Qseven-Plattform mit Atom-E6x0-Prozessor und CAN

Mit der Baugruppe »Q7-TCTC-FD« stellt die MSC Vertriebs GmbH ihre erste Qseven-Plattform vor, die einen Prozessor aus Intels neuer Atom-E6x0-Serie integriert. Die kompakten Module zeichnen durch eine hohe Grafikleistung aus und verfügen über einen CAN-Bus entsprechend der unlängst freigegebenen Qseven- Spezifikation 1.20.

Dank der kleinen Abmessungen, der geringen Leistungsaufnahme von typisch unter 7 W und intelligenter Power-Management-Funktionen sind die kompakten Module im Format 70 x 70 mm für lüfterlose und mobile Anwendungen geeignet. Basis dafür ist Intels Atom-E6x0-Prozessor, der zusätzlich die Grafik- und den Speichercontroller auf dem Chip integriert hat. Damit müssen die Entwickler nur noch zwei (CPU und Chipsatz) anstatt der bislang drei Chips (CPU, Chipsatz, Speichercontroller- Hub) auf dem Board unterbringen. Das ermöglicht kompakte Systemdesigns, da sich die gesamte Fläche der Plattform (Footprint) wesentlich verkleinert und der Stromverbrauch sinkt.
Die in einem 45nm-High-KProzess gefertigten E6x0-Prozessoren unterstützen Hyper Threading und Intels Virtualisierungstechnologie. Neben dem Single- 32-Bit-Channel-Memory-Controller ist auch der Intel Graphics Media Accelerator »GMA 600« direkt im Prozessor integriert. Die Grafikleistung liegt bis zu 50 Prozent über den vergleichbaren Prozessoren der Atom-Z5xx-Serie. Die 2D/3D-fähige Grafikeinheit läuft mit 400 MHz und nutzt einen Videospeicher (UMA) mit bis zu 384 MByte. Der GMA 600 unterstützt die Beschleunigung von Video-Playback mit HD-Auflösung durch hardwaremäßige MPEG2- und MPEG4-Decodierung, und zusätzlich zum Vorgänger Z5x0 auch die Codierung von Videos. Die Grafik unterstützt DirectX 9.0c sowie OpenGL ES2.0 und OpenVG 1.0. Die in einem 45nm-High-KProzess gefertigten E6x0-Prozessoren unterstützen Hyper Threading und Intels Virtualisierungstechnologie. Neben dem Single- 32-Bit-Channel-Memory-Controller ist auch der Intel Graphics Media Accelerator »GMA 600« direkt im Prozessor integriert. Die Grafikleistung liegt bis zu 50 Prozent über den vergleichbaren Prozessoren der Atom-Z5xx-Serie. Die 2D/3D-fähige Grafikeinheit läuft mit 400 MHz und nutzt einen Videospeicher (UMA) mit bis zu 384 MByte. Der GMA 600 unterstützt die Beschleunigung von Video-Playback mit HD-Auflösung durch hardwaremäßige MPEG2- und MPEG4-Decodierung, und zusätzlich zum Vorgänger Z5x0 auch die Codierung von Videos. Die Grafik unterstützt DirectX 9.0c sowie OpenGL ES2.0 und OpenVG 1.0.
Der Atom-E6x0-Prozessor arbeitet mit Intels Platform Controller Hub »EG20 PCH« zusammen, der nicht mehr über den Front- Side-Bus (FSB) und DMI angeschlossen wird, sondern über eine der vier PCI-Express-Lanes, die direkt in die CPU führen. Daher lässt sich das Systemdesign wesentlich vereinfachen und flexibler gestalten. Auf dem Qseven- Modul befindet sich ein 1 GByte großes DDR2-533 SDRAM als Arbeitsspeicher.
Die Qseven-Plattform »Q7-TCTC-FD« ist in vier Varianten erhältlich, die sich in der Rechenleistung unterscheiden:
Die preiswerte Einstiegsversion integriert eine Atom-E620-CPU, die mit 600 MHz getaktet wird und eine Thermal Power Dissipation (TDP) von 2,7 W aufweist. Als Alternative stehen Module zur Verfügung, die auf dem E640 (1,0 GHz), der CPU E660 mit 1,3 GHz oder auf dem leistungsstärksten Prozessortyp E680 mit einer Taktfrequenz von 1,6 GHz und einer TDP von 3,9 W basieren. Alle Prozessoren und eine Auswahl der Qseven-Module von MSC sind neben der Standardversion für den spezifizierten Commercial-Temperaturbereich von 0 °C bis 70 °C auch als T-Variante mit einem der Industrie gerechten, erweiterten Temperaturbereich von –40 °C bis +85 °C erhältlich.
Damit bietet MSC erstmals Qseven-Module an, die für den erweiterten Temperaturbereich spezifiziert sind – bislang hat das Unternehmen seine Standardplattform »CXC-US15WP« für den erweiterten Temperaturbereich auf dem größeren COM-Express-Format »Compact« mit Abmessungen von 95 x 95 mm realisiert. Das Herzstück dabei ist der Menlow-XL-Atom-Prozessor »Z5x0« in der PT-Version (Z5x0PT), der für den erweiterten Temperaturbereich ausgelegt ist und mit bis zu 1,33 GHz getaktet wird. Zur Wärmeabfuhr sind die Gehäuse von CPU und Chipsatz rund dreimal so groß wie bei der kommerziellen Standard-Menlow-Baureihe. Damit lassen sich die Komponenten einfacher verarbeiten und sind wesentlich robuster, jedoch ist der Platzbedarf für Prozessor und Chipsatz größer. MSC hat deshalb das etwas größere COM-Express- Format für die Module gewählt.
Passend zu der vor zwei Monaten freigegebene Version 1.20 der Qseven-Spezifikation, die um die Schnittstellenfunktionalität UART und CAN erweitert wurde, verfügen die neuen Qseven-Module »Q7-TCTC-FD« bereits über einen CAN-Bus. Damit passen die neuen Qseven-Lösungen bestens zu Automatisierungsprofilen und eröffnen sich so zusätzlich eine Reihe von neuen Anwendungen, die von Motorsteuerungen, Aufzugsystemen, Pumpen über mobile Terminals bis zu Kommunikationssystemen in Sonderfahrzeugen reichen.
Neben dem CAN-Bus sind auf den Qseven-Modulen trotz ihrer Kompaktheit eine Reihe von Schnittstellen vorhanden: sechs USB-2.0-Host-Ports und 1 x USB 2.0-Client, drei PCI-Express-Lanes für kundenspezifische Erweiterungen, LPC, ein High-Definition- Audio-Interface und eine 10/100/1000Base- TX-Ethernet-Schnittstelle. Optional werden über das SATA-II-Interface 4 GByte bzw. 8 GByte Flash- Speicher onboard angebunden. Die für den Industrieeinsatz ausgelegten Flash-Disks sind für 10 Mio. Schreibzyklen ausgelegt. Damit lässt sich das Embedded-System nicht nur über eine Festplatte, sondern alternativ auch über das integrierte Flash booten. Über das SDIO-Interface finden SD-Cards als günstige und robuste Massenspeicher Anschluss.
Zur Anbindung eines Displays sind eine LVDSSchnittstelle (18/24 Bit) mit einer maximalen Auflösung von 1280 x 768 Bildpunkten und ein SDVO-Interface mit bis zu 1280 x 1024 Pixeln vorgesehen. Im Dual-Independent-Display-Mode lassen sich zwei Displays gleichzeitig ansteuern.
Die Qseven-Baugruppen verfügen über ACPI-3.0-Power-Management mit Suspend-to-RAM Support und integrieren Funktionen für Batteriemanagement, Watchdog und System-Monitoring. Damit lässt sich die Qseven-Plattform in Anwendungen einsetzen, in denen die geringe Verlustleistung und Robustheit an erster Stelle stehen. Zielmärkte sind die Bereiche Transportation und Automotive, industrielle Automatisierung und Medizintechnik.
Zum Schutz der Kunden-IP und vor unerwünschter Manipulation des Systems von außen kann die Plattform mit einer Hardware und BIOS basierenden Security-Funktionalität entsprechend den Anforderungen der Trusted Computing Group (TCG) ausgestattet werden. Dazu wird die Baugruppe optional mit dem Trusted Platform Module TPM 1.2 SLB 9635 von Infineon bestückt. Für die Betriebssysteme Windows XP (embedded) und Linux ist ein Board Support Package verfügbar. Zur schnellen Entwicklung von leistungsfähigen Embedded-Systemen, die auf der Qseven-Modulfamilie Q7-TCTC-FD basieren, ist von MSC die Embedded-Plattform »Q7-MB-EP3« in zwei Varianten mit Bestückungsoptionen für den kommerziellen bzw. den erweiterten Temperaturbereich erhältlich. Das Baseboard kann auch für kleine und mittlere Produktserien eingesetzt werden und erspart den Kunden eine aufwändige Eigenentwicklung. Das Qseven-Modul wird dabei über eine bewährte MXM-Verbindung einfach auf das Board gesteckt.
Die Embedded-Plattform Q7-MB-EP3 bietet eine Auswahl aller wichtigen, in der Qseven-Spezifikation definierten Schnittstellen: Neben fünf USB-2.0-Ports (zwei extern), einer seriellen D-Sub-Buchse, einem GBit-LAN-Anschluss, 2 x SATA und optional HD-Audio stehen über die Header Pins die CAN-Signale zur Verfügung. Auf Wunsch kann ein Industrie-Display direkt via JILI30-Steckverbinder über die LVDS-Schnittstelle und das Backlight Interface angeschlossen werden. Darüber hinaus integriert die Plattform optional einen Controller zum Anschluss eines Touchscreens. Über den ebenfalls optionalen VGA-Ausgang mit einer maximalen Auflösung von 1920 x 1200 Bildpunkten lässt sich ein weiterer Bildschirm anschließen. Der weite Eingangsspannungsbereich erlaubt eine einfache Integration des Baseboards in vorhandene Systemumgebungen, die oft sehr unterschiedlich Spannungsversorgungen anbieten.
Zusätzlich zu den Standardfunktionen lässt sich das Baseboard vom Kunden individuell auf seine Bedürfnisse anpassen. Über den Mini-PCIExpress-Steckplatz sind Systemerweiterungen wie WLAN-Unterstützung oder zusätzliche Flash-Speicherkapazitäten, implementierbar. Universell konfigurierbar ist die Plattform auch über den integrierten Steckplatz für MMC/SD-Karten. (mk)