Formati sempre più piccoli

EMBEDDED –

Le schede di piccolo formato rappresentano un’importante opportunità di innovazione in tutte le applicazioni di natura embedded in quanto, oltre a ridurre le dimensioni, il piccolo formato consente anche di ottimizzare consumi e costi.

Il piccolo formato, anche detto Sff (Small form factor), è stato definito e implementato in vari standard industriali per minimizzare in termini di volume le applicazioni basate su computer, in particolare quelle che utilizzano il personal computer nella versione desktop. L'obiettivo di questa tecnologia di sviluppo per sistemi embedded non riguarda solo le dimensioni, ma anche la funzionalità di sistema, in quanto la funzionalità della scheda o del set di schede replica quella del personal computer, sia a livello di processore, sia a livello di memoria, sia a livello di periferiche. Tale funzionalità viene ricondotta in uno spazio decisamente più ridotto di quello tipicamente richiesto da un personal computer desktop, grazie alla crescente offerta di componentistica elettronica di natura system-on-chip e quella dei packaging ultrasmall. Viene garantito inoltre un livello di affidabilità decisamente superiore a quello offerto dalle soluzioni non Sff, sia perché il formato Sff può essere anche di natura single-board, sia perché vengono adottate tecniche di integrazione su scheda particolarmente avanzate e finalizzate all'elevata affidabilità in ambienti difficili cui tipicamente si riferiscono i sistemi embedded. Le schede di piccolo formato sono comunque una soluzione obbligata nello sviluppo di applicazioni di piccole dimensioni, in quanto le schede di medio e grande formato, come le motherboard dei computer, le schede Vme o le CompactPci, non sono in grado di soddisfare il requisito dimensionale dei piccoli sistemi. Il più noto dei piccoli formati è il PC/104, un formato ormai standard, definito dall'omonimo consorzio, che utilizza l'Isa bus come sistema di comunicazione e di interconnessione tra i moduli master e i moduli slave. Questo formato è particolarmente interessante in quanto sia la scheda processore, sia le schede di memoria, periferiche e application-specific, sono tutte dello stesso formato e impilabili su un sistema di connettori che consentono di sovrapporre una scheda all'altra a distanze molto contenute.

Oltre il PC/104
L'esigenza di sistemi ultra piccoli in aree applicative embedded in forte espansione come la robotica, l'automotive, il consumer e il medicale, ha portato allo sviluppo di altri standard e opzioni Sff che in maniera più mirata soddisfano queste esigenze emergenti. Tra questi formati ESMini, Com Express, Ebx sono solo alcuni tra le possibili scelte. Il formato Com Express sta emergendo come uno tra i formati Sff più considerati dagli sviluppatori di sistemi embedded. Si tratta di un formato focalizzato sull'implementazione di un intero computer su un singolo modulo (Com sta per Computer-on-Module). Una delle caratteristiche di questo formato è di disporre di risorse di comunicazione ad alta velocità sulla scheda e di un core di elaborazione aggiornabile senza rinunciare alle risorse di comunicazione. Le schede Com Express sono disponibili in tre diverse dimensioni e sono concepite come componente a livello di board nella realizzazione di sistemi di elevata complessità funzionale basati su requisiti dimensionali e di prestazioni particolarmente avanzati. Questo anche grazie all'elevato livello di connettività ad elevata velocità disponibile per questo Sff, tra cui Vga, Dvi, DigitalPort, Hdmi che consente agli sviluppatori di avvalersi delle possibilità grafiche avanzate offerte dai chipset di ultima generazione. Diversi produttori di processori embedded sono molto interessati a questo formato di Sff, tanto da includerlo nei loro reference design kit; per esempio Freescale nel suo MPC8536E Reference Design Kit (MPC8536RDK) fa riferimento a due formati Sff, il MicroATX (CSB1880) e il Com Express (CSB 1801).


Small Factor Form Special Interest Group
Il ruolo delle organizzazioni dedicate allo sviluppo e alla promozione degli standard è sempre stato determinante per il successo di innumerevoli soluzioni rivolte allo sviluppo di sistemi embedded. Quello relativo agli Sff è abbastanza emblematico, in quanto le dimensioni rappresentano una delle problematiche di riferimento più importanti per gli sviluppatori di sistemi embedded di ultima generazione. Lo Small Factor Form Special Interest Group è un’organizzazione di natura non commerciale che si occupa degli sviluppi delle tecnologie modulari finalizzate alle applicazioni embedded. Gli appartenenti a questo gruppo di interesse provengono in parte dal mondo accademico e in parte da quello produttivo. L’intento è quello di creare e promuovere standard per la realizzazione di formati compatti per la realizzazione di computer. Da questa organizzazione sono stati definiti standard come il CoreExpress, il Pico-ITX e l’Express-104. L’obiettivo principale del Sff-Sig è di definire le specifiche di blocchi costruttivi modulari, riusabili e interoperabili, pervenendo alla definizione di standard che fanno riferimento a componenti multi source. Poiché l’impatto dello small factor non è solo sulle dimensioni, ma anche sui consumi, uno degli obiettivi del gruppo d’interesse sono i computer della prossima generazione cosiddetti “eco-friendly”, sub-10W, producibili a lungo termine e a semplice connettività. Il Sff-Sig è organizzato in sottogruppi tra cui Stackables, che si occupa della modernizzazione della tecnologia dello staking delle schede; Rugged Memory, rivolto alla definizione di memorie robuste resistenti a urti e vibrazioni; Pico, che si occupa della definizione di formati ridottissimi per la realizzazione su singola scheda di computer; Com che si occupa della connessione sicura tramite interfaccia Com tra scheda e scheda. Le specifiche degli standard Sff emesse dal Sig sono tutte di natura open standard e si basano sull’utilizzo di famiglie di chip a basso consumo e ultra-small packaging. Una delle ultime novità del gruppo sono le XR-Dimm, una specifica di memorie rugged (XR sta per eXtreme Rugged). Le XR-Dimm sono moduli di espansione Sff di 38 x 67.5 mm rivolte ad applicazioni embedded che richiedono elevatissima resistenza agli urti e alle vibrazioni, oltre che alle alte temperature.

Formati & caratteristiche

Com Express   
Formato Pc compatto che integra la completa funzionalità Pc su singola scheda

CoreExpress   
Formato Pc compatto che integra la completa funzionalità Pc su singola scheda

Dtx   
Variante dell’Atx specificamente progettata per Pc di piccole dimensioni

Ebx   
Per la realizzazione di computer embedded basati su PowerPc o PowerQuicc. Per le periferiche prevede un connettore PC/104-Plus, oltre a un connettore Pcmcia

Epic   
Standard intermedio tra PC/104-Plus e Ebx. Supporta espansioni standard PC/104 e PC/104-Plus

Esm   
Formato standard di Com

ESMexpress   
Versione compatta di Esm

ESMini   
Versione compatta di ESMexpress che integra una Fpga per implementare funzioni application-specific.

Etx/Xtx   
Formato Com integrato che fa riferimento ai processori Geode, Pentium, Celeron, Core Duo.

Mini Dtx   
Versione dimensionalmente ridotta del Dtx

Nano Itx   
Versione low-power di Itx

Mini Itx   
Formato motherboard a basso consumo

Mobile Itx   
Scheda di piccolissime dimensioni compatibile con la motherboard Pc introdotta da Via Technologies

Pico Itx   
Metà della dimensione della Nano Itx

Qseven   
Scheda ad elevata integrazione di tipo Com a basso consumo (max 12 watt).

PC/104   
Standard di scheda computer che definisce anche il bus

PC/104-Plus   
Lo stesso standard PC/104 che aggiunge al bus Isa anche il bus Pci

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