可擴(kuò)展性為不同的嵌入式應(yīng)用程序帶來(lái)不同的優(yōu)勢(shì)。性能、互操作性、功耗、溫度閾值、圖形處理——所有這些都是確定是否需要可擴(kuò)展平臺(tái)作為下一代應(yīng)用程序遷移路徑的潛在因素。

在可擴(kuò)展性方程中，優(yōu)先關(guān)注取決于設(shè)計(jì)目標(biāo)及其嵌入式環(huán)境。嵌入式設(shè)計(jì)人員在選擇具有適當(dāng)遷移路徑的平臺(tái)時(shí)，必須超越他們當(dāng)前的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行戰(zhàn)略性思考，以提高使用壽命、功能集和性能。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須將產(chǎn)品快速推向市場(chǎng)，從而通過(guò)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的、基于標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式平臺(tái)以及可重復(fù)使用的設(shè)計(jì)布局來(lái)最大限度地縮短開發(fā)時(shí)間。

小尺寸 COTS 平臺(tái)穩(wěn)定地滿足了 OEM 的可擴(kuò)展性和遷移路徑需求，支持各種 CPU 內(nèi)核，在一系列應(yīng)用程序和市場(chǎng)中提供不斷增加的計(jì)算能力和改進(jìn)的性能。在過(guò)去的十年中，計(jì)算機(jī)模塊 （COM） 使設(shè)計(jì)過(guò)程變得更加容易，提供了具有廣泛供應(yīng)商支持的基于標(biāo)準(zhǔn)的解決方案。

使用 COM，設(shè)計(jì)人員可以擁有廣泛的資源生態(tài)系統(tǒng)來(lái)管理遷移，以及通過(guò)定制載板添加新功能所需的設(shè)計(jì)靈活性。繼續(xù)為設(shè)計(jì)人員提供長(zhǎng)期選擇的小尺寸示例是 COM Express，它始終如一地在性能、低功耗、卓越的圖形處理和擴(kuò)展溫度操作方面提供技術(shù)進(jìn)步。

將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)遷移到 COM Express

由于許多小型設(shè)計(jì)源于 ETX 3.0 平臺(tái)，設(shè)計(jì)人員必須決定要么堅(jiān)持使用 ETX，要么切換到 COM Express 以實(shí)現(xiàn)面向未來(lái)的設(shè)計(jì)并結(jié)合新的功能和性能。如果設(shè)計(jì)跳到 COM Express，如何在該標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)處理產(chǎn)品升級(jí)？

保留在傳統(tǒng) ETX 中是一種選擇，并且可以輕松更換使用相同引腳的模塊以提高性能。設(shè)計(jì)也可以在 COM 規(guī)范內(nèi)升級(jí)，從傳統(tǒng)的 ETX 技術(shù)轉(zhuǎn)移到支持 COM Express 中的當(dāng)前 I/O 和接口。這種類型的遷移不僅需要更換核心 CPU 模塊，還需要更換實(shí)施的 COM 技術(shù)和新的載板。這是因?yàn)榕c ETX 相比，COM Express 以更少的連接器和更多的引腳實(shí)現(xiàn)了下一代性能。然而，模塊布局相似，使設(shè)計(jì)人員能夠利用現(xiàn)有的兼容軟件技術(shù)。

一旦設(shè)計(jì)遷移到 COM Express，內(nèi)核也可以從一個(gè) COM Express 模塊升級(jí)到另一個(gè)。復(fù)雜性取決于遷移的程度。驅(qū)動(dòng)器是主要挑戰(zhàn)，盡管如果模塊從一個(gè)引腳調(diào)整到下一個(gè)引腳，例如從 2 型到 6 型或 1 型到 10 型，設(shè)計(jì)可能還需要對(duì)載板上的引腳進(jìn)行調(diào)整。

遷移到 COM Express 適用于受益于 PCI Express （PCIe） 可用性的產(chǎn)品。COM Express 的雙連接器布局需要一個(gè)新的載板，由此產(chǎn)生的設(shè)計(jì)為先進(jìn)的 I/O 接口和持續(xù)的性能增強(qiáng)做好了準(zhǔn)備，例如對(duì)擴(kuò)展溫度范圍的耐受性。盡管引腳分配是 COM Express 定義的標(biāo)準(zhǔn)，但載板設(shè)計(jì)或所選芯片組會(huì)影響可用 PCI 通道的數(shù)量。

定制在載板內(nèi)進(jìn)行管理，在擴(kuò)展設(shè)計(jì)時(shí)提供了另一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)。一旦在初始設(shè)計(jì)中解決了定制問(wèn)題，它就可以持續(xù)多代，即使交換了各種 CPU 內(nèi)核以擴(kuò)展功能和性能。因此，COM Express 不僅可以幫助擴(kuò)展設(shè)備代代相傳，還可以在單??代內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)展。

這種適應(yīng)性使設(shè)計(jì)人員能夠整合新技術(shù)和處理器進(jìn)步的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)保留定制投資、避免開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)并加快上市時(shí)間。可擴(kuò)展性可通過(guò)各種支持資源進(jìn)行管理，在供應(yīng)商之間保持一致的占用空間和引腳方案。

在模塊系列內(nèi)擴(kuò)展性能

下一代 COM Express 設(shè)計(jì)可以通過(guò)在同一系列中從一個(gè)模塊轉(zhuǎn)移到下一個(gè)模塊來(lái)簡(jiǎn)化——升級(jí)到更快的 CPU 或備用 CPU 和芯片組平臺(tái)。例如，許多設(shè)計(jì)都是使用 Kontron ETXexpress-MC 開發(fā)的，這是一種兼容 COM Express 引腳輸出 Type 2 的模塊，通過(guò)兩個(gè) 533 MHz 或 667 MHZ DDR2 SODIMM 插槽支持高達(dá) 4 GB 的快速雙通道內(nèi)存。ETXexpress-MC 圍繞 Intel Core 2 Duo 處理器（高達(dá) 2.2 GHz）構(gòu)建，并使用 Intel 的 965GM Express 芯片組，它是 Intel 第四代迅馳筆記本平臺(tái)的一部分。盡管此模塊提供優(yōu)化的圖形和電源效率，但不斷發(fā)展的應(yīng)用程序可能需要更多功能。

遵循相同的引腳排列和連接器，控創(chuàng) ETXexpress-AI可以作為升級(jí)實(shí)施。ETXexpress-AI 通過(guò)其英特爾 32 納米處理架構(gòu)和英特爾酷睿 i7 功能提升性能和功能。設(shè)計(jì)人員可以集成 1x PCIe Gen 2 顯卡，也可配置為 2x PCIe x8、6x PCIe x1、4x SATA、1x PATA、8x USB 2.0、GbE、雙通道 LVDS、VGA 和 Intel 高清音頻。此外，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)集成的 PCI 2.3 接口整合傳統(tǒng)的非 PCIe 兼容組件。

縮放以改善功率和溫度特性

對(duì)耐用性和可靠性的日益增長(zhǎng)的需求推動(dòng)了對(duì)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證可在擴(kuò)展溫度環(huán)境中運(yùn)行的系統(tǒng)的需求。最不費(fèi)力的熱性能發(fā)生在 0 °C 至 +60 °C 的商業(yè)溫度范圍內(nèi)。工業(yè)應(yīng)用的溫度范圍通常為 -40 °C 至 +85 °C，一些組件提供 -25 °C 至 +75 °C 的子工業(yè)溫度范圍。完整系統(tǒng)和單個(gè)組件的測(cè)試可確保 OEM 的性能能夠承受特定的環(huán)境條件。

COM 可以加快這一過(guò)程，使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)?nèi)核從商業(yè)溫度要求升級(jí)到工業(yè)熱性能。對(duì)于熱縮放的示例，請(qǐng)考慮從商用溫度 microETXexpress-SP 升級(jí)到 microETXexpress-XL 的醫(yī)療診斷設(shè)備。該設(shè)備可能是固定的并且始終插電，因此它駐留在具有更大氣流的更大空間中，或者它被開發(fā)為在運(yùn)行期間承受更大的熱量。或者它最初是便攜式的，但現(xiàn)在需要超便攜，以供應(yīng)急人員使用。以更小、更便攜的設(shè)備版本引領(lǐng)市場(chǎng)，將推動(dòng) OEM 將設(shè)計(jì)資源用于降低功耗和溫度閾值。

實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的圖形性能

最初由 COM Express 標(biāo)準(zhǔn)定義的五個(gè)引腳為設(shè)計(jì)人員提供了良好的信號(hào)分配和設(shè)計(jì)布局基礎(chǔ)。PICMG 最近在 COM Express 標(biāo)準(zhǔn)中增加了 Type 6 引腳，開辟了基于圖形的應(yīng)用程序的新世界，具有顯著擴(kuò)展的圖形處理和功能。引腳類型 6（基本上基于類型 2，迄今為止最廣泛采用的 COM Express 引腳類型）利用了新處理器系列支持的擴(kuò)展圖形可能性。傳統(tǒng) PCI 引腳已重新分配以支持?jǐn)?shù)字顯示接口并添加 PCI Express 通道。

隨著越來(lái)越多的工業(yè)環(huán)境依賴視頻和高分辨率成像，圖形性能是許多應(yīng)用程序的優(yōu)先改進(jìn)。設(shè)計(jì)人員可以使用相同的方法來(lái)增強(qiáng)這些功能，從模塊擴(kuò)展到模塊以提高圖形性能。

使用 COM 進(jìn)行前瞻性思考

最大限度地減少工程資源以及降低風(fēng)險(xiǎn)和開發(fā)時(shí)間是工業(yè)市場(chǎng)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)力，推動(dòng)了對(duì)基于 COTS 的可擴(kuò)展平臺(tái)的健康需求。COM 尤其是 COM Express 以在壽命和性能方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)滿足了這些需求。COM 可針對(duì)功率、性能、溫度和圖形處理進(jìn)行擴(kuò)展，可提供當(dāng)今所需的性能水平，并使 OEM 能夠?yàn)樵O(shè)備和應(yīng)用程序的持續(xù)發(fā)展做好準(zhǔn)備。

可擴(kuò)展性建立在芯片支持的基礎(chǔ)上，利用板級(jí)一致性和便利性，例如驅(qū)動(dòng)程序的現(xiàn)成可用性。設(shè)計(jì)可以遵循相同的引腳分配和連接器方案，同時(shí)通過(guò)每一代新的 COM 保持平穩(wěn)的路徑來(lái)提高性能。

審核編輯：郭婷