Förklaring av standarden OSM för system på moduler

Standarder för system på moduler

Olika standarder för system på moduler, som t.ex. SMARC och Qseven (figur 1), har antagits av produktutvecklare, lösningsarkitekter och systemingenjörer. SGeT (Standardization Group for Embedded Technologies) är en internationell ideell sammanslutning av företag och organisationer som samarbetar och utvecklar oberoende specifikationer för inbyggd datorteknik. Att välja en branschstandard för system på moduler bidrar till teknikens skalbarhet och främjar interoperabilitet mellan leverantörer.

Nyligen har SGeT definierat en ny standard för system på moduler - OSM (Open Standard Module), med det unika värdet att vara ett lödbart system på en modul. Standarden möjliggör ett extra lager av robusthet med LGA-designen och ytmonteringstekniken.

Figur 1: Standarder för system på moduler som inkluderar SMARC, Qseven och OSM.. (Bildkälla: iWave)

Förklaring av standarden OSM

Open Standard Module, den senaste branschstandarden för system på moduler, lanserades i december 2020. För att skapa en ny, framtidssäker och mångsidig standard för små och billiga inbyggda datormoduler släppte SGeT specifikationen OSM 1.0. OSM är en av de första standarderna för direkt lödbara och skalbara inbyggda datormoduler.

OSM börjar spridas i branschen med inbyggda datormoduler i frimärkesstorlek som ersätter moduler i kreditkortsstorlek. OSM gör det möjligt att utveckla, producera och distribuera inbyggda moduler för arkitektuerna MCU32, Arm® och x86. De viktigaste egenskaperna hos OSM-modulen är följande:

1. Helt maskinellt bearbetningsbar under lödning, montering och provning.
2. Förtennat LGA-paket för direktlödning utan kontaktdon
3. Fördefinierade mjuka och hårda gränssnitt
4. Öppen källkod i mjuk- och hårdvara

Den helt nya standarden finns i fyra olika storlekar, från storlek noll, liten, medelstor och stor, beroende på vilka LGA-kontakter som finns på modulen (figur 2a och 2b). De fyra olika formaten kan bygga på varandra.

Figur 2a: Tabell över standardstorlekar, format och stiftlayouter i OSM. (Bildkälla: iWave)

Figur 2b: standardstorlekar i OSM med färgkodning enligt figur 2a.. (Bildkälla: iWave)

Open Standard Module använder ett symmetriskt LGA-paket för att ansluta modulens kretskort till bakplanets kretskort. Fused Tin Gird Array, ENIG LGA eller BGA kan användas som kontaktteknik, enligt tillverkarens bedömning. Specifikationerna gör det även möjligt för modulleverantörer att anta olika höjder beroende på kraven, med möjlighet till förlängning genom en "kretskortsdistans".

Moduler från storlek S och uppåt har videogränssnitt för upp till 1 x RGB och 4-kanalers DSI. Moduler i storlek M har dessutom stöd för 2 x eDP/eDP++, och storlek L har 2 x LVDS-gränssnitt för grafik. Därför kan maximala konfigurationer ge upp till sex videoutgångar parallellt. Alla moduler från storlek S och uppåt har dessutom ett 4-kanaligt seriellt gränssnitt för kamera (CSI). Moduler i storlek L har upp till 10 PCIe-banor för snabb anslutning av kringutrustning, storlek M har 2 x PCIe x1 och storlek S 1 x PCIe x1. Med tanke på det extremt miniatyriserade formatet har moduler i storlek 0 inte några av de nämnda in-/utgångarna, men de har alla de gränssnitt som anges i OSM-specifikationen, som innehåller upp till 5 x Ethernet för kommunikation mellan system.

I alla moduler finns ett särskilt kommunikationsområde med 18 stift för antennsignaler för olika trådlösa tekniker och 19 stift för tillverkarspecifika signaler.

Varför överväga OSM?

De viktigaste fördelarna med OSM-modulen är bl.a. en modul som kan lödas på kretskortet, som är motståndskraftig mot vibrationer, har en kompakt formfaktor med det minsta förhållandet mellan stift och yta och möjlighet till teknisk skalbarhet.

Eftersom modulen kan lödas direkt på kortet passar modulen perfekt för produkter som är utsatta för vibrationer och kräver ett kompakt format. Ett exempel är anslutningsklustret för en elektrisk tvåhjuling. OSM-moduler ger konstruktörerna en lösning med en perfekt blandning av skalbarhet, format och kostnad.

För ett växande antal IoT-tillämpningar bidrar denna standard till att kombinera fördelarna med modulär inbyggd databehandling och ökande krav på kostnader, utrymme och gränssnitt. De potentiella användningsområdena för en OSM-modul omfattar IoT-anslutna inbäddade system, IoT-system och kantsystem som kör operativsystem med öppen källkod och används i tuffa industrimiljöer.

iWave-portföljen med OSM-system på moduler

iWave Systems, en ledande aktör inom design och tillverkning av system på moduler, lanserade nyligen iW-RainboW-G40M (figur 3): Den lödbara i.MX 8M Plus OSM-modulen. iW-Rainbow-G40M integrerar den kraftfulla processorn i.MX 8M Plus i den kompakta standarden OSM 1.0, vilket ger kraftfulla AI- och maskininlärningsfunktioner i en kompakt modul.

Figur 3: Bild på iW-G40M-systemets över- och undersida av modulen. (Bildkälla: iWave)

Två bildsignalprocessorer (ISP:er) och en dedikerad processor för neurala nätverk med upp till 2,3 TOPS gör i.MX 8M Plus till en idealisk lösning för smarta hem, smarta städer, industriell IoT och mer, med sin maskininlärning, maskinseende och avancerade multimediafunktioner.

Modulens huvudegenskaper

• i.MX 8M Plus dual/quad lite/quad
• 2 GB LPDDR4 (upp till 8 GB)
• 16 GB eMMC (upp till 256 GB)
• Wi-Fi (802.11b/g/n/n/ac/ax) (ax är valfritt)
• Bluetooth 5.0
• 2 x CAN-FD-portar
• 2 x RGMII-gränssnitt
• PCIe 3.0 x 1
• LVDS x 2
• Storlek-L LGA-modul

Modulen ger konstruktörerna ett flexibelt och skalbart alternativ för sina produkter och förkortar tiden till marknaden. Med möjlighet till industriella gränssnitt som CAN-FD, tidskänsliga nätverk och höghastighetsgränssnitt är processorn idealisk för Industry 4.0 och automationssystem med stöd för intelligent och snabb behandling av multimediainformation.

Med hjälp av en utvecklingssats och en produktionsklar SOM kan en konstruktör påskynda marknadsintroduktionen med minskad risk. Modulen är applikationsklar och levereras med alla nödvändiga mjukvarudrivrutiner och BSP:er med mjukvarustöd för Ubuntu, Android och Linux.