Industriële CPU Boards

Industry 4.0 transformeert infrastructuurvereisten. Als gevolg hiervan is er een toenemende vraag naar compacte embedded board oplossingen. Arcobel levert compacte embedded moederborden en computer-on-modules, waarmee zeer compacte eindproducten ontwikkeld kunnen worden.

Standaard zijn deze bordoplossingen uitgerust met diverse I/O en flexibele aanpassingsmogelijkheden. Hierdoor kan de time-to-market van uw eindproduct aanzienlijk geminimaliseerd worden. Op Arcobel.com vindt u computer-on-modules (COMs) en embedded moederborden in verschillende form factors. Deze bordoplossingen optimaliseren Edge AI, HMI-en IoT-systeemontwikkeling en maken de ontwikkeling van gedifferentieerde producten voor verschillende doelmarkten mogelijk.

Naarmate de opties voor embedded computing blijven uitbreiden, wordt het kiezen van het juiste embedded moederbord gecompliceerder en verwarrend. Met onze productkennis en benodigde ervaring in verschillende markten, zijn wij in staat om een oplossing voor u samen te stellen die voldoet aan uw benodigdheden.

Arcobel levert bordoplossingen van alle relevante hedendaagse form factors. Zo vindt u op Arcobel.com Mini ITX, Pico ITX, COM Express, Qseven, SMARC en SOM form factors. Wij leveren embedded boards die ontwikkeld zijn om 24/7 in de meest kritische omstandigheden te kunnen blijven opereren. Hieronder vindt u COMs en embedded moederborden van een select aantal industrie onderscheidende fabrikanten. Deze embedded boards zijn uitgebreid getest en uitermate betrouwbaar.

Embedded Moederborden

Arcobel levert een brede range aan lang leverbare embedded moederborden, variërend van Pico-ITX tot full size ATX moederborden. De variatie aan low power en server embedded moederborden, bieden een oplossing voor diverse applicaties. Deze moederborden zijn gebaseerd op de nieuwste embedded processoren en chipsets. Met een embedded roadmap zijn deze moederborden vele jaren leverbaar.

ATX

Door het betrouwbare en duurzame PCBA, Printed Circuit Board Assemblies, design bieden ATX moederborden een optimaal platform voor embedded systemen in de industriële automatisering. ATX moederborden voorzien operators van meerdere PCIe/PCI/LAN/USB3.0 aansluitmogelijkheden. Embedded systemen uitgerust met een ATX embedded moederbord combineren performance met veel uitbreidingsmogelijkheden. Dergelijke systemen zijn dan ook voor meerdere taken tegelijk inzetbaar. Onze ATX embedded moederborden worden o.a. voor video bewerkings-, motion control- en data acquisitie systemen toegepast.

Mini ITX

Trends in de branche geven aan dat gebruikers een kleinere en goedkopere oplossing nodig hebben voor hun embedded systeemvereisten. Mini-ITX is een compact moederbord form factor. De compacte form factor (17 × 17 cm) maakt integratie in compacte embedded computers mogelijk.

Deze boards zijn compatibel met ATX- en microATX-chassis en kunnen probleemloos geïntegreerd worden, zonder dat het I/O-shield opnieuw aangepast hoeft te worden. De vier montagegaten in een Mini-ITX-kaart komen namelijk overeen met vier van de montage gaten op een ATX moederbord.

Embedded Mini-ITX moederborden zijn zeer functioneel en bieden gebruikers solide performance en een laag stroomverbruik (> 100 watt). Met een hoogte van slechts 25 mm is een Mini-ITX-moederbord ideaal voor toepassingen waarbij systeem grootte en energie-efficiëntie belangrijke factoren zijn.

Embedded Mini-ITX-kaarten worden vaak toegepast in industriële automatisering, zelfbedieningskiosken en andere infotainment-gestuurde oplossingen.

Pico-ITX Boards

Compact en compleet, de Pico-ITX embedded moederborden zijn geschikt voor vele doeleinden. Door de komst van Industry 4.0 is de infrastructuur van automatiseringsbedrijven aanzienlijk veranderd. Als gevolg is er een toenemende vraag naar compacte industriële computers, in de vorm van gateways.

Het Pico-ITX-bord is een klein x86 embedded moederbord van 100 mm bij 72 mm. Hiermee zijn deze embedded boards tot wel 75% kleiner dan een Mini-ITX embedded board. Een Pico-ITX bord bevat, processor, cache, werkgeheugen en een verscheidenheid aan standaard PC I/O interfaces.

Compacte embedded computers op basis van Pico-ITX kunnen taken betrouwbaar uitvoeren en kunnen connectiviteit verwerken. Standaardisatie maakt hoge volumes voor een breed scala aan industriële toepassingen mogelijk. Een hoge functionaliteit, gecombineerd met een kleine footprint van slechts 70 x 102 mm, maakt deze Pico-ITX embedded moederborden zeer veelzijdig.

De Pico-ITX form factor maakt de ontwikkeling van zeer kleine en lichte apparatuur mogelijk. Deze technologie biedt de mogelijkheid om krachtigere en verbeterde compacte ontwerpen te leveren op het gebied van infotainment, digital signage, telefonie, beveiliging en de automobielmarkt.

3,5"SBC

3,5“ Embedded boards bieden systeemontwikkelaars een balans tussen een compacte form factor en talrijke I/O configuratiemogelijkheden. Dit gecombineerd met hoogstaande functionaliteit en performance, maakt deze form factor geschikt voor de meest uiteenlopende applicaties. U kunt dan denken aan: digital signage, HMI en embedded IoT.

Computer-on-modules

Een computer-on-module (COM) is een type een single-board computer (SBC). Dit component is een subtype van een embedded computer systeem. Een COM lijkt dan ook zeer veel op een system on module (SOM).

COMS zijn gebouwd op een enkele PCB. Het design is gebaseerd op de CPU, het RAM geheugen en de input/output controllers. Deze modules beschikken in de meeste gevallen echter niet over I/O connectoren. Een COM wordt dan ook meestal op een carrierboard bevestigd. Via het carrierboard worden de bussen van de COM naar standaard I/O connectoren geleid.

COMs zijn uitermate geschikt voor toepassingen waar een compacte energiezuinige embedded computeroplossing benodigd is. Deze modules zijn namelijk zeer compact, eenvoudig te integreren en beschikken vaak over een multi-core CPU. Ook bestaan er COMs met FPGA componenten. Door FPGA IP cores aan een COM toe te voegen, kunnen de I/O functies worden aangepast zonder dat het PCB aangepast hoeft te worden.

Sommige COM formats zijn uitgevoerd met MXM edge connectoren, terwijl ander COMs over high density board-to-board connectoren beschikken.

Hardware en software kan namelijk gelijktijdig ontwikkeld worden. Hierdoor wordt de time to market (TTM) aanzienlijk gereduceerd. Ook worden er aanzienlijk wat design kosten bespaard. Een ander voordeel van deze schaalbaarheid is dat het de beschikbaarheid van applicaties op de lange termijn verlengt. Er is na iedere productlevenscyclus namelijk wel weer een opvolger beschikbaar die als retrofit gebruikt kan worden.

Er zijn drie open-spec COM standaarden die veelal voor industriële applicaties worden toegepast, namelijk: COM Express¸ SMARC en Qseven.

Arcobel levert Computer-on-Modules van alle relevante hedendaagse form factors. Wij leveren COMs die ontwikkeld zijn om 24/7 in de meest kritische te kunnen blijven opereren.

Hieronder vindt u COMs van een aantal industrie onderscheidende fabrikanten.

COM Express

COM Express is een zeer compacte COM form factor. Iedere COM Express Module beschikt over een geïntegreerde CPU en geheugen functionaliteit, I/O, graphics (PEG) en Ethernet. Deze modules zijn gebaseerd op een Intel of AMD X86 instructieset.

De form factor maakt gebruik van een mezzanine-based design. Alle COM modules worden op een applicatie specifiek baseboard geplugd. Deze modules kunnen dan ook waar nodig eenvoudig door een nieuwe, backwards-compatible COM module vervangen worden.

De COM Express standaard is in 2005 door de PICMG uitgebracht. Door de jaren heen zijn er verschillende COM Express types ontwikkeld. Ieder type is gebaseerd op een andere pinout configuratie en is voorzien van één of twee 220-pin connectoren. In totaal zijn er inmiddels 8 verschillende pinouts uitgebracht. Ieder pinout type is geschikt voor een bepaalde applicatie. Type 1, 2, 3, 4, 5 zijn inmiddels na COM Express revisie 3.0 verwijderd. Het is dan ook ten zeerste aanbevolen om voor nieuwe designs pinout type 6,7 of 10 te gebruiken. Tegenwoordig worden pinout type 6 en pinout type 10 worden over het algemeen het meeste toegepast.

Type 6 en 10 COM Express modules beschikken over PCI Express, USB 3.0, DDI (DisplayPort / HDMI / DVI) en eDP-interfaces, waarmee de ontwikkeling van producten voor compleet nieuwe toepassingen mogelijk wordt gemaakt. De PEG-lines op een COM Express Type 6 module maken de integratie van een grafische kaart of FPGA mogelijk.

SMARC

De SMARC Computer-on-Module is ontstaan uit de behoefte naar COMs met een energiezuinige ARM CPU. In een later stadium heeft Intel ook energiezuinige SoC’s met een X86 architectuur voor SMARC uitgebracht. Het is zelfs mogelijk om deze modules met solar cellen en/of batterijen te voeden.

Wat SMARC 2.0 uniek maakt is de geïntegreerde ondersteuning voor draadloze technologie. Om deze taak te kunnen uitvoeren, beschikken SMARC 2.0 modules over een speciaal gebied op de module waar RF connectoren op geplaatst worden. Om een consistente uitwisseling van data te kunnen garanderen, beschikken alle SMARC 2.0 designs over deze geïntegreerde RF connectoren.

SMARC 2.0 modules beschikken daarnaast standaard over twee configureerbare Gigabit Ethernet poorten. Hierdoor kunnen deze modules moeiteloos met twee onafhankelijke lokale ethernetverbindingen aangesloten worden. Middels Precision Time Protocol (PTP) kan de hoogst mogelijke synchronisatie tussen meerdere lokale devices gerealiseerd worden. Deze functies gecombineerd met WLAN functionaliteit maken SMARC 2.0 modules uitermate geschikt voor de integratie in krachtige IoT Gateways.

Meer en meer applicaties vereisen de mogelijkheid om live beelden ter analyse toe te passen. Zo moeten hedendaagse industriële pc’s steeds vaker met camera’s verbonden worden. SMARC 2.0 modules beschikken standaard over 2 MIPI CSI interfaces, hierdoor kunnen camera’s eenvoudig op het carrier board geïntegreerd worden.

Qseven

Qseven is een Computer-on-Module uitgevoerd in een zeer compacte form factor. Deze module is zelfs compacter dan de kleinste COM Express module. De standaard is in 2010 door de SGET uitgebracht. Deze module biedt een antwoord op de vraag naar compacte en kostefficiënte modules met high-speed interfaces.

De Qseven module wordt via een MXM connector op een applicatie specifiek carrier board aangesloten. Features zoals audio codecs, touch controllers en wireless devices, gecombineerd met de gewenste Qseven module creëren een schaalbare, fast-time-to-market oplossing. Qseven modules bieden gebruikers veel connectivity mogelijkheden. Zo beschikken deze modules over meerdere display aansluitingen, Gigabit Ethernet, USB 3.0, USB 2.0 en seriële communicatie. Additioneel zijn deze modules middels de flat foil connector met maximaal twee MIPI CSI camera’s uit te breiden.

De Qseven module is voorzien van een male MXM connector. MXM connectors blijven in de meest uitdagende omgevingscondities optimaal functioneren, zelfs als het Qseven bord in aanraking komt met temperatuurswisselingen, schokken en trillingen. Dit maakt het een ideale small form factor oplossing voor industriële applicaties. Voor industriële toepassingen worden dan ook wel legacy interfaces zoals seriële poorten en PS2 op het carrier bord geïntegreerd.

SOM

CPU-SOMs combineren een microprocessor, flash, RAM en stroomvoorziening op één compacte PCB. SOM staat voor System on Module. Een SOM is compleet uitgevoerd met alle hardware en software benodigdheden. Hierdoor zijn deze bordoplossingen gebruiksklaar. System-on-Modules zijn applicatie-onafhankelijk. Gecombineerd met een applicatie specifiek carrierboard bieden deze modules een perfect platform voor de ontwikkeling van verschillende embedded producten.

SOM’s zijn ontwikkeld als antwoord op de snel toenemende vraag naar compacte, krachtige embedded systemen. Omdat de intelligentie van de uiteindelijke applicatie al ontwikkeld is, wordt de time-to-market van het eindproduct verkort. Ook is het implementatierisico een stuk lager, omdat het volledig ontwikkelde en geteste oplossingen zijn. Zo hoeft een ontwerper zich geen zorgen te maken over de talloze aspecten die bij een CPU-ontwerp een rol spelen, zoals: setup/multiplexing, voeding (power up/power down sequencing) en geheugenontwerp (DDR3/DDR4).

De modules worden ontwikkeld op basis van componenten met een embedded roadmap, waardoor een lang levertermijn gegarandeerd kan worden. Een ander voordeel is dat alles configureerbaar is. System-on-Modules maken gebruik van opensource hardware en opensource software.

Carrier Cards

Een computer-on-module wordt samen met een bijbehorend carrierbord in een systeem geïntegreerd. Het carrierbord biedt gebruikers de benodigde interfaces om in no-time een klant specifieke oplossing te kunnen ontwikkelen.

Onze engineers kunnen in samenwerking met onze leveranciers een volledig klant specifiek carrierboard ontwikkelen, uitgevoerd met I/O en uitbreidingsmogelijkheden gericht op de applicatie in kwestie.

Graag komen wij met u in gesprek om de verdere mogelijkheden te bespreken.