Il nuovo formato StackPC può sostituire definitivamente il glorioso PC/104

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Al PC/104 Consortium stanno studiando come perfezionare le specifiche del nuovo standard StackPC in modo tale da riuscire nell’impresa di sostituire finalmente l’antico quanto glorioso PC/104 e collaborano in quest’impresa con il PICMG Consortium per poter tenere conto dei numerosi vantaggi già ampiamente sperimentati utilizzando i Computer-On-Module (COM) nelle applicazioni embedded industriali.

Com’è noto il PC/104 è tuttora il più diffuso formato per schede embedded, ma sta indubbiamente perdendo competitività rispetto alle soluzioni più moderne capaci di offrire prestazioni ben superiori, soprattutto grazie alla maggior versatilità applicativa dovuta alla possibilità di ospitare i protocolli standard ad alta velocità di nuova generazione come PCI e PCI Express. Tuttavia, il PC/104 può pur sempre contare su un’ampia schiera di sostenitori che non vogliono assolutamente sostituirlo in alcune applicazioni tipiche come i sistemi di bordo nei cruscotti di comando di treni, aerei e navi, i robot e l’automazione industriale, dove le prestazioni devono inevitabilmente accompagnarsi con la semplicità di installazione e manutenzione e con il basso costo.

Fig. 1 – Esempio di sistema completo realizzato da Fastwel composto sovrapponendo diverse schede StackPC

Questi ultimi sono sicuramente i punti di forza del PC/104, ma oggi è ineluttabile la necessità di offrire un po’ di prestazioni in più e soprattutto una maggior robustezza e la flessibilità minima da permettere l’interfacciamento dei nuovi sistemi PCIe, SATA e USB.
Inoltre, uno dei problemi tipici del PC/104 è la relativamente alta probabilità di rottura dei cablaggi, che costringe gli assemblatori a ricorrere a soluzioni front-panel o a contenitori più protettivi che, quindi, possono incidere sui costi finali. L’obiettivo del nuovo standard StackPC è proprio quello di rinnovare i moduli PC/104 in modo tale da permettere di allacciare anche le nuove interfacce ad alta velocità e al tempo stesso rimanere assolutamente economici, sia nell’installazione sia nella gestione, senza bisogno di progettare o modificare alcunché a livello del backplane. In pratica, si tratta di un nuovo standard con architettura modulare “stackable”, ossia con moduli impilabili l’uno sopra l’altro ed è fatto in modo tale da consentire l’allacciamento di tutte le moderne interfacce fra cui PCI Express x1/x4/x8/x16, SATA, USB 2.0/3.0, Gigabit Ethernet, DisplayPort, LPC, SPI e SMBus, nonché naturalmente tutti i moduli PC/104-Plus e PC/104-Express.

Lo standard StackPC prevede cinque configurazioni base meccanicamente ed elettricamente compatibili le une con le altre denominate StackPC, StackPC-PCI, StackPC-FPE, HSI e HSI-FPE. In pratica, i connettori sono quattro: StackPC, PCI-104, HSI e FPE. Il secondo è ancora l’originale PC/104, ma il primo StackPC è un’evoluzione del connettore PCI/104-Express omologato dal PC/104 Consortium per il formato PC/104 da 0,6 pollici o 15,24 mm, mentre i connettori HSI e FPE sono invece basati sul formato dei connettori SEAF/SEAM Samtec High Speed/High Density Open Pin Field, maggiormente predisposti per i segnali più ad alta velocità.

Confronto fra le specifiche e le interfacce dei connettori standard per schede e moduli embedded

Nel connettore StackPC sono mantenute le connessioni standard già presenti nel connettore PC/104-Plus ma non c’è più l’obsoleto bus ISA sostituito da uno zoccolo di connessione particolarmente denso di interfacce, ossia con sopra quattro PCIe ad alta velocità, sei USB 2.0, due SATA, due Gigabit Ethernet, un bus LPC, una SPI, un SMBus, due Fieldbus CAN 2.0/RS-485 e un attacco RTC per batterie da 3 V. Il connettore HSI ha tutto ciò che c’è nel connettore StackPC con in più quattro interfacce USB 3.0, mentre nel connettore FPE si trovano in più anche una porta PCI Express x16 (convertibile in due SDVO) e un’interfaccia DisplayPort per il collegamento delle schede multimediali.

Fra questi formati, tuttavia, l’unico che mantiene la piena compatibilità con PC/104 è lo StackPC ed è quindi questo che va usato per primo nelle schede madri che hanno solo lo zoccolo PC/104. Sopra ad esso si possono poi eventualmente impilare tutti gli altri mezzanini con connettori HSI e/o FPE. In effetti, questa possibilità è il principale vantaggio della soluzione StackPC rispetto a molte altre proposte in passato, perché permette di continuare a utilizzare i sistemi PC/104 già installati, pur offrendo nuove opzioni soprattutto nelle prestazioni ad alta velocità e larga banda. Ciò significa non essere più legati al formato PC/104 e poter realizzare i nuovi sistemi embedded con maggior libertà di configurazione, senza peraltro buttare via nulla di quanto già esistente.
 

Lucio Pellizzari

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