Anfang Juni hat die Standardisierungsgruppe SGET (Standardization Group for Embedded Technologies) die neue Spezifikation SMARC 2.0 veröffentlicht. congatec, Europas führender Modulhersteller, bietet seine ersten Module in diesem Formfaktor an. Sie sind mit den neuen Intel Atom-, Celeron- und Pentium-Prozessoren ausgestattet, die unter dem Namen Apollo Lake entwickelt wurden.
Mit der Überarbeitung von 1.1 auf 2.0 hat sich SMARC von einer teilweise veralteten und durch Alternate Function Blocks recht willkürlichen Spezifikation zu einem grundsätzlich neuen Standard mit klarem Profil und eigenständiger Positionierung entwickelt. Mit ihren vielen optionalen Grafik-, Kameraeingangs-, Audio-, Netzwerk- und drahtlosen Schnittstellen ist die neue Spezifikation ideal für IoT-fähige Multimedia-Plattformen sowie viele andere grafikintensive Anwendungen mit geringem Stromverbrauch. SMARC 2.0 liegt genau zwischen den beiden etablierten Modulstandards Qseven und COM Express. Im Vergleich zum Qseven-Standard, der den kostengünstigen Einstieg in die Welt der Embedded-Module ermöglicht und verschiedene Low-Power-x86- und ARM-Prozessoren für Feld- und Mobilanwendungen integriert, bietet SMARC mehr Schnittstellen, insbesondere mehr Multimedia-Schnittstellen. Im Vergleich zu den leistungsstarken COM-Express-Modulen, die die leistungsstärkste COM-Klasse bilden, positioniert sich SMARC 2.0 im Segment der Low-Power-Prozessoren und unterstützt zudem weniger Schnittstellen als COM Express. SMARC 2.0-Schnittstellen entsprechen dieser Positionierung: SMARC 2.0 bietet beispielsweise moderne serielle I/Os sowie Video- und Netzwerkschnittstellen und ist damit eine ideale Wahl für viele multimedia- und grafikorientierte IoT-Anwendungen. Um Entwicklern solcher Anwendungen das Leben besonders leicht zu machen, bietet congatec optional auch Wi-Fi und Bluetooth gemäß der Schnittstellenspezifikation M.2 1216 an und komplettiert damit das Angebot an SMARC 2.0 Modulschnittstellen für Designs IoT. Anwendungen finden sich in Digital Signage-Systemen, Streaming-, Signage- und HMI-Systemen, allen Arten von Geräten mit grafischer Benutzeroberfläche (GUI), Point-of-Sale (POS)-Systemen, professionellen Spielautomaten, Informationsplattformen und Unterhaltung sowie IoT-Gateways.
Technische Neuigkeiten zu SMARC 2.0
Mit 314 Pins kann der SMARC 2.0-Anschluss, der auch im MXM 3.0-Grafikkartenstandard verwendet wird, bis zu vier Videoausgänge unterstützen, wodurch SMARC 2.0 eine starke Multimedia-Ausrichtung aufweist. Es bietet auch 2x 24-Bit LVDS/eDP/MIPI DSI, plus HDMI/DP++ und DP++, 2 MIPI-Kameraschnittstellen und 2 Audioschnittstellen über HDA und I6S. Zu den neuen Funktionen gehören zusätzliche USB-Ports für bis zu 2x USB, darunter 3.0 USB 1-Ports, ein zweiter Ethernet-Port für IoT-Verbindungen oder Line- und Ring-Fabrics, ein vierter PCI-Express-Kanal und 2 ESPI. Dafür entfällt die Unterstützung für die mittlerweile veralteten parallelen Kamera- und Display-Schnittstellen, externes eMMC, SPDIF, einen von drei I2.0S-Kanälen und Alternate Function Blocks. Letzteres wurde von vielen Anbietern und Kunden als zu offen empfunden, da es den Herstellern ermöglichte, alles zu implementieren, was sie wollten, und vor der Spezifikation von SMARC 1.1 keine Standardisierungsanstrengungen unternommen wurden. Das ist auch der Grund, warum SMARC XNUMX Module konstruktionsbedingt sehr wenig Sicherheit bieten, wenn die Schnittstellen solcher Module auf diesen Pins laufen.
Eine reiche Auswahl an Videoschnittstellen
SMARC 2.0 bietet eine große Auswahl an internen und externen grafischen Schnittstellen. Für den Anschluss externer Displays stehen zwei Dual Mode DisplayPorts (auch DisplayPort++ oder DP++ genannt) zur Verfügung. Der Vorteil: Systeme unterstützen die DP++-Funktion für externe Displays, sie können über DisplayPort-, HDMI- und sogar VGA-Signale angesteuert werden. SMARC 2.0 ist auch sehr flexibel und zukunftsweisend, wenn es um die interne Displaysteuerung geht. Die heute am häufigsten verwendete Schnittstelle ist LVDS. Dank der zwei 24-Bit-Datenkanäle ist es aber auch möglich, Displays mit sehr hohen Auflösungen anzusteuern. Zusätzlich zu den Anzeigesignalen ist ein vollständiger Satz von Unterstützungssignalen verfügbar.
Als Alternative zu LVDS bieten SMARC 2.0-Module auch zwei Sätze unabhängiger eingebetteter DisplayPort-Signale (eDP), um zwei interne Panels anzusteuern. Eine dritte, zukunftsweisende Alternative ist die Option zur Steuerung über MIPI-DSI-Panels (Display Serial Interface), wie von der Mobile Industry Processor Interface Alliance spezifiziert. Displays, die MIPI DSI unterstützen, werden meist in Smartphones verwendet. Obwohl im Allgemeinen kleiner, haben diese Displays hohe Auflösungen und werden in sehr großen Stückzahlen hergestellt. Wie EDP besteht MIPI DSI aus differentiellen Drahtpaaren in Reihe, die jedoch unterschiedliche Datenraten und Protokolle verwenden.
Zwei diskrete Ethernet-Schnittstellen
SMARC 2.0 bietet zwei Gigabit-Ethernet-Ports. Dies ist insbesondere für IoT- (Internet of Things) oder Industrie 4.0s-Anwendungen von Vorteil, da keine zusätzliche Hardware benötigt wird, um zwei unabhängige Netzwerksegmente für Logik- und Sicherheitsfunktionen zu betreiben. Die beiden GbE-Ports sind nützlich, um Cable Saver Line- und sogar redundante Ringtopologien zu implementieren. Der SMARC 2.0-Anschluss bietet auch SDP-Pins (Software Defined Pins) für die beiden Ethernet-Ports. Diese konfigurierbaren I/Os können für die Hardware-basierte Implementierung des Precision Time Protocol (PTP) gemäß IEEE 1588 verwendet werden, wodurch eine Präzision im Nanosekundenbereich erreicht wird.
drahtlose Technologien
Heutzutage ist drahtlose Konnektivität selbst für anspruchsvolle Automatisierungsanwendungen eine Notwendigkeit. Um diesem Trend Rechnung zu tragen, definiert die SMARC 2.0-Spezifikation einen dedizierten Bereich auf dem Modul für die Platzierung der Miniatur-HF-Anschlüsse, die für Hochfrequenzsignale benötigt werden (kurzer U.FL-Anschluss). Alle SMARC 2.0-Module, die Antennenanschlüsse für drahtlose Schnittstellen benötigen, implementieren diese Anschlüsse an derselben Position, um eine konsistente Austauschbarkeit zu gewährleisten. Die congatec-Module bieten zusätzlich die passenden logischen Schnittstellen wie WLAN und Bluetooth über die Schnittstellenspezifikation M.2 1216. Dies erweitert die Auswahl an Funkprotokollen und bietet maximale Flexibilität für die individuelle Anpassung der Anwendung.
SMARC 2.0 mit Apollo Lake
Das Feature-Set passt gut zu den neuen Intel Atom-, Celeron- und Pentium-Prozessoren, sodass sich das erste congatec SMARC 2.0-Modul nahtlos in die Ende Oktober erscheinende neue Prozessorgeneration integriert. Das neue Modul setzt nicht nur neue Maßstäbe in Sachen Leistung auf Low-Power-Prozessoren, sondern überzeugt auch mit vorintegrierten Funkschnittstellen, die bis zu 433 Mbit/s Wi-Fi, Bluetooth Low Energy und optional auf Wunsch NFC unterstützen. In Kombination mit GbE-Schnittstellen können alle Anforderungen heutiger eingebetteter IoT-fähiger Geräte erfüllt werden.
Kostenlose Update-Dienste
Entwickler von SMARC 1.1-Geräten können bei congatec eine kostenlose Upgrade-Verifizierung anfordern, die den erforderlichen Designaufwand spezifiziert.
Die Technik im Detail
Die neuen congatec SMARC 2.0 COM Module (conga-SA5) sind mit Intel ® Atom™ X5-E3930, E3940 und x7-E3950 Prozessoren für den erweiterten Temperaturbereich von -40°C bis +85°C ausgestattet; oder mit Intel® Celeron® N3350 Prozessor und Intel® Pentium® N4200 Quad-Core Prozessoren. Alle Versionen integrieren die neueste Intel Gen 9-Grafik für Displays, die bis zu 4k unterstützen und über Dual LVDS, eDP, DP++ oder MIPI DSI gesteuert werden können. Die Module verfügen über bis zu 8 GB LPDDR4-RAM mit bis zu 2.400 MT/s. Dank der M.2-1216-Schnittstelle wird drahtlose IoT-Konnektivität zu einem optionalen Standardfeature der neuen congatec SMARC 2.0-Module. Je nach Anwendungsanforderung können Konnektivitätsmodule mit 2,4 oder 5 GHz WLAN b/g/n/ac und Bluetooth Low Energy (BLE) auf das Modul aufgelötet werden. Die neuen SMARC 2.0-Module bieten außerdem 2x Gigabit Ethernet mit hardwaregestützter Echtzeitunterstützung für PTP (Precision Time Protocol). Für hochintegrierte Designs bieten die Module über die eMMC 128-Schnittstelle bis zu 5.0 GB Flash-Speicher. Im Vergleich zu eMMC 4,0 verdoppelt sich die Datenrate auf 3.2 Gbit/s und verkürzt so Boot- und Ladezeiten. SATA 6 Gbit/s und SDIO-Schnittstellen sorgen für zusätzlichen Speicherplatz.
Generische Erweiterungen können über die 4 PCIe-, 2 USB 3.0- und 4 USB 2.0-Kanäle implementiert werden; und weitere 2 SPI, 4 UARTs und zwei MIPI CSI-Kameraschnittstellen sind vorhanden. Audiosignale werden über HDA übertragen. Die neuen Module sind kompatibel mit Microsoft Windows 10, einschließlich aller Distributionen von MS Windows 10 IoT und Android für mobile Anwendungen. Um den Einstieg in die Welt von SMARC 2.0 noch einfacher zu machen, ergänzt congatec sein SMARC 2.0-Ökosystem in Kürze um ein Starterkit und ein komplettes Zubehörset. Die umfassenden Embedded Design & Manufacturing Services von congatec für anwendungsspezifische Motherboards und Systemdesigns vereinfachen die Anwendungsentwicklung weiter.
