Sta davvero diventando obsoleto lo standard VME per il mercato dei PC embedded? – (Is VME finished in the embedded PC market?)

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Osservando i diversi settori serviti dai canali di distribuzione tradizionali, si scopre che la presenza dei PC embedded è continuamente in crescita e che c’è una tendenza al maggior gradimento verso le architetture PCI e CompactPCI. Tuttavia, sebbene il vantaggio per i progettisti di poter beneficiare di un vasto parco di prodotti e attrezzature di rete sia inequivocabile, va anche detto che è certamente prematuro dichiarare già in pensione le diffuse alternative VME e Multibus.

Uno dei maggiori problemi attualmente in discussione a questo proposito sta proprio nel significato del termine “PC embedded” che per differenti progettisti si traduce in discordanti interessi. Innanzitutto, non v’è dubbio che una delle pietre miliari nella storia dei PC embedded sia stata la definizione dello standard VME avvenuta nel 1980. Ciò fu fatto per garantire l’affidabilità e la flessibilità necessarie e sufficienti allo sviluppo dei PC desktop specifici per le applicazioni di controllo industriale.

Ciononostante, 25 anni sono pur sempre un gran intervallo di tempo per l’industria elettronica e i passi avanti compiuti dalle industrie del settore hanno condotto i progettisti in nuovi scenari applicativi. Il ciclo di vita dei prodotti si è ristretto sempre più e la pressione sia nei costi, sia in termini di time-to-market si è intensificata. Inoltre, queste mutazioni sono avvenute insieme a un’evoluzione del mercato che non cessa di chiedere innovazione e differenziazione nei prodotti come requisiti imprescindibili.

PCI e CompactPCI sono stati e sono tuttora due punti di forza nel progetto dei PC desktop e delle reti e, sebbene abbiano dei precisi meriti nei confronti di VME, le non trascurabili risorse che coinvolgono in termini di silicio e tool software di supporto hanno indotto i progettisti embedded a prepararsi delle soluzioni già pronte e a basso costo per ogni tipo di applicazione. Sull’onda della stessa motivazione i costruttori di PC cercano da anni di trasferire le tecnologie disponibili per le architetture dei PC desktop negli ambiti applicativi industriali. Il risultato è l’attuale ampia disponibilità di soluzioni software, come Microsoft Windows XP Embedded e Windows CE .NET, al pari dell’ampia disponibilità di processori e chipset progettati specificatamente per le applicazioni embedded dalle aziende leader come AMD, Intel e Freescale (Dragon Ball).

Se si osservano i progettisti di prodotti per i PC convenzionali, risalta evidente la tendenza a ricercare prevalentemente le piattaforme di sviluppo robuste, veloci e affidabili. Windows XP Embedded è basato sullo stesso modello di programmazione di Win32 e le sue applicazioni possono essere sviluppate usando qualsiasi set di strumenti sia predisposto a lavorare insieme ai sistemi Windows XP Professional come Visual C++, VisualBasic e Visual Studio .NET. Di conseguenza, un progettista di sistemi PC desktop ha effettivamente a portata di mano un’ampia varierà di piattaforme di sviluppo che gli consentono di ideare e testare i prototipi nel minor tempo possibile. A ulteriore conferma, il recente annuncio di Windows XP Embedded SP2 aggiunge a disposizione del progettista altri 11000 componenti funzionali che possono essere selezionati da un menu e implementati con le più piccole dimensioni possibili. Fra essi ci sono le tecnologie chiave come Bluetooth, Ethernet, Firewire, USB e ogni sorta di interfacce standard per periferiche. Grazie alla solidità del sistema operativo, i progettisti possono concentrare gli sforzi per differenziare e personalizzare i prodotti in modo da renderli commercialmente competitivi. Inoltre, la lunga durata di vita dei prodotti embedded ne viene ulteriormente arricchita, giacché tale impostazione consente al progettista di migliorare e aggiornare i propri lavori esattamente come fanno i colleghi che progettano i PC convenzionali. Chiaramente il facile accesso alle tecnologie innovative è uno dei vantaggi chiave di questo approccio, ma i prodotti per le applicazioni industriali devono anche garantire al progettista che li sceglie un elevato livello di stabilità.

Tipicamente, il mercato dei PC desktop testimonia l’introduzione di un nuovo processore all’incirca ogni trimestre, ma per quanto riguarda il settore embedded gli affiliati Silica come AMD, Intel e Freescale (Motorola) cercano di individuare i processori e i chipset che siano capaci di rimanere sulla cresta dell’onda per almeno cinque anni. Ciò è indispensabile per poter garantire ai prodotti la lunga durata di vita tipica dei sistemi industriali. Intel, per esempio, offre le famiglie dei processori Pentium 4 e Pentium 4-M specifiche per le applicazioni embedded, ciascuna supportata da un valido e adeguato chipset. In più, i fabbricanti di semiconduttori leader si adeguano fornendo i necessari strumenti di sviluppo, kit di valutazione, schede e progetti di riferimento.

A causa di queste indiscutibili tendenze in atto, VME ha senza dubbio perso importanza soprattutto nelle telecomunicazioni e nell’industria. D’altra parte, le voci circolanti sull’imminente pensionamento delle tecnologie VME sono altrettanto certamente esagerate. Nelle apparecchiature per la difesa e per le applicazioni aerospaziali, per esempio, VME è tuttora la scelta largamente preferita e lo rimarrà anche nel prossimo futuro. Del resto, molte industrie che operano in questo comparto hanno già fatto consistenti investimenti nel validare gran quantità di software, ragion per cui non hanno alcuna intenzione di mettersi a rifare tutto, almeno non così in fretta. Inoltre, se per alcuni la longevità dei prodotti VME può sembrare un sintomo di anzianità, per altri è invece immagine di stabilità, sicurezza e minimizzazione dei rischi.

Sebbene non vi siano dubbi sui progressi che le tecnologie embedded hanno fatto ispirandosi a quanto avviene nel mercato dei PC desktop convenzionali, occorre essere cauti nel generalizzare il fenomeno. Un approccio migliore è forse quello che considera il mercato dei PC embedded come un settore capace di offrire ai progettisti embedded un ampio ventaglio di opzioni progettuali che possono permettere loro di sentirsi avvantaggiati soprattutto nei parametri chiave quali sono il time-to-market e la differenziazione dei prodotti. Una diretta e senza dubbio favorevole conseguenza è la reale utilizzabilità di distributori capaci di offrire un ampio assortimento di schede di linea insieme a un adeguato supporto tecnico, tale da permettere di identificare e realizzare sempre la soluzione maggiormente in grado di soddisfare qualsivoglia esigenza applicativa.

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Across a range of markets typically served by the distribution channel, there can be no doubt that the impact made by the ‘embedded PC’ is both growing and evolving. Most significantly, there is a continuing trend towards PCI and CompactPCI architectures. However, whilst for many design teams the benefits of tapping into the mainstream desktop PC and network environments are overwhelming, it would certainly be premature to call time on long-established alternatives such as VME and Multibus.

One of the biggest problems of discussing the embedded PC market is simply a matter of definition: the term means different things to different people. However, one of the key landmarks was definitely the creation of VME in 1980. This was done specifically to provide the durability and adaptability necessary to enable the earliest generations of desktop PC to be used in industrial control systems. Twenty-four years is nothing short of an eternity in the electronics industry, and the challenges faced by companies in the industrial sector in the 21st century are increasingly pushing designers in a different direction. Product life cycles are shortening and the pressures on both build cost and time to market are intensifying. Furthermore, they are combined with a market place that demands innovation and differentiation as a matter of course.

PCI and CompactPCI h
ave long been a mainstay in desktop PC and network design, and whatever their precise technical merits compared to VME, the associated silicon, software and support tools that they put within reach offer embedded developers the opportunity to exploit a host of low cost ‘off the shelf’ PC-based solutions. For many years now, the key suppliers to the desktop PC market have recognised the potential for transferring core technologies into the industrial arena. Today this is reflected in the availability of software solutions such as Microsoft Windows XP Embedded and Windows CE .NET, and a truly comprehensive range of processors and chipsets designed specifically for embedded applications from leading semiconductor manufacturers such as AMD, Intel, and Freescale (Dragon Ball).

By switching to a mainstream PC environment, hard-pressed designers enter a world characterised by fast, proven and robust development platforms. Windows XP Embedded is based on the Win32 programming model and applications can be developed using any toolset that allows targeting of a Windows XP Professional system, such as Visual C++, Visual Basic and Visual Studio .NET. As a result, the designer’s desktop PC effectively becomes the development platform, and prototypes can be created and tested in the shortest possible time frame. The recently announced Windows XP Embedded SP2 puts over 11,000 individual components at the designer’s disposal, enabling the relevant functionality to be cherry-picked from a comprehensive menu, and implemented in the smallest possible footprint. This includes key technologies such as Bluetooth, Ethernet, Firewire, USB and any number of industry-standard peripheral interfaces. With the basics of the operating system a ‘given’, designers are free to focus their time on delivering the customisation and differentiation that are now critical to commercial success. The long term viability of product designs is also assured, with designers able to enhance and upgrade designs in line with the broader PC world.

Whilst access to the latest technologies is one of the key advantages of this approach, industrial designers also need a high degree of stability. The desktop PC market typically witnesses the introduction of new processors at least every quarter, but for the embedded arena, Silica franchises such as AMD, Intel and Freescale (Motorola) are identifying processors and chipsets that will remain viable for at least five years. This provides a sound basis for the longer product cycles that are typical of industrial system design. Intel, for example, offers a family of Pentium 4 processor and Pentium 4 processor-M devices dedicated to the embedded market, each of which is validated by a proven chipset. Furthermore, the leading semiconductor manufacturers have established end-to-end toolsets; evaluation kits, development boards and reference designs are all to hand.

Faced with these trends, VME has certainly lost share in the telecomms and industrial markets. Rumours of VME’s imminent death, however, are certainly exaggerated. In demanding environments such as defence and aerospace, VME is likely to remain the first choice for the foreseeable future. Many companies in these sectors have made heavy investment in validated software, so there will need to be compelling reasons for them to start again from scratch. And whilst to some its sheer longevity gives VME a rather dated image, to others in the industrial sector this still offers the more positive connotations of stability, security and minimal risk.

Although there is no doubting the onward march of desktop PC-inspired embedded technology in the industrial sector, attempting too many generalisations about such as broad ranging and ill-defined area is perhaps best avoided. A better approach would be to represent the embedded PC market as a field that currently offers designers a host of different options, and the potential to gain considerable advantages in key areas such as time to market and product differentiation. The good news is that, given the support of a distributor with a broad linecard and effective technical support, it should be more than possible to identify and exploit a solution that fits perfectly the demands of the application.

Andy Thorne - Director Technical Marketing Europe, Silica

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