Strom sparende Computer-on-Modules im Formfaktor 70 x 70 mm (embedded world: 9-235)

Speziell für lüfterlose Anwendungen

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Das Qseven-Konsortium, dem sich mittlerweile achtzehn führende Embedded-Computing-Unternehmen angeschlossen haben, unterstützt aktiv den Small Form Factor 70 x 70 mm für hochintegrierte Computer-on-Modules. Der offene Standard garantiert die Austauschbarkeit der kompakten Module unterschiedlicher Anbieter, die sich durch eine extrem geringe Leistungsaufnahme auszeichnen. Zu den ersten auf dem Standard basierenden Embedded-Modulen zählt eine Plattform der MSC Vertriebs-GmbH.

Nach Informationen der MSC Vertriebs GmbH in Stutensee ( www.msc-ge.com)

Vor drei Monaten wurden von führenden Embedded-Computing-Herstellern die ersten Embedded-Computer-on-Modules im neuen Qseven-Formfaktor vorgestellt. Die kompakten CPU-Baugruppen mit den Abmessungen 70 x 70 mm entsprechen der vor etwa einem Jahr definierten offenen Q- seven-Spezifikation. Alle Produkte der verschiedenen Anbieter sind untereinander austauschbar und kommen damit dem Wunsch vieler Anwender nach einer echten Second Source entgegen.
Die hochintegrierte Qseven-Plattform wurde speziell für die neuen extrem Strom sparenden Prozessortechnologien entwickelt. Die ersten Module basieren auf den Intel-Atom- bzw. den VIA-Nano-Prozessoren. Da der Qseven-Standard die maximale Systemverlustleistung auf 12 W begrenzt, sind die skalierbaren Baugruppen besonders für lüfterlose und mobile, batteriebetriebene Systeme geeignet. Die Kombination aus geringer Leistungsaufnahme und kompakter Bauform erschließt eine Reihe neuer, innovativer Anwendungen in den unterschiedlichsten Märkten. Qseven erlaubt Systementwicklern erstmals den Einsatz von x86-Standardhardware und -software für Applikationen, die bisher nur mit proprietären Lösungen auf der Basis klassischer Embedded-Prozessoren realisiert werden konnten.
Maximal 12 W Verlust- leistung
Die Qseven-Module sind aufgrund ihrer geringen Verlustleistung in ihrer Performance natürlich begrenzt. Jedoch benötigen sehr viele Anwendungen wie POS/POI-Terminals oder Handheld-Systeme in der Regel weder Höchstleistungen bei der Grafik und der CPU noch eine Vielfalt an Anschlussmöglichkeiten. Die hierbei eingesetzten Chipsätze sind optimiert auf weniger Schnittstellen, serielle Busse und niedrige Versorgungsspannungen. Erfordert die Applika- tion dagegen eine breite Auswahl an parallelen und analogen Interfaces, bieten sich nach wie vor die bewährten Embedded-Module entsprechend der COM- Express-Technologie an.
Dass sich der neue Qseven-Standard neben COM Express und ETX im hart umkämpften COM-Markt so schnell durchgesetzt hat, liegt an der breiten Unterstützung durch das Q- seven-Konsortium. Dem von der Congatec AG, der MSC Vertriebs GmbH und SECO s.r.l. Anfang letzten Jahres gegründeten Qseven-Konsortium haben sich bislang die Unternehmen Advantech, Asem, Dave, Grossenbacher Systeme, Hectronic, IEI, Netio Technologies, Portwell, TQ-Systems/TQ-Components und Transquil PC angeschlossen. Den Qseven-Standard unterstützen Contradata, Elektrosil, HSM Zamecki, Matrix Electronica und MCS Micornic Computer Systeme. Die Mitglieder laden alle Hersteller und Anwender von Embedded-Computing-Modulen ein, dem offenen Qseven-Konsortium beizutreten.
Für die breite Unterstützung des Standards sorgt seine vollständige Offenheit sowohl bei der Definition als auch in der Zusammenarbeit der Mitglieder des Konsortiums. Eine Dominanz durch einzelne Hersteller und damit ein Aufweichen der Spezifikation zu Gunsten firmenspezifischer Interessen wird dadurch erfolgreich vermieden.
Einheitliches API
Auf der electronica 2008 hat das Qseven-Konsortium den Qseven-Design-Guide, das Board- Support- Package für das Embedded-Application-Software-Interface (EASI) und die von der MSC Vertriebs GmbH entwickelte Qseven-Referenzplattform vorgestellt. Der allen Interessenten zugängliche Design-Guide enthält detaillierte Schaltungsvorschläge und Schnittstellenauslegungen, sodass Systementwickler in der Lage sind, sofort mit der Entwicklung von Qseven-Motherboards zu beginnen. Mit der Referenzplattform MSC Q7-MB-RP können Kunden bereits vor der Entwicklung ihres anwendungsspezifisches Baseboards ihre spezielle Anwendung testen. Darüber hinaus lassen sich die Interoperabilität von Embedded-Modulen unterschiedlicher Hersteller überprüfen und Compliance-Tests durchführen. Die Referenzplattform stellt alle von Qseven definierten Schnittstellen zur Verfügung.
Neben der Standardisierung von Mechanik und Schnittstellen definiert die Qseven-Spezifika- tion erstmals ein einheitliches Application-Programming-Interface (API), womit sich einzelne Modulfunktionen von verschiedenen Herstellern in gleicher Weise ansprechen lassen. Das Embedded-Application-Software-Interface (EASI) deckt die Funktionen Watchdog-Timer, I²C-Bus, LCD Backlight Control, BIOS-Nutzer-Speicherbereich und die Temperaturkontrolle ab. Um die Anforderungen moderner Embedded-Anwendungen zu erfüllen, setzt der Standard konsequent auf neue, digitale Interface-Technologien wie die schnellen seriellen Schnittstellen USB 2.0, PCI Express und Sata. Auf veraltete Legacy-Interfaces und analoge VGA-Signale wird verzichtet.
Ein weiteres Plus von Qseven ist die leichte Integrierbarkeit des Moduls auf dem Motherboard dank einer einfachen Befestigungstechnik mit einer geringen Anzahl an Bohrungen. Teil der Qseven-Initiative ist eine Nutzung der in Notebooks bereits vielfach bewährten MXM-Steckertechnologie, die besonders auf hohe Übertragungsgeschwindigkeiten ausgelegt ist und nur auf dem Carrierboard bestückt wird. Dadurch lassen sich die Kosten gegenüber COM-Express-Steckerpaaren wesentlich senken. Darüber hinaus können Boards mit diesem Stecksystem kostengünstig voll automatisiert produziert werden.
Trotz der Begrenzung des maximalen Stromverbrauchs auf 12 W sieht der Standard ein passives Kühlkonzept vor, das die von den Chips abgegebene Wärme zusätzlich über kupferne Innenlagen der Leiterplatte nach außen transportiert. Über ein Thermal-Cooling-Interface lässt sich bei Bedarf die auftretende Wärme zu einem Kühlkörper, Heatsink oder Heatpipe, ableiten. Die leistungsfähigen Qseven-Module benötigen nur eine einfache 5-V-Versorgungsspannung, die den Aufwand für die auf dem Modul integrierte Spannungsversorgung minimiert.
Erste Qseven-Module
Zu den ersten Herstellern, die ein auf dem offenen Qseven-Standard basierendes 70 x 70 mm kleines Embedded-Modul vorgestellt haben, zählt die MSC Vertriebs GmbH. Die Plattform MSC Q7-US15W integriert einen Strom sparenden Intel-Atom-Prozessor Z530/Z510 mit bis zu 1,6 GHz Taktfrequenz und den Mobile-Intel- System-Controller-Hub (SCH) US15W. Die maximale Verlustleistung der Qseven-Baugruppe liegt bei nur 7 W. Auf Wunsch kann das Modul von MSC mit Hardware- und BIOS-basierenden Security-Funktionen ausgestattet werden, die den Anforderungen der Trusted-Computing-Group (TCG) entsprechen. MSC ist in der Lage, dank einer erfahrenen BIOS-Entwicklungsgruppe im Design Center in Neufahrn bei München, auf Kundenanfrage das BIOS von Phoenix Technologies zu konfigurieren und der Applikation anzupassen. Zur Realisierung der Kundenprojekte haben die MSC-Spezialisten den vollen Zugriff auf den Phoenix-Source-Code.
Da die Qseven-Module unterschiedlicher Anbieter einfach austauschbar sind, muss sich die MSC neben der BIOS-Unterstützung und natürlich der Preisgestaltung mehr und mehr durch kompetente Beratung des Kunden sowie durch die Liefersicherheit und die Produktstabilität differenzieren. So lassen beispielsweise zahlreiche Anwender ihr Standard-Baseboard im Hause MSC entwickeln und fertigen, da sie damit die Time-to-Market ihres Produkts reduzieren können. Darüber hinaus ist der Embedded-Spezialist in der Lage, Zusatzkomponenten wie Displays, Massenspeicher oder Grafikkarten zu liefern. Die MSC fertigt alle Qseven-Module in eigenen Produktionsstätten in Deutschland. Das Label „Made in Germany“ steht im In- und Ausland nach wie vor für höchste Qualität der Produkte bei Preisen auf Weltmarktniveau und verlässlichem Support. Dazu wurden in den letzten Jahren hohe Beträge in automatische Fertigungsabläufe und Prüfkonzepte für COM-Module investiert.

PRAXIS PLUS
Zu den ersten Herstellern, die ein auf dem offenen Qseven-Standard basierendes 70 x 70 mm kleines Embedded-Modul vorgestellt haben, zählt die MSC Vertriebs GmbH. Die Plattform MSC Q7- US15W integriert einen Strom sparenden Intel-Atom-Prozessor Z530/Z510 mit bis zu 1,6 GHz Taktfrequenz und den Mobile-Intel-System-Controller-Hub (SCH) US- 15W. Die maximale Verlustleistung der Baugruppe liegt bei 7 W. Zur Anbindung externer Geräte steht eine breite Auswahl an Industriestandardschnittstellen zur Verfügung: bis zu drei PCI-Express-x1- und zwei Sata-2- bis 300 MB/s sowie acht USB-2.0-Ports, ein 1000Base-TX-Ethernet-Interface, ein High-Definition-Audio-Interface (HDA) und einen LPC-Ausgang. Der im Controller-Hub integrierte Intel-Graphics-Media-Accelerator 500 bietet 18/24-bit LVDS- und SDVO-Schnittstellen für Grafikanwendungen.

Zu den ersten Herstellern, die ein auf dem offenen Qseven-Standard basierendes 70 x 70 mm kleines Embedded-Modul vorgestellt haben, zählt die MSC Vertriebs GmbH. Die Plattform MSC Q7-US15W integriert einen stromsparenden Intel-Atom-Prozessor Z530/Z510 mit bis zu 1,6 GHz Taktfrequenz und den Mobile-Intel-System-Controller-Hub (SCH) US15W. Die maximale Verlustleistung der Baugruppe liegt bei 7 W. Zur Anbindung externer Geräte steht eine breite Auswahl an Industriestandardschnittstellen zur Verfügung: bis zu drei PCI-Express-x1- und zwei Sata-2- bis 300 MB/s sowie acht USB-2.0-Ports, ein 1000 Base-TX-Ethernet-Interface, ein High-Definition-Audio-Interface (HDA) und einen LPC-Ausgang. Der im Controller-Hub integrierte Intel-Graphics-Media-Accelerator 500 bietet 18/24-Bit LVDS- und SDVO-Schnittstellen für anspruchsvolle Grafikanwendungen.
Der Qseven-Standard beschreibt Single-Board-Computer, die alle Core-Komponenten eines PCs aufweisen und auf ein applikationsspezifischen Basis-Board montiert werden. Qseven-Module zeichnen sich durch einen standardisierten Formfaktor von 70 x 70 mm aus. Das Pinout basiert auf dem High-speed-MXM-Steckverbinder, der alle I/O-Signale an das Board überträgt. Qseven-Module unterstützen alle Funktionalitäten üblicher Embedded-Applikationen. Diese Funktionalitäten umfassen Grafik, Sound, Datenspeicherung und USB-Ports, sind jedoch keinesfalls darauf beschränkt. Der MXM-Connector ist als bewährter Interface-Baustein vom Einsatz in Notebooks bekannt. Das Basis-Board stellt alle Interface-Steckverbinder zur Applikation zur Verfügung. Qseven-Applikationen sind skalierbar und ermöglichen den Einsatz unterschiedlich leistungsfähiger Module.

eA-INFO-TIPP
Der Qseven-Standard beschreibt Single-Board-Computer, die alle Core-Komponenten eines PCs aufweisen und auf ein applikationsspezifischen Basis-Board montiert werden. Qseven-Module zeichnen sich durch einen standardisierten Formfaktor von 70 x 70 mm aus. Das Pinout basiert auf dem High-speed-MXM-Steckverbinder, der alle I/O-Signale an das Board überträgt. Qseven-Module unterstützen alle Funktionalitäten üblicher Embedded-Applikationen. Diese Funktionalitäten umfassen Grafik, Sound, Datenspeicherung und USB-Ports, sind jedoch keinesfalls darauf beschränkt. Der MXM-Connector ist als bewährter Interface-Baustein vom Einsatz in Notebooks bekannt. Das Basis-Board stellt alle Interface-Steckverbinder zur Applikation zur Verfügung. Q- seven-Applikationen sind skalierbar und ermöglichen den Einsatz unterschiedlich leistungsfähiger Module:
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