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EMBEDDED – Schede computer modulari “Ultra”

Dalla rivista:
Elettronica Oggi

 
Pubblicato il 4 febbraio 2010

Le specifiche nanoETXexpress sono state definite in ambito PICMG per i computer modulari che rientrano nelle normative più generali Computer-On-Module COM Express COM.0 e con il medesimo obiettivo di massimizzare la flessibilità di lavoro a quanti si occupano di progettare e sviluppare le schede industriali. Nel nuovo standard sono state introdotte alcune norme che permettono di installare una varietà maggiore di funzioni operative e periferiche grazie a un’organizzazione degli spazi ancor più intelligente.

In pratica, oltre ai due formati Basic da 95 x 125 mm ed Extended da 110 x 155 mm, già ampiamente diffusisi fra le schede COM Express, ora troviamo i due nuovi fattori di forma COM.0 Compact 95 x 95 mm e Nano o Ultra da 55 x 84 mm, che corrispondono alle dimensioni di una carta di credito. I supporti per l’installazione sono gli stessi e consentono la sostituzione fisica delle schede quasi sempre, ma i connettori possono essere diversificati per soddisfare differenti esigenze applicative.

Fig. 1 – La nuova scheda computer Kontron nanoETXexpress-SP nel formato da 55×84 mm basata sui processori Atom con clock da 1,1 a 1,6 GHz

In totale si può disporre di ben 440 pin da organizzare fra supporti PCI, PATA, LPC, HD, PCI Express, SATA, SAS e Gigabit Ethernet. La configurazione COM Express COM.0 di Tipo 1 può essere predisposta con uno o due connettori da 220 pin per gestire svariate tipologie di interfacce. Precisamente, i requisiti comuni a tutte le schede COM Express prescrivono la presenza da un minimo a un massimo numero delle interfacce più comuni, ovvero da 2 a 6 linee PCI Express, da 4 a 8 porte USB, da 1 a 2 supporti per Express Card, fino a 2 canali LVDS, fino a 4 SATA, una porta VGA, una uscita TV, un modulo audio HD e una LAN Ethernet. Ci sono, inoltre, sempre 4 ingressi e 4 uscite general-purpose, una interfaccia SMBus e una I2C, nonché i supporti per la gestione dell’alimentazione e la distribuzione dell’energia nella scheda, nonché per il contenimento dei consumi nei momenti di pausa o attesa.

Ciò che rende diverse le nuove nanoETXexpress è la presenza di alcuni Secure Digital Input Output SDIO e di una porta USB Client. I primi sono I/O digitali che si sostituiscono agli GPIO generici e servono a trasferire i segnali numerici da e verso le periferiche specializzate, mentre la seconda è configurata sulla settima porta USB ed è molto utile per gestire le ramificazioni di periferiche particolarmente articolate.

Al pari delle schede COM Express anche le nanoETXexpress richiedono alimentazione nominale a 12 V, ma possono accettare senza problemi da 4,75 fino a 14,7 V e, inoltre, offrono la possibilità di configurare due livelli stabilizzati a +5V e a +3V utilizzabili in particolari condizioni nelle applicazioni alimentate a batterie ricaricabili.

Piccola e tedesca
Kontron ad esempio ha realizzato la scheda nanoETXexpress-SP nel formato da 55×84 mm integrando a bordo un processore Intel Atom Z500 che può essere scelto con clock da 1,1 fino a 1,6 GHz e un’ampia dotazione di periferiche, fra cui l’interfaccia ad alta velocità SerialATA. Le prestazioni sono state ottimizzate per minimizzare i consumi in ogni condizione applicativa grazie a un’attenta scelta dei componenti che restano comunque disponibili per molti anni presso l’azienda tedesca. A fianco dell’Intel Atom fabbricato in geometria di riga da 45 nm c’è il single-chip Intel System Controller Hub US15W che integra anche un controller per le memorie, un motore grafico e un modulo gestore I/O che offre anche il supporto SDVO.

Inoltre, sulla scheda troviamo anche fino a 1 GB di memoria RAM DDR2 400/533, fino a 2 Gb di Flash di boot, una Gigabit Ethernet e tutte le interfacce tipiche delle schede nel nuovo formato fra cui una SATA, 8 USB (una delle quali configurabile come Client) e uno slot PCI Express che permette di installare le eventuali espansioni. Se non c’è bisogno della Gigabit Ethernet, allora si possono implementare due PCIe di espansione e, se necessario, i pin GPIO possono diventare una porta SD/SDIO per il supporto delle memorie solide SD, miniSD, MMC e DE-ATA. Il canale LVDS da 18/24 bit con memoria grafica di 256 MB supporta i segnali HDTV, MPG2 e H.264, mentre il consumo massimo è di 7W in tutto l’intervallo di tolleranza termica da 0 a 60 °C.
 

Lucio Pellizzari

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