Il SoM, a volte indicato come Computer su Modulo (CoM) o SBC (Computer a scheda piccola) è progettato per contenere un vettore (scheda di base), ed è generalmente un piccolo modulo processore con un CPU e capacità I/O standard. Lo sforzo complessivo relativo alla progettazione di un sottosistema CPU è evitato dall'utilizzo della funzionalità SoM e di una scheda di base personalizzata.
Che cosa c'è dentro il SoM?
Immagine numero 1 - Esempio di SoM
A pensarci bene il diagrammi a blocchi del SoM è molto simile (o almeno al 70%) a quello di un telefono cellulare o di un tablet.
Oggi questo tipo di domanda cresce continuamente nella maggior parte delle aziende sviluppatrici, perché il "Bisogno di Velocità" e la "Ricerca dell'Internet delle cose" sono al centro di ogni dibattito e praticamente ogni divisione vuole aggiungere un "Telefono cellulare" alla sua applicazione e ci sono poche aziende al mondo in grado di sviluppare un buon telefono (Apple, Samsung, LG e così via), quindi i clienti devono capire che non devono "reinventare la ruota".
Un paio di anni fa era molto diffuso l'utilizzo di questa soluzione nei progetti di piccole quantità (da 100 a 500 pezzi l'anno) ma più tardi, quando i prezzi dei processori basati su ARM sono diventati molto economici (a causa del mercato dei cellulari e dei tablet che hanno reso il Core così conveniente), i clienti utilizzano i SoM in progetti da 5000 o addirittura 10000 pezzi l'anno.
In questo esempio viene illustrato il calcolo per un progetto di un microprocessore con un NRE di 2 anni-uomo per hardware, software e sviluppo del test di produzione, prototipi e debug e al termine per comprendere la manutenzione del software per un altro anno e mezzo.
Tutto questo rispetto al costo unitario viene circa 40 $, mentre con l'utilizzo di un SoM, tutti i costi di sviluppo, prototipo e debug più la manutenzione del software non costano nulla e il prezzo unitario rimane lo stesso.
| Progetto totalmente interno | Utilizzo di un SoM | |
|---|---|---|
| Costo di sviluppo (2 anni-uomo) | 240.000 $ | |
| Prototipi e debug | 30.000 $ | |
| Manutenzione del software (0,5 anni-uomo) | 60.000 $ | |
| Costo unitario | $40 | $40 – 60$ |
Il rischio principale era che gli ingegneri hardware potessero pensare di non essere necessari, ma questo è assolutamente falso perché servono a concentrarsi sulla scheda dell'applicazione, che è la loro PI (Proprietà Intellettuale) e non devono "reinventare la ruota" con la scheda del processore, quindi ottengono una piattaforma di lavoro basata sugli ultimi processori nel mercato prodotti da Texas Instruments, Altera, Freescale, Qualcomm e Atmel. Tutti questi processori sono basati sugli ultimi core ARM dal Cortex A5 al Cortex A8 e A9 e sugli ultimi core come Cortex A7 e Cortex A57.
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Status quo della tecnologia fino ad ora e approccio corrente
Il mercato del SoM si può suddividere in diversi modi
- Architettura: ARM e x86
- Fattore di forma su soluzioni basate su ARM per SMARC, Q7 o di proprietà (altri come COM Express sono supportati da x86 e non sono basati su ARM)
- Quale core ARM (Cortex A5, A7, A8, A9, A57) ed esempio di SoM
- Supporto di sistema operativo: Linux, Android, Windows Embedded
1. Architettura: ARM e x86
2. Fattore di forma
3. Quale core ARM (Cortex A5, A7, A8, A9, A57) ed esempio di SoM
Processore Cortex-A5
Il Cortex-A5 è il più piccolo processore per applicazioni ARMv7 dai costi e consumi più bassi ed è supportato da una suite di IP ottimizzate destinate a soluzioni di fascia media, che comportano altissimi livelli di efficienza e facilità di integrazione. ARM Mali™-400 fornisce supporto per grafica vettoriale 2D tramite OpenVG™ 1.1 e per grafica 3D tramite OpenGL® ES 1.1 e 2.0.
I processori applicativi più diffusi basati su CortexA5 sono la Famiglia SAMA5 di Atmel con il SoM dell'azienda Shiratech chiamato AT-501. L'AT-501 è uno dei SoM dai consumi più bassi per le applicazioni Linux. È un SoM industriale embedded, offre un equilibrio ottimale tra il Cortex A finora più efficiente dal punto di vista energetico e un CPU ad alte prestazioni in esecuzione a 536 MHZ e un'unità di calcolo a virgola. La memoria ha un'ampiezza di 32 bit a 166 Mhz, DDR2 da 256 MB espandibile a 512 MB. Flash NAND da 256 MB espandibile fino a 1 GB, eMMC opzionale da 4 GB. La meccanica sono 200 pin SO-DIMM.
Processore Cortex-A8
Il Cortex-A8 è stato introdotto nel mercato nel 2005 come il primo processore a supportare l'architettura ARMv7-A. Questo processore è supportato da una suite di IP ottimizzate destinate a soluzioni di fascia media, che comportano altissimi livelli di efficienza e facilità di integrazione. Il Mali™-400 fornisce un opzione di elaborazione grafica di fascia media per il Cortex-A8 ed è compatibile con tutti i processori Mali di fascia alta, video e display.
Il processore applicativo più diffuso basato sul Cortex A8 è l'AM33xx Famiglia Sitara della Texas Instruments e un esempio di SoM basata su questa soluzione è il VAR-SOM-AM33 della Variscite (www.variscite.com). Con il supporto del processore Cortex A-8 ARM AM335x Sitara™ da 1 GHz della Texas Instruments (TI) con un ottimo acceleratore grafico 2D/3D, il VAR-SOM-AM33 fornisce una selezione economica, potente e flessibile per tutte le applicazioni. Il set di funzionalità comprende un range di temperatura da -40 a 85°C e il doppio CAN bus lo rende ideale per le applicazioni industriali come il settore automobilistico, i sistemi di controllo, l'illuminazione, il controllo dei motori e l'agricoltura. Con dual Ethernet, USB, controller touch, audio e Wi-Fi/BT, il VAR-SOM-AM33 è un SoM altamente integrato in una gamma di prezzi molto interessante. Novità: VAR-SOM-AM33_V2 con modulo avanzato WiFi/BT comprensivo di Dual Band 2.4/5 GHz opzionale e MIMO con prestazioni migliorare e una velocità di bit efficace in grado di raggiungere i 100 Mbps.
Processore Cortex-A9
Il processore Cortex-A9 ARM è un'opzione matura, essendo stata introdotta nel 2008; rimane una scelta molto diffusa negli smartphone, nella TV digitale e nelle applicazioni di consumo e aziendali che utilizzino l'Internet delle Cose. In quanto soluzione con processore unico, il Cortex -A9 offre un incremento globale delle prestazioni di ben il 50% rispetto alle soluzioni Cortex-A8 ARM.
Il processore Cortex-A9 è disponibile con una gamma di tecnologie ARM di supporto. L'IP fisico ARM è in grado di supportare un flusso sintetizzabile ottimizzato per il consumo più basso o per il massimo rendimento, oltre a offrire una scelta di macro hardware che riducono i rischi e abbreviano il tempo di immissione nel mercato.
Le famiglie più diffuse basate sul Cortex A9 sono NXP (Freescale) I.MX6, gli ultimi AM4xxx Sitara della TI e il SoC (Systec On Chip) di Altera. SECO ha un modulo Q7 chiamato QuadMo747-X/i.MX6 Un'architettura Cortex™-A9 multi-core ARM scalabile nella soluzione modulare standard Qseven; combina e mette in risalto elevate prestazioni grafiche con capacità di elaborazione efficienti dal punto di vista energetico. Grafiche OpenGL (FULL) e OpenES 2.0 3D e fino a 3 display indipendenti (solo fino a 2 display con i.MX6DL e i.MX6S) La soluzione flessibile permette l'utilizzo di piattaforme con più display nelle applicazioni mobili prive di ventola
Processore Cortex-A7
Il processore Cortex-A7 ARM è il processore multi-core più efficiente dal punto di vista energetico.
Il processore Cortex-A7 è supportato da una suite di IP ottimizzate destinate a soluzioni di fascia media, che comportano altissimi livelli di efficienza e facilità di integrazione. Tutti i nostri processori grafici Mali™ di fascia media e alta possono essere integrati con il Cortex-A7, oltre al processore video Mali-V500 e al processore display Mali-DP500. La nostra estesa gamma di IP fisici e di sistema è disponibile come standard.
Il nuovo Core di ARM, Cortex A7 Embedded Solution è alimentato da Freescale Layerscape Family LS1. Il primo SoM al mondo basato su questa soluzione viene dalla tedesca SYSTEC Electronic, che produce l'ECUcore-1021.
L' ECUcore-1021 è un SoM compatto ed economico basato sul microcontroller Freescale QorIQ LS1021A. È stato progettato particolarmente per le applicazioni industriali collegate in rete. Con la sua elevata densità di interfacce di comunicazione disponibili e i due core Cortex-A7 ARM da 1 GHz, il modulo offre prestazioni eccezionali con una bassa dissipazione della potenza.
Processore Cortex-A57
Il processore Cortex-A57 ARM è un core da 32 e 64 bit collaudato e dalle elevate prestazioni. È stato progettato per ampliare le funzionalità delle applicazioni di calcolo mobile e aziendale, comprese quelle intensive a 64 bit come prodotti per computer di fascia alta, tablet e server.
Le caratteristiche di prestazioni avanzate del processore lo rendono utile per una gamma di applicazioni molto estesa, fornendo soluzioni di alta efficienza per i server e definendo l'esperienza utente nei tablet e negli smartphone di fascia alta.
Il nuovissimo Core da 64 bit Core è nel cuore della nuova famiglia di processori di rete di Freescale chiamata LS2 (LayerScape 2). Ci sono diverse aziende che iniziano a sviluppare SoM basati su questa soluzione, annunciati alla fine del 2015.
4. Il SoM necessita di BSP (Board Support Packages, pacchetti di supporto delle schede) per la connessione tra l'hardware e il supporto e questa soluzione basata sul sistema operativo che il cliente finale desidera sviluppare. I sistemi operativi sono Linux, Android e Windows Embedded
Descrizione del nuovo approccio delle soluzioni
Arrow Electronics ha avviato un progetto negli Stati Uniti nel 2013 e lo ha attivato nell'EMEA nel 2014 per concentrarsi sul mercato SoM con i fornitori migliori del settore e con una distinzione chiara per il supporto di regioni e applicazioni diverse.
È incentrato sui fornitori e sul mercato nel seguente modo
A chi si rivolge l'articolo
Il mercato SoM è incentrato sul mercato embedded basato sulle ultime tecnologie e soluzioni di microprocessori con il core ARM più recente e le potenti aziende di semiconduttori come Texas Instruments, NXP (Freescale), Atmel, Altera e Qualcomm.