Neuer Konsortiumgetriebener Standard Qseven

Neben ETX und COM Express wird sich in den nächsten Monaten Qseven als neuer Standard für embedded Computing-Module etablieren. Der Auslöser für die Definition der neuen Spezifikation war vor allem die von Intel vorgestellte Atom-Prozessortechnologie. Zum Erfolg dieses frei zugänglichen Standards trägt die Tatsache bei, dass er von einem aktiven Konsortium, bestehend aus einer Vielzahl von führenden Plattform- Herstellern und -Anbietern, definiert und unterstützt wird. Das ist die gleiche Vorgehensweise, die sich schon bei COM Express bewährt hat. Qseven berücksichtigt dabei besonders die Anforderungen von lüfterlosen und mobilen Systemen mit niedriger Versorgungsspannung und hoher Integration.

Die ersten ETX-Module wurden vor acht Jahren von einzelnen Embedded Computing- Herstellern auf den Markt gebracht. Schon bald setzte sich jedoch die Einsicht durch, dass nur ein breiter Verbund an Anbietern für einen durchschlagenden Erfolg einer neuen Technologie sorgen kann. Das zeigte sich an COM Express. Für den großen Durchbruch dieser Spezifikation waren sicher die Erfahrungen von ETX sehr hilfreich. Durch die Festschreibung der Spezifikation vor dem ersten Produktlaunch eines einzelnen Herstellers hat sich eine größere Anzahl von Firmen gefunden, die ihre Lösungen und ihr Know-How durch die Mitarbeit in einem Konsortium einbringen konnten. Gleichzeitig konnten alle Unternehmen ihre ersten COM Express-Implementierungen etwa zeitgleich vorstellen und entsprechende Werbemaßnahmen starten. OEM-Kunden erkannten schnell, dass schon von Beginn an eine breite Unterstützung für die neue Technologie vorhanden war.

Für die gleiche Vorgehensweise entschieden sich die Mitglieder des Anfang dieses Jahres gegründeten Qseven-Konsortiums. Die Spezifikation in der Version 1.0 wurde Mitte Juli freigegeben und veröffentlicht, also Monate bevor das erste reale Produkt umgesetzt ist. Der Standard kann unter www.Qseven-standard.org eingesehen werden. Alle Konsortiums-Mitglieder und neue Interessenten haben die gleiche Ausgangsbasis und sind in der Lage, sofort mit der Entwicklung von CPU-Baugruppen im Small Form Factor 70 x 70 mm zu beginnen. Innerhalb des neuen Portfolios können dank einer engen und vertrauensvollen Zusammenarbeit in der Verbreitung und Umsetzung der Spezifikation echte Second Source-Produkte entstehen. Dabei steht die Kompatibilität der embedded Module im Vordergrund und nicht die Ausgrenzung der Hersteller untereinander. Neu hinzu kam auch die Definition eines SW-API für die onboard Funktionen, die heute in keiner der vorherigen Spezifikationen vorhanden sind.

Offene Spezifikationen von embedded Plattformen leben darüber hinaus sehr stark davon, dass die Kunden frühzeitig die Möglichkeit haben, eigene Baseboarddesigns zu realisieren. Deshalb arbeitet das Qseven-Konsortium an einem allgemeinen standard spezifischen Design Guide, um sicherzustellen, dass die Baseboard- und Modulentwicklungen möglichst von Anfang an parallel begonnen werden können. Im späten Herbst diesen Jahres wird es dazu auch detaillierte Schaltungsvorschläge und ein Referenzdesign geben, das für Mitglieder frei und ohne Lizenzgebühren zur Verfügung steht.

Wieso haben sich so unterschiedliche Ausprägungen für embedded Computing- Module um die Intel Atom Architektur entwickelt? Der Entstehungszeitpunkt von neuen Spezifikationen wird meist durch umfangreiche Architekturveränderungen bei den CPU-Technologien ausgelöst. Im Fall von COM Express erforderte der Übergang von parallelen auf serielle Schnittstellen eine neue Modultechnologie. PCI Express hatte den Markt über die PCs erobert. Der Auslöser für die Einführung des Qseven-Standards war die Miniaturisierung der CPU- und Bridge Chip- Technologien bei gleichzeitigem Wegfall analoger Schnittstellen, wie z. B. des VGAInterfaces. Natürlich lassen sich neue Features auch in Produkten entwickeln, die auf bereits existierenden Spezifikationen beruhen, allerdings entsteht dadurch in der Regel ein Mehraufwand, um z. B. so genannte Legacy- Schnittstellen zu realisieren. So fehlen bei der etablierten Intel 82945-Technologie der für ETX oder PC/104 geforderte ISA-Bus und serielle Interfaces. Dafür kamen im Gegenzug PCI Express-Schnittstellen zum Einsatz, die jedoch bei den älteren Modulstandards nicht auf das Baseboard geführt werden können. Das Resultat ist, dass ein ETX basierendes Modul mit dem neueren Chipsatz höhere Bauteilkosten bedingt als die vergleichbare COM Express-Baugruppe. In gleicher Weise trifft dies jetzt auch für den neu definierten Standard Qseven zu, da ein Teil der in COM Express verfügbaren Schnittstellen nachgebaut werden muss. Trotzdem werden auch die neuen CPUs auf bereits weit verbreiteten Modulformaten weiter angeboten. Für neue Design-In Projekte ist jedoch entscheidend, dass das optimale Kosten/Nutzenverhältnis gefunden wird, um im globalen Wettbewerb zu bestehen.

  Allerdings hat die Einführung neuer technischer Features keine Einschränkung auf die Langlebigkeit etablierter Produktfamilien. Jede Technologie bietet, abhängig von der jeweiligen Applikation, ihre Vorteile. Heute ist z. B. der ISA-Bus in der Industrie noch  weit verbreitet und demzufolge läuft ETX als Modulkonzept noch in hohen Stückzahlen. In aktuelle Design-Ins kommen jedoch zunehmend die fortschrittlichen COM Expressund Qseven-Technologien zum Einsatz. COM Express eignet sich besonders für Grafikorientierte Anwendungen mit steigender Leistungsfähigkeit von CPU- und Bridge-Bausteinen. Der klare Vorteil des Qseven-Standards ist die niedrige Versorgungsspannung von 5 V, die in Batterie betriebenen oder lüfterlosen Systemen neue Möglichkeiten der Systemintegration bietet (Bild 1).

Ein verbindendes Element zwischen beiden Spezifikationen stellt derzeit die Intel Atom-Prozessortechnologie dar, die einen kleinen Formfaktor und eine extrem niedrige Verlustleistung bietet. Während sich die Prozessorfamilie Z5xx besonders für Qseven- Module eignet, nutzt der ursprünglich für Notebooks entwickelte Intel Atom-Prozessor N270 in Zusammenarbeit mit den bewährten 82945-Technologien seine Stärken für COM Express-Module im mittleren Leistungsbereich. Der Chipsatz bietet ohne zusätzliche Bausteine die in den meisten industriellen Anwendungen erforderliche I/O-Vielfalt und hervorragende Grafikeigenschaften.

MSC bietet dank ihrer über ganz Deutschland verteilten Design Center umfangreiche Entwickungsressourcen und kann sehr flexibel auf die Kundenwünsche reagieren. Die Embedded-Module werden in eigenen Fertigungsstätten kostengünstig produziert, da in den letzten Jahren sehr stark in automatische Fertigungsabläufe und Prüfkonzepte für Computer-on-Module in - vestiert wurde. Dank einer erfahrenen BIOSEntwicklungsgruppe im Design Center in Neufahrn bei München ist MSC prädestiniert für die BIOS-Konfigurierung und BIOS-Anpassung.

In ihrer gerade vorgestellten COM Express- Plattform CXB-A945M kombiniert MSC die Vorteile der Strom sparenden Intel Atom- Prozessorfamilie mit der I/O-Vielfalt und den hervorragenden Grafikeigenschaften der 945GME/ICH7-Bridge-Technologie (Bild 2).
Der eingesetzte Prozessortyp N270 mit einer Taktfrequenz von 1,6 GHz weist eine Verlustleistung von nur 2,5 W auf. Die Drei-Chip- Lösung ist optimiert auf Fanless-Anwendungen und zeichnet sich durch eine 24/7-Betriebsbereitschaft aus. Die CXBA945M- Module verfügen über fünf PCI Express 1x Lanes und sind damit besonders für datenintensive Anwendungen geeignet. Die Anzahl der Kanäle ist bei PCI Express besonders wichtig, da diese Technologie im Gegensatz zum parallelen Übertragungsbus PCI eine serielle Punkt-zu-Punkt-Verbindung darstellt. Zur Datenspeicherung sind zwei SATA II-Anschlüsse mit bis zu 300 MByte/s und ein Enhanced IDE-Port vorhanden.

COM Q7-Modul
Bild 1. Qseven-Module werden im Small Form Factor 70 x 70 mm realisiert

COM Express CXB-A945M
Bild 2. COM Express-Plattform CXB-A945M

Autor:

Wolfgang Eisenbarth, MSC

redaktionell bearbeitet:

jo

veröffentlicht in:

ELinfo 10/2008 S.2-3 [PDF 1,9MB]