Opis standardu OSM dla modułów SOM (system-on-module)

Projektanci produktów, architekci rozwiązań i inżynierowie systemów przyjęli różne standardy systemowe dotyczące modułów SOM, takie jak SMARC i Qseven (ilustracja 1). Stowarzyszenie SGeT (Standardization Group for Embedded Technologies - Grupa Standaryzacyjna dla Technologii Wbudowanych), jako międzynarodowe stowarzyszenie non-profit zrzeszające firmy i organizacje, pracuje nad niezależnymi specyfikacjami dla technologii komputerów wbudowanych. Wybór standardu branżowego dla modułów SOM zwiększa skalowalność technologii i poprawia współpracę między dostawcami.

Niedawno stowarzyszenie SGeT zdefiniowało dla modułów SOM nowy standard - OSM, czyli moduł o otwartym standardzie, z unikalną propozycją wartości, jaką jest lutowanie modułu SOM. Standard zapewnia dodatkową warstwę odporności dzięki konstrukcji LGA i technologii montażu powierzchniowego.

Ilustracja 1: Standardy modułów SOM: SMARC, Qseven i OSM. (Źródło ilustracji: iWave)

Opis standardu OSM

Moduł o otwartym standardzie (OSM), czyli najnowszy standard branżowy dla modułów SOM został wprowadzony na rynek w grudniu 2020 r. Aby stworzyć nowy, technologicznie ponadczasowy i wszechstronny standard dla niewielkich, tanich wbudowanych modułów komputerowych, stowarzyszenie SGeT opublikowało specyfikację OSM 1.0. OSM jest jednym z pierwszych standardów dla bezpośrednio lutowanych i skalowalnych wbudowanych modułów komputerowych.

OSM wkracza na rynek z wbudowanymi modułami komputerowymi wielkości znaczka pocztowego, zastępując moduły wielkości karty kredytowej. OSM umożliwia opracowywanie, produkcję i dystrybucję wbudowanych modułów dla architektur MCU32, Arm® i x86. Kluczowe cechy modułu OSM:

1. W pełni maszynowa obróbka na etapie lutowania, montażu i testowania
2. Wstępnie cynowana obudowa LGA do bezpośredniego lutowania bez złącza
3. Wstępnie zdefiniowane interfejsy programowe i sprzętowe
4. Otwartoźródłowe oprogramowanie i sprzęt

Ten całkowicie nowy standard jest dostępny w czterech różnych rozmiarach, począwszy od rozmiaru zero, przez mały, średni i skończywszy na dużym, z których każdy ma inną liczbę styków LGA dostępnych w module (ilustracje 2a i 2b). Cztery różne kształty mogą się wzajemnie uzupełniać.

W module o otwartym standardzie do podłączenia płytki drukowanej modułu do płytki drukowanej płytki bazowej zastosowano symetryczną obudowę LGA. Jako technologię stykową producent może wedle własnego uznania zastosować obudowę FTGA, ENIG LGA lub BGA. Specyfikacje pozwalają również dostawcom modułów na przyjęcie różnych wysokości w zależności od wymagań, z opcją rozszerzenia za pomocą elementów dystansowych do płytek drukowanych.

Moduły od rozmiaru S wzwyż oferują interfejsy wideo dla maksymalnie 1 4-kanałowego interfejsu DSI i RGB. Moduły w rozmiarze M mogą dodatkowo posiadać 2 interfejsy eDP/eDP, a w rozmiarze L dodatkowo 2 interfejsy LVDS dla grafiki. W związku z tym w maksymalnej konfiguracji moduł może posiadać do sześciu równoległych wyjść wideo. Wszystkie moduły od rozmiaru S wzwyż oferują ponadto 4-kanałowy interfejs szeregowy kamery (CSI). Moduły w rozmiarze L posiadają maksymalnie 10 torów PCIe do szybkiego podłączania urządzeń peryferyjnych. W rozmiarze M oferowane są 2 pojedyncze interfejsy PCIe, a w rozmiarze S - 1 pojedynczy interfejs PCIe. Ze względu na duży stopień miniaturyzacji moduły o rozmiarze 0 nie posiadają żadnego z wymienionych wejść-wyjść, ale oferują wszystkie interfejsy wymienione w specyfikacji OSM, tzn. zapewniają maksymalnie 5 portów Ethernet do komunikacji międzysystemowej.

We wszystkich modułach przewidziano dedykowany obszar komunikacyjny, w którym znajduje się 18 styków dla sygnałów antenowych dla różnych technologii bezprzewodowych oraz 19 styków na potrzeby sygnałów zależnych od producenta.

Dlaczego warto rozważyć moduły OSM?

Główne zalety modułów OSM to możliwość lutowania do płytki drukowanej, odporność na drgania, kompaktowe kształty i najmniejszy stosunek styków do powierzchni, a także potencjał skalowalności technologii.

Jako że moduł może być bezpośrednio przylutowany do płytki nośnej, doskonale nadaje się do produktów, które są podatne na drgania i wymagają kompaktowej obudowy. Przykładem może być klaster łączności dla elektrycznego pojazdu 2-kołowego. Moduły OSM zapewniają projektantom rozwiązania o idealnej kombinacji skalowalności, kształtu i kosztów.

W obliczu rosnącej liczby zastosowań w obszarze Internetu rzeczy ten standard pomaga jednocześnie cieszyć się zaletami modułowych komputerów wbudowanych i spełniać rosnące wymagania w dziedzinie kosztów, przestrzeni i interfejsów. Potencjalne zastosowania modułów OSM obejmują m.in. systemy wbudowane, systemy Internetu rzeczy (IoT) i systemy brzegowe pracujące na otwartoźródłowych systemach operacyjnych w trudnych warunkach przemysłowych.

Oferta modułów SOM iWave

Firma iWave Systems, lider w projektowaniu i produkcji modułów SOM, niedawno wprowadziła na rynek moduł iW-RainboW-G40M (ilustracja 3): lutowany moduł OSM i.MX 8M Plus. Moduł iW-Rainbow-G40M zawiera potężny procesor i.MX 8M Plus w standardzie OSM 1.0 o kompaktowych rozmiarach, zapewniając potężne możliwości sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego.

Ilustracja 3: górna i dolna część modułu SOM iW-G40M. (Źródło ilustracji: iWave)

Dwa procesory sygnałów obrazu (ISP) i dedykowany procesor sieci neuronowej do 2,3 TOPS sprawiają, że moduł i.MX 8M Plus idealnie pasuje do inteligentnego domu, inteligentnego miasta, przemysłowego Internetu rzeczy i nie tylko, dzięki funkcji uczenia i widzenia maszynowego oraz zaawansowanym funkcjom multimedialnym.

Kluczowe cechy modułu

• i.MX 8M Plus dual/quad lite/quad
• 2GB LPDDR4 (do 8GB)
• 16GB eMMC (do 256GB)
• Wi-Fi (802.11b/g/n/ac/ax) (ax opcjonalnie)
• Bluetooth 5.0
• 2 porty CAN-FD
• 2 interfejsy RGMII
• 1 interfejs PCIe 3.0
• 2 niskonapięciowe sygnały różnicowe (LVDS)
• Moduł LGA w rozmiarze L

Moduł zapewnia projektantom elastyczną i skalowalną opcję dla ich produktów, przy jednoczesnym skróceniu czasu wprowadzania na rynek. Dzięki interfejsom przemysłowym, takim jak CAN-FD, sieci wrażliwej na czas i szybkim interfejsom, procesor jest idealnym rozwiązaniem dla przemysłu 4.0 oraz systemów automatyki obsługujących inteligentne i szybkie przetwarzanie danych multimedialnych.

Dzięki zestawowi rozwojowemu i gotowemu do produkcji modułowi SOM projektant może skrócić czas wprowadzania produktu na rynek przy zmniejszonym ryzyku. Moduł jest gotowy do użycia i jest dostarczany ze wszystkimi niezbędnymi sterownikami oprogramowania oraz pakietami pomocy technicznej dla płyt (BSP) z obsługą systemów Ubuntu, Android i Linux.

Żródło: Opis standardu OSM dla modułów SOM © Digi-Key

Autor: Tawfeeq Ahmad

Kontakt w Polsce: Arkadiusz Rataj

Sales Manager Central Eastern Europe & Turkey

Digi-Key Electronics Germany

0048 696 307 330

arkadiusz.rataj@digikey.com

poland.support@digikey.pl