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<H1>www.aud24.net : F.Kunz: "Embedded-PC-Module im Kreditkartenformat"</H1>
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Redaktion
> <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD>
<TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>21.01.2002</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailFirma ID=topSpace>DIGITAL-LOGIC AG :</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailTitel>F.Kunz: "Embedded-PC-Module im Kreditkartenformat"</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel>Modulkonzept reduziert Designkosten und verkürzt Markteinführungszeiten</TD>
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<TD CLASS=detailBildunterschrift>Enmbedded PC's von Digital-Logic AG</TD>
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Rasante Innovationszyklen sowie ein ungebrochener Trend nach weiterer Miniaturisierung und maßgeschneiderten Lösungen kennzeichnen die Entwicklung im Bereich der Embedded-Computer. Diesen Trends werden Embedded-PCs im ‚Kreditkartenformat‘ gerecht. Kompakte Module decken nicht nur alle Anforderungen des Embedded-Marktes ab, sondern lassen sich aufgrund ihres innovativen Konzepts auch problemlos in eine kundenspezifische Applikation integrieren.<BR><BR>Der Markt für Embedded-PCModule ist einer der Wachstumsmärkte in der IT-Welt. Marktforschungsunternehmen gehen von einer durchschnittlichen Steigerungsrate von mehr als 50 Prozent aus. Die Gründe für das rasche Wachstum liegen in den vielfältigen Einsatzmöglichkeiten der Embedded- Computer. In der Regel vom Anwender nicht erkennbar, sind sie in unterschiedlichen Applikationen wie Steuerungssystemen, Fahrscheinund Geldautomaten sowie in zahlreichen anderen industriellen Geräten integriert. Entwickler, die einen solchen Embedded-Rechner in ein Gerät einbauen wollen, sollten das Rad aber nicht neu erfinden. Fertige integrierbare und individuell erweiterbare Module nehmen hier sehr viel Entwicklungsarbeit ab. Embedded-Computern werden z.B. von Digital- Logic in unterschiedlichen Leistungsbereichen und Preisklassenangeboten.Hier sind zwei Produktgruppen im Angebot: Einerseits Standard- Embedded-Computer (SEC) für Anwender mit ähnlichen Bedürfnissen und genormten Formfaktoren sowie andererseits Customized- Embedded-Computer (CEC), die individuell auf Kundenbedürfnisse zugeschnittene Lösungen darstellen. Zu den Standardprodukten gehören auch die smartModule, eine umfangreiche Embedded-PC-Familie im Kreditkartenformat. Ausgestattet mit leistungsfähigen Prozessoren decken diese kompakten Aufsteckmodule alle Anforderungen des Embedded- Marktes ab. smartModule sind Multichip-Module, welche die gesamte Funktionalität eines PCs beinhalten. Sämtliche Signale, Schnittstellen, ISA- und PCI-Bus sind auf einem einzigen Bus, dem smart480Bus, zusammengefasst und über zwei Stecker mit insgesamt 480 Anschlüssen in die kundenspezifische Umgebung integriert. Somit ist keinerlei Verkabelung notwendig. Da der smart480Bus gleichzeitig die Technologieschnittstelle darstellt, sind auch zukünftige smartModule mechanisch, elektrisch und funktional kompatibel. Das innovative Konzept dieser Module erlaubt die einfache, zeitsparende und kostengünstige Integration eines Embedded-PCs in eine individuelle, PC-basierte Anwendung. Es stellt eine leicht austauschbare, skalierbare und zukunftssichere Alternative zur direkten Implementierung der gesamten PC-Elektronik in ein Kundendesign dar. Zusätzlich verringert das Modulkonzept das Entwicklungsrisiko von kundenspezifischen Designs. Die Vorteile der smartModule liegen auf der Hand: Entwickler von individuellen Seriengeräten werden unabhängiger von den Änderungszyklen der PC-Hardware, können zukünftige Prozesstechnologien ohne große Änderungen in ihre Applikationen integrieren und bedarfsgerechte Gerätefamilien mit unterschiedlicher Rechnerleistung anbieten. Lediglich das Basisboard ist noch individuell zu entwickeln.<BR><BR>State-of-the-Art-Technologie<BR><BR>Die neuesten Modelle aus der smartModule- Reihe sind der SM586PC und SMGXPC. Der SM586PC (Abb. 1) basiert auf dem x86-kompatiblen PC-on-a-Chip ZFx86 von ZF Micro Devices. Dieser nur 35 mm x 35 mm große Baustein verfügt über ein voll implementiertes Phoenix-BIOS sowie einen patentierten Fail- Safe-Mechanismus, der ein definiertes Booten bzw. eine selbsttätige Diagnose mit Fehlerbeseitigung ermöglicht. Der ZFx86 ist der erste und derzeit einzige auto-booting PC-on-a-Chip, der BIOS und Betriebssystemsoftware mit internen FailSafe-Boot-ROM kombiniert und somit permanenten Zugriff auf ein System garantiert. Zum anderen bietet er komplett integrierte PCFunktionalität und das bei einer extrem geringen Leistungsaufnahme von nur 500 mW bei 100 MHz. Der smartModule 586PC arbeitet mit einer Taktrate bis zu 133 MHz und verfügt über eine boot-fähige Flash-Disk mit Kapazitäten von 2 MByte bis zu 8 MByte. Er ist mit einem SXGA-69000-Video-Controller, 2 MByte Video- RAM sowie einem 36-Bit-LCD-Interface ausgerüstet und unterstützt Auflösungen bis zu 1280 x 1024 Bildpunkten mit 256 Farben. Der SMGXPC (Abb.2) verwendet den hochintegrierten 300-MHz-Geode GX1-Prozessor von National Semiconductor, der unter anderem einen x86-Prozessor-Kern, Display-Controller mit 2D-Beschleuniger, Systemspeicher sowie PCI-Bus-Host-Controller beinhaltet. Der Geode GX1-Prozessor ist der erste Baustein seiner Art, der mit dem 0,18-µm-Prozess von National gefertigt wird. Die dadurch erzielte höhere Taktrate führt zu höherer Verarbeitungsleistung bei gleichzeitiger Verringerung der Verlustleistung. Die typische Leistungsaufnahme für die CPU inklusive der On-Chip-Peripherie variiert zwischen 0,8W und 1,2W. Das PC-Modul verwendet die Grafikfunktionalität des Geode- Prozessor und ist mit 1 MByte Video-RAM sowie einem 18-Bit-VGA-LCD-Interface ausgerüstet. Damit lassen sich maximal 1280 x 1024 Bildpunkte mit 256 Farben darstellen. Zudem bietet der SMGXPC AC97-kompatible Audiofunktionen. Beide Module zeichnen sich durch geringe Abmessungen von 66 mm x 85 mm und einem sehr flachen Aufbau aus. Sie verfügen über einen großen Arbeitsspeicher, der mit SODIMMBausteinen individuell von 16 MByte bis 128 MByte DRAM bestückt werden kann. Zur Standardausstattung gehören Schnittstellen für zwei Festplatten, Floppy-Disk, Tastatur, Maus, Drucker sowie TTL-Ports an COM1 und COM2. Darüber hinaus sind zwei USBSchnittstellen (Universal Serial Bus) und ein optionales LAN-Interface (82559ER) integriert. Hinzu kommen ein Watchdog, fortschrittliche Power-Management-Funktionen, Anschluss für eine externe RTC-Batterie und EEPROMSupport bis 1024 Byte. Die PC-Module laufen unter Windows 98/CE/ NT4/2000 und anderen bekannten Betriebssystemen wie Linux, QNX und RTXDOS. Sie verwenden speziell ausgewählte Bausteine, damit das Gesamtsystem möglichst stromsparend arbeitet. Hieraus resultieren wesentliche Vorteile für den Anwender, wie der Verzicht auf eine aktive Kühlung sowie optimierte Betriebsdauer und -sicherheit. Aufgrund der geringen Stromaufnahme sind auch akkubasierende Applikationen möglich. Der Standard-Betriebstemperaturbereich reicht von -25°C bis +60°C. Auf Wunsch sind die Produkte auch im erweiterten Temperaturbereich von -40°C bis +85°C erhältlich. Die Embedded-PCs sind bezüglich Schock und Vibration getestet und ideal geeignet für Anwendungen in den Bereichen Navigation, Telekommunikation, Computerperipherie, Medizin- und Messtechnik, Luftund Raumfahrt sowie in der Automobilelektronik und in Internet-Terminals. Eine MTBF (Mean Time Between Failure) von mehr als 200000 Stunden beweist die hohe Zuverlässigkeit der Digital-Logic-Baugruppen.<BR><BR>Thermisches Konzept der smartModule<BR><BR>Die Bauhöhe ab Trägerplatte wurde auf 14,3 mm festgelegt. Der smartModul-Deckel kann zur Wärmeableitung an die Gehäusewand eines Gerätes kontaktiert werden. Ist eine Direkt-Kontaktierung nicht möglich, bietet Digital-Logic einen passiven Kühlkörper oder einen aktiven (mit Ventilator) an, der die Modulwärme an die Umgebung überträgt. Die Kühlkörper der Module sind immer schwarz eloxiert, um die Wärmeabstrahlung zu verbessern.<BR><BR>Systemdesign mit smartModulen<BR><BR>Um die Vorteile des smartModul-Konzeptes zu erfahren und Hard- und Software-Tests mit dem smartModule in einem möglichst frühen Stadium durchführen zu können, bietet Digital- Logic mit dem smart-Development-Kit eine ideale Hardwareumgebung. Das Kit ist ein komplett funktionsfähiger PC, bestehend aus einem smartModul, das auf einem Trägerboard mit allen Peripherieschnittstellen und mit Floppy-Laufwerk sowie 230VAC-Powersupply integriert ist. Zusätzlich umfasst das Kit Blockschema, Treiber, Tools und Dokumentation. Das heißt, der Anwender erhält eine voll funktionsfähige Hardware mit sämtlichen Informationen, die für die Eigenentwicklung eines spezifischen Basisboards notwendig sind. Darüber hinaus gewährleistet Digital-Logic einen umfassenden Design-In-Support. Eine Unterstützung ist, falls erwünscht, vom Pflichtenheft bis zum Prototypen und Serienprodukt optimal gewährleistet.<BR><BR>Fazit<BR><BR>Der Einsatz eines smartModule-PCs bei der Entwicklung neuer Produkte, als optimierte, getestete Komponente, reduziert nicht nur den Designaufwand und die Entwicklungskosten, sondern führt auch zu einer drastischen Verkürzung der Time-to-Market. Schon ab geringen Stückzahlen bieten smartModule ein optimales Preis-/Leistungsverhältnis. Außerdem stellen sie eine ideale Lösung dar, wenn kundenspezifische Elektronik notwendig oder vorgegeben ist und die Platzverhältnisse und Umgebungsbedingungen ein Embedded PC Board nicht zulassen. Mehrere 1000 smartModule, die sich bereits erfolgreich im Einsatz befinden, sind der Beweis für dieses erfolgreiche Konzept.<BR><BR>Abb. 1: Embedded-PC auf Basis des 586-kompatiblen und weltweit ersten absturzsicheren ZFx86 <BR>Abb. 2: smartModul mit hochintegriertem Geode GX1 von National Semiconductor</TD>
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<P><I>Diese Seite wurde am 22.09.2006, 13:56 Uhr aktualisiert</I></P>
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