых систем благодаря своей гибкости, модульности и производительности. Они позволяют сократить время разработки и упростить сопровождение системы, что делает их идеальным выбором для широкого спектра приложений.
SMARC-модули имеют стандартизированный форм-фактор и интерфейсы (назначение контактов жестко прописано в спецификации), что позволяет легко заменять модули в системе без необходимости перепроектирования всей системы.
Компьютерные модули SMARC обладают несколькими преимуществами по сравнению с другими компьютерными модулями.
Компактный размер: SMARC-модули имеют габариты кредитной карты, что делает их идеальными для использования в ограниченном пространстве. Они часто используются во встраиваемых системах, таких как промышленные компьютеры, медицинские приборы и автоматизированные системы.
Масштабируемость: SMARC-модули предоставляют гибкую платформу для разработчиков, позволяя им выбирать модули от разных производителей с различными характеристиками и возможностями, такие как процессор, оперативная память, графика и др. Это обеспечивает масштабируемость в разработке продуктов и легкое обновление их при необходимости.
Низкое энергопотребление: SMARC-модули обычно имеют низкое энергопотребление, что делает их эффективными для использования в портативных и мобильных устройствах. Они являются идеальным выбором для разработчиков, которые стремятся создать энергоэффективные продукты.
Стандартизация: SMARC-модули разработаны на основе открытого стандарта, что обеспечивает совместимость и переносимость. Это позволяет разработчикам использовать SMARC-модули от разных производителей и без проблем комбинировать их с другими компонентами системы.
Легкость разработки: SMARC-модули предоставляют готовую платформу, которую можно использовать для ускорения процесса разработки. Они включают в себя основные компоненты и интерфейсы, такие как Ethernet, USB, HDMI, CAN, PCIe и др., чтобы обеспечить подключение к периферийным устройствам, что позволяет сосредоточиться на разработке приложения, не занимаясь проектированием базовой аппаратной платформы.
Надежность: SMARC-модули обычно изготавливаются производителями промышленных модулей в соответствии с высокими стандартами качества и имеют долгий срок службы. Это делает их надежным выбором для использования в критически важных приложениях, где требуется стабильная работа и минимальные сбои.
Спецификация определяет два размера модуля: 82 × 50 мм и 82 × 80 мм (рис. 2). Основное питание модулей – 5 В.
Список обязательных и дополнительных интерфейсов модулей приведен в табл. 1.
Печатные платы модуля имеют 314‑контактный краевой разъем, который соединяется с низкопрофильным 314‑контактным прямоугольным разъемом типа MXM3 на несущей плате.
Разъем MXM3 обычно используется для видеокарт. Но назначения контактов на модулях SMARC и графических картах – различные. Контакты модуля SMARC намеренно пронумерованы как P1-P156 и S1-S158 с целью отличия модуля SMARC от графического модуля MXM3.
В табл. 2 приведен перечень рекомендованных к использованию разъемов.
Обзор отечественных производителей SMARC-модулей
«АТБ Электроника»
История успеха «АТБ Электроника» – это 18 лет развития: от компании-поставщика компонентов до производителя с современным производственным комплексом площадью 4 500 м2, собственными испытательной лабораторией и R&D-центром.
«АТБ Электроника» находится в Москве, подразделения компании объединены в единый контур, что позволяет разработчикам непрерывно взаимодействовать с производством, а заказчикам оперативно согласовывать проекты, инспектировать производственный процесс при выпуске крупных партий оборудования. На рис. 3 представлен модуль АТБ-RK3568J-SMC.
НПК «АТРОНИК»
Основными направлениями деятельности НПК «АТРОНИК» являются:
разработка и серийное производство специализированных вычислителей для тяжелых условий эксплуатации;
контрактное производство электроники для ответственных применений;
разработка сложной электроники по техническому заданию (ТЗ) заказчика;
разработка и производство устройств биометрической идентификации;
разработка программного обеспечения для биометрических систем.
В состав компании входит специализированное конструкторское бюро (СКБ) и современное автоматизированное производство электронных изделий. Коллектив НПК «АТРОНИК» имеет опыт в разработке спецвычислителей для экстремальных условий эксплуатации от уровня схемотехники и исходных кодов. Используемые компанией производственные технологии позволяют выпускать вычислители любого уровня сложности, а гибкость технологических процессов дает возможность производить изделия любой серийности: от опытных образцов до партий в сотни тысяч штук. Вовлеченность технологов на ранних стадиях в процесс разработки позволяет существенно сократить время от ТЗ до получения литеры О1. На рис. 4 представлен модуль МЦП1502.
INMYS
Со времени основания компании в 2011 году специалисты INMYS разработали более сотни сложнейших программно-аппаратных решений. Одновременно с выпуском основной продукции (SOM-модулей) компания занимается разработкой и производством высокоскоростных сетевых коммутаторов и агрегаторов, материнских плат серверных компьютеров, контроллеров систем хранения данных. На рис. 5 представлен модуль NMS-SM-RK3568.
Fastwel
Fastwel основан в 1998 году и на сегодняшний день является одной из самых высокотехнологичных компаний России. Сочетая активные вложения в освоение новейших технологий с использованием опыта и потенциала российских разработчиков и технологов, Fastwel успешно конкурирует с ведущими мировыми производителями электронного оборудования.
Продукция Fastwel находит применение в ответственных приложениях на транспорте, в телекоммуникациях, промышленности и многих других отраслях, где требуется надежное оборудование, способное работать в жестких условиях эксплуатации.
Изделия Fastwel полностью учитывают специфику рынка России и стран СНГ как по набору поддерживаемых типов сигналов, так и по стойкости к неблагоприятным факторам внешней среды. На рис. 6 представлен модуль CPC1001.
НПЦ «ЭЛВИС»
Акционерное общество Научно-производственный центр «Электронные вычислительно-информационные системы» (АО НПЦ «ЭЛВИС») является одним из ведущих центров проектирования микросхем в России.
Компания была создана в 1990 году на базе структурного подразделения научно-производственного объединения «ЭЛАС», выполнявшего в 1960–80 годах передовые разработки в области космической электронной техники. Основным видом деятельности компании была разработка на базе собственной платформы проектирования «МУЛЬТИКОР» концептуально новых отечественных импортозамещающих микросхем типа «Система-на-Кристалле». На рис. 7 представлен модуль ELV-MC03-SMARC.
* * *
В заключение можно отметить, что преимущества использования SMARC-модулей включают:
гибкость: SMARC-модули обеспечивают возможность выбора подходящего процессора и характеристик для конкретного приложения. Это позволяет оптимизировать систему под требуемые задачи;
компактность: модули SMARC объединяют множество интерфейсов в одном компактном модуле, что упрощает проектирование и уменьшает размер системы;
легкость модернизации: стандартизированные формат и «распиновка» SMARC-модулей облегчают их замену или модификацию, что позволяет быстро адаптировать конечное изделие к новым требованиям или технологиям;
возможность масштабирования: SMARC-модули поддерживают различные процессоры и периферийные устройства, что позволяет расширять возможности конечной системы и улучшать ее производительность.
В целом, SMARC-модули представляют собой современное и гибкое решение для создания вычислительных систем и устройств, обладающее преимуществами компактности, масштабируемости, энергоэффективности, стандартизации, легкости разработки и надежности. Использование SMARC-модулей может быть полезно во множестве областей, таких как автоматизация, медицина, телекоммуникации, промышленность и другие, где требуется компактный масштабируемый встраиваемый вычислительный модуль. ●
А. Медведев, к. т. н.
Компьютерные модули, называемые также компьютерами на модуле (Computer-on-Module), или системами на модуле (System-on-Module), представляют собой компактный вычислитель, содержащий центральный процессор, память, контроллеры периферии и вторичные источники питания. Все периферийные интерфейсы выведены на разъемы в соответствии с общепринятыми спецификациями. Компьютерные модули широко применяются как для решения тех задач, которые невозможно эффективно решить с помощью стандартных встраиваемых плат, так и для обновления устаревших систем. Описание наиболее популярных среди разработчиков и пользователей встраиваемых систем стандартов компьютерных модулей (ETX, Qseven, SMARC, СOM Express и COM-HPC) представлено в публикации «Компьютерные модули: преимущества применения и популярные стандарты»*. В настоящей статье приведено описание одного из самых «молодых» стандартов: SMARC, а также краткая информация об отечественных производителях, выпускающих модули в данном стандарте, и их продукции.
Модули SMARC
Стандарт SMARC (Smart Mobility ARChitecture) разработан консорциумом SGET (https://sget.org) в 2013 году. Модули стандарта быстро стали очень популярными масштабируемыми строительными блоками, позволяющими разработчикам создавать приложения нового поколения.
Модули SMARC предназначены для создания компактных вычислительных устройств с низким энергопотреблением. Область применения модулей SMARC постоянно расширяется по мере развития технологий Интернета вещей и искусственного интеллекта. Они могут быть использованы в различных приложениях, от промышленной автоматизации до медицинского оборудования и транспортных средств.
Кроме того, модули SMARC (рис. 1) зарекомендовали себя при создании компактных портативных устройств, где энергопотребление не должно превышать нескольких ватт, а вычислительная мощность должна быть особенно высокой.
SMARC-модули могут быть построены на базе центральных процессоров с архитектурами ARM, x86 или RISC и поддерживают различные операционные системы, такие как Linux, Windows Embedded и даже QNX.
Модули SMARC являются популярными среди разработчиков встраиваемых систем благодаря своей гибкости, модульности и производительности. Они позволяют сократить время разработки и упростить сопровождение системы, что делает их идеальным выбором для широкого спектра приложений.
SMARC-модули имеют стандартизированный форм-фактор и интерфейсы (назначение контактов жестко прописано в спецификации), что позволяет легко заменять модули в системе без необходимости перепроектирования всей системы.
Компьютерные модули SMARC обладают несколькими преимуществами по сравнению с другими компьютерными модулями.
Компактный размер: SMARC-модули имеют габариты кредитной карты, что делает их идеальными для использования в ограниченном пространстве. Они часто используются во встраиваемых системах, таких как промышленные компьютеры, медицинские приборы и автоматизированные системы.
Масштабируемость: SMARC-модули предоставляют гибкую платформу для разработчиков, позволяя им выбирать модули от разных производителей с различными характеристиками и возможностями, такие как процессор, оперативная память, графика и др. Это обеспечивает масштабируемость в разработке продуктов и легкое обновление их при необходимости.
Низкое энергопотребление: SMARC-модули обычно имеют низкое энергопотребление, что делает их эффективными для использования в портативных и мобильных устройствах. Они являются идеальным выбором для разработчиков, которые стремятся создать энергоэффективные продукты.
Стандартизация: SMARC-модули разработаны на основе открытого стандарта, что обеспечивает совместимость и переносимость. Это позволяет разработчикам использовать SMARC-модули от разных производителей и без проблем комбинировать их с другими компонентами системы.
Легкость разработки: SMARC-модули предоставляют готовую платформу, которую можно использовать для ускорения процесса разработки. Они включают в себя основные компоненты и интерфейсы, такие как Ethernet, USB, HDMI, CAN, PCIe и др., чтобы обеспечить подключение к периферийным устройствам, что позволяет сосредоточиться на разработке приложения, не занимаясь проектированием базовой аппаратной платформы.
Надежность: SMARC-модули обычно изготавливаются производителями промышленных модулей в соответствии с высокими стандартами качества и имеют долгий срок службы. Это делает их надежным выбором для использования в критически важных приложениях, где требуется стабильная работа и минимальные сбои.
Спецификация определяет два размера модуля: 82 × 50 мм и 82 × 80 мм (рис. 2). Основное питание модулей – 5 В.
Список обязательных и дополнительных интерфейсов модулей приведен в табл. 1.
Печатные платы модуля имеют 314‑контактный краевой разъем, который соединяется с низкопрофильным 314‑контактным прямоугольным разъемом типа MXM3 на несущей плате.
Разъем MXM3 обычно используется для видеокарт. Но назначения контактов на модулях SMARC и графических картах – различные. Контакты модуля SMARC намеренно пронумерованы как P1-P156 и S1-S158 с целью отличия модуля SMARC от графического модуля MXM3.
В табл. 2 приведен перечень рекомендованных к использованию разъемов.
Обзор отечественных производителей SMARC-модулей
«АТБ Электроника»
История успеха «АТБ Электроника» – это 18 лет развития: от компании-поставщика компонентов до производителя с современным производственным комплексом площадью 4 500 м2, собственными испытательной лабораторией и R&D-центром.
«АТБ Электроника» находится в Москве, подразделения компании объединены в единый контур, что позволяет разработчикам непрерывно взаимодействовать с производством, а заказчикам оперативно согласовывать проекты, инспектировать производственный процесс при выпуске крупных партий оборудования. На рис. 3 представлен модуль АТБ-RK3568J-SMC.
НПК «АТРОНИК»
Основными направлениями деятельности НПК «АТРОНИК» являются:
разработка и серийное производство специализированных вычислителей для тяжелых условий эксплуатации;
контрактное производство электроники для ответственных применений;
разработка сложной электроники по техническому заданию (ТЗ) заказчика;
разработка и производство устройств биометрической идентификации;
разработка программного обеспечения для биометрических систем.
В состав компании входит специализированное конструкторское бюро (СКБ) и современное автоматизированное производство электронных изделий. Коллектив НПК «АТРОНИК» имеет опыт в разработке спецвычислителей для экстремальных условий эксплуатации от уровня схемотехники и исходных кодов. Используемые компанией производственные технологии позволяют выпускать вычислители любого уровня сложности, а гибкость технологических процессов дает возможность производить изделия любой серийности: от опытных образцов до партий в сотни тысяч штук. Вовлеченность технологов на ранних стадиях в процесс разработки позволяет существенно сократить время от ТЗ до получения литеры О1. На рис. 4 представлен модуль МЦП1502.
INMYS
Со времени основания компании в 2011 году специалисты INMYS разработали более сотни сложнейших программно-аппаратных решений. Одновременно с выпуском основной продукции (SOM-модулей) компания занимается разработкой и производством высокоскоростных сетевых коммутаторов и агрегаторов, материнских плат серверных компьютеров, контроллеров систем хранения данных. На рис. 5 представлен модуль NMS-SM-RK3568.
Fastwel
Fastwel основан в 1998 году и на сегодняшний день является одной из самых высокотехнологичных компаний России. Сочетая активные вложения в освоение новейших технологий с использованием опыта и потенциала российских разработчиков и технологов, Fastwel успешно конкурирует с ведущими мировыми производителями электронного оборудования.
Продукция Fastwel находит применение в ответственных приложениях на транспорте, в телекоммуникациях, промышленности и многих других отраслях, где требуется надежное оборудование, способное работать в жестких условиях эксплуатации.
Изделия Fastwel полностью учитывают специфику рынка России и стран СНГ как по набору поддерживаемых типов сигналов, так и по стойкости к неблагоприятным факторам внешней среды. На рис. 6 представлен модуль CPC1001.
НПЦ «ЭЛВИС»
Акционерное общество Научно-производственный центр «Электронные вычислительно-информационные системы» (АО НПЦ «ЭЛВИС») является одним из ведущих центров проектирования микросхем в России.
Компания была создана в 1990 году на базе структурного подразделения научно-производственного объединения «ЭЛАС», выполнявшего в 1960–80 годах передовые разработки в области космической электронной техники. Основным видом деятельности компании была разработка на базе собственной платформы проектирования «МУЛЬТИКОР» концептуально новых отечественных импортозамещающих микросхем типа «Система-на-Кристалле». На рис. 7 представлен модуль ELV-MC03-SMARC.
* * *
В заключение можно отметить, что преимущества использования SMARC-модулей включают:
гибкость: SMARC-модули обеспечивают возможность выбора подходящего процессора и характеристик для конкретного приложения. Это позволяет оптимизировать систему под требуемые задачи;
компактность: модули SMARC объединяют множество интерфейсов в одном компактном модуле, что упрощает проектирование и уменьшает размер системы;
легкость модернизации: стандартизированные формат и «распиновка» SMARC-модулей облегчают их замену или модификацию, что позволяет быстро адаптировать конечное изделие к новым требованиям или технологиям;
возможность масштабирования: SMARC-модули поддерживают различные процессоры и периферийные устройства, что позволяет расширять возможности конечной системы и улучшать ее производительность.
В целом, SMARC-модули представляют собой современное и гибкое решение для создания вычислительных систем и устройств, обладающее преимуществами компактности, масштабируемости, энергоэффективности, стандартизации, легкости разработки и надежности. Использование SMARC-модулей может быть полезно во множестве областей, таких как автоматизация, медицина, телекоммуникации, промышленность и другие, где требуется компактный масштабируемый встраиваемый вычислительный модуль. ●
Отзывы читателей
