Das Embedded Board - das Fundament eines Embedded-Systems

Nur das Ganze zählt

Heutige Embedded-Systeme überzeugen durch ihre Kompaktheit, eine geringe Verlustleistung (passive Kühlung wann immer es geht) und geringste Kosten. Eine optimierte Systemlösung kann von dem in der Regel unter enorm hohem Zeitdruck arbeitenden Entwicklers nur durch ein perfektes Abstimmen aller einzelnen Komponenten erreicht werden.

CXB-ATOM_CXB-A945M_Montage klein

Die Basis eines Embedded-Systems ist das Embedded Board, das heutzutage in vielen Technologien und Formfaktoren verfügbar ist. Embedded-Module werden auf einem Trägerbaugruppe (Baseboard) montiert und sind in ihrer CPU-Leistung skalierbar. Da sich im Idealfall mit nur einem Trägerboard-Design mehrere Projekte gleichzeitig realisieren lassen, spart der Entwickler eine Menge Zeit und Kosten. Auch Baseboards stehen mittlerweile in einer breiten Palette an verschiedenen Formfaktoren und Architekturen zur Verfügung.

Die MSC Vertriebs GmbH entwickelt und fertigt ihre Standard-Embedded-Module wie COM Express und ETX in Deutschland. Die Baugruppen sind in allen gängigen CPU-Leistungsklassen, von AMD Geode LX800 über Intel® Celeron/Pentium bis Intel® Core2 Duo verfügbar. Auch auf Basis der neuen Intel® Atom-Architektur werden bereits Lösungen angeboten. MSC hat bereits im September ein COM-Express-Modul CXB-A945M mit einer Drei-Chip-Lösung (Atom N270, GME82945-Chipsatz und ICH7Southbridge ) auf den Markt gebracht.

Zur SPS/IPC/Drives bietet MSC das erste Modul im neuen Formfaktor Qseven mit Abmessungen von 70 x 70 mm an. Das Zwei-Chip-Design mit Intel® Atom Z5xx CPU und US15W System Controller Hub (SCH) ist als Standardmodul erhältlich.

Mit der Modulfamilie EXM32 rundet die MSC ihr Embedded-Modul-Portfolio ab. Die äußerst robusten EXM32-Module sind für Anwendungen ausgelegt, in denen die x86-Architektur nicht zwingend vorausgesetzt wird. Die eingesetzten RISC-Prozessoren weisen eine geringe Stromaufnahme auf benötigen keinerlei direkte Kühlung. Seit September 2008 steht dem Markt EXM32 als offener Standard zur Verfügung.

Das Display – Die Fassade des Systems

Das Display ist das Aushängeschild des Embedded-Systems. Die Auswahl der richtigen Displaytechnologie ist eine der wichtigsten Faktoren bei der Festlegung des kompletten Systems. Die Güte der Displays ist dank der neuen technischen Möglichkeiten, um ein Vielfaches besser geworden als in der Vergangenheit. Entscheidende Auswahlparameter sind neben der Technologie (aktives oder passives Display) der Formfaktor, die Helligkeit und der Blickwinkel.

In der Welt der x86-Technologie haben sich mittlerweile überwiegend die aktiven TFT (Thin Film Transistor) Displays durchgesetzt. Passive Displays und kundenspezifische Gläser werden zumeist von reinen Mikrocontrollerlösungen angesteuert. Zur Auswahl stehen drei verschiedene TFT-Arten: transmissive, reflektive und transflektive.

Bei der transmissiven TFT-Technologie wird das Liquid Cristal (Flüssigkristall) von der Rückseite des TFT-Displays angeleuchtet. Traditionell geschieht dies über Kaltkathodenröhren (CCFL-Röhren), welche durch einen speziellen Backlight-Konverter mit Hochspannung versorgt werden. Dank der Energie effizienteren LEDs kann auf die Generierung von Hochspannung gänzlich verzichtet werden. LEDs benötigen allerdings eine spezielle Ansteuereinheit. Für Gebäude ohne Sonnenlichteinflüsse ist dies eine perfekte Lösung. Bei direkter, starker Sonneneinstrahlung kommt die Hintergrundbeleuchtung nicht dagegen an und der Betrachter hat den Eindruck, dass sein TFT gar nicht eingeschaltet ist. Eine Dimmung der Backlights ist sehr aufwendig und verringert die Lebenszeit des Displays drastisch

Bei reflektiven TFT-Displays verzichtet man gänzlich auf eine künstliche Hinterleuchtung des Displays und setzt stattdessen auf die Leuchtkraft von außen, z.B. die der Sonne, welche durch eine spezielle Spiegelschicht hinter dem Flüssigkristall zurückgeworfen wird. Nachteil dieser TFTs ist, dass wenn die äußeren Lichteinflüsse wegfallen, z.B. in geschlossenen Räumen oder Gebäuden, zumeist nicht genügend Licht auf die reflektierende Spiegelschicht trifft und somit das Ablesen von Inhalten auf dem Display fast unmöglich ist.

Die transflektiven TFTs vereinen beide zuvor aufgezeigten Arten. Hier kommt sowohl eine künstliche Hinterleuchtungen, als auch eine Spiegelschicht zum Einsatz. Im Wesentlichen erreichen die Displayhersteller dies durch zwei unterschiedliche Vorgehensweisen. Teilen die einen eine LC-Zelle, indem einerseits das Backlight und andererseits eine Spiegelschicht nebeneinander platziert werden, so verwenden die anderen eine von einer Seite Licht durchlässige Spiegelfolie um die Display-Aufhellung sicherzustellen. D.h. sollte die Sonneneinstrahlung nicht ausreichen, so tritt das Backlight durch die Lichtdurchlässige Spiegelfolie. Somit findet die transflektive Variante sowohl in geschlossenen Räumen als auch im Außenbereich, mit direkter Sonneneinstrahlung ihre Einsatzgebiete.

Arbeits- und Massenspeicher – Innenausbau des Systems

Da bereits Fundament und Fassade (Embedded Board und Display) stehen, muss nun nur noch der Innenausbau (Arbeits- und Massenspeicher), erfolgen, um das “Systemhaus“ wohnfähig zu machen. 

Beim Arbeitsspeicher weicht die Embedded-Welt ein wenig vom klassischen Desktop-PC für den privaten Bereich ab. Während im PC zu Hause überwiegen Long-DIMM (Dual Inline Memory Modul) SDRAM (Synchron Dynamic Random Access Memory) Module zum Einsatz kommen, werden auf Embedded Boards vorwiegend die von Laptops bekannten SO-DIMM (Small Outline) SDRAM Module verwendet.

Als Massenspeicher finden neben der traditionellen Festplatte mittlerweile auch immer mehr Flashspeicher wie z.B. CompactFlash, SD-Card und IDE- bzw. SATA Flashspeicher ihre Daseinsberechtigung.

Autor: Kontakt:

Ralf Kapahnke
Dipl.-Ing. (FH)
Business Development Manager

MSC Vertriebs GmbH

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