Principalele modificări ale specificației SMARC 2.1: conectivite extinsă Ethernet & cameră MIPI.
Modulele SMARC 2.0 se remarcă printr-un set bogat de caracteristici, care includ grafică, sunet, cameră, rețea și interfețe wireless opționale. Acestea oferă dezvoltatorilor de sisteme embedded un nucleu de calcul embedded complet, disponibil de pe raft (gata pentru aplicație), de dimensiunea unui card de credit, ideal pentru platformele multimedia conectate la IoT și pentru multe alte aplicații grafice complexe, cu consum redus de putere. Specificația actualizată SMARC 2.1 extinde și mai mult acest set de caracteristici.
Este nevoie de mai multe interfețe de cameră
Studiile recente realizate de Industry Research.Co arată că cererea pentru camerele pentru aplicații de tip viziune mașină (Machine Vision – MV) are o rată de creștere de două cifre. Creșterea este deosebit de puternică în diferite aplicații non-industriale, cum ar fi supraveghere, criminalistică, sistemele inteligente de trafic, chirurgie robotică, monitorizarea sănătății și controlul frontierelor. În plus, tehnologia camerelor continuă să fie utilizată pentru inspecțiile proceselor pentru a reduce erorile, cum ar fi nivelurile incorecte de umplere, produsele defecte în linia de producție și defectele de ambalare. Vehiculele autonome dintr-un centru de logistică ocupă, de asemenea, o mare cotă de piață în sectorul industrial.
Noua specificație SMARC 2.1 se adaptează la această cerere. Așadar, SMARC 2.1 reprezintă – pentru prima dată – un pas important către o reală integrare a tehnologiei camerei MIPI-CSI în standardul unei specificații de calcul embedded (tehnologie larg utilizată în telefoanele inteligente).
Interfețe Quad MIPI CSI
Acestea fiind spuse, noua revizuire aduce și numeroase caracteristici suplimentare. Pentru început, SMARC 2.1 definește două interfețe suplimentare MIPI CSI (MIPI Camera Serial Interface) – cu conectare prin conectori FPC (Flexible Printed Circuit) disponibili pe suprafața modulului. Datorită celor două interfețe MIPI CSI existente deja pe modul, acum este posibil să conectați până la 4 camere MIPI CSI pentru aplicații sofisticate de viziune. Cele două noi interfețe MIPI CSI suportă 4 perechi diferențiale de linii de date pentru a furniza fluxul de date necesar camerelor de înaltă rezoluție, cu o rată mare de cadre. Prima interfață disponibilă pe conectorul (edge) de la marginea modulului suportă două perechi de linii de date, iar a doua suportă patru. Toate cele patru interfețe ale camerei pot fi implementate în conformitate atât cu specificația MIPI CSI 2.0, cât și cu cea mai nouă specificație MIPI CSI 3.0. În plus față de o rată mai mare de date, versiunea 3.0 folosește o pereche de linii diferențiale în loc de o magistrală I²C pentru a configura camerele conectate. Camerele suplimentare pot fi conectate prin interfețe USB sau Ethernet.
Conectivitate extinsă
Conectivitatea plăcii capătă o semnificație din ce în ce mai mare, deoarece două dintre cele 4 benzi (lanes) PCI Express (PCIe C și PCIe D) pot fi acum utilizate alternativ ca interfețe SERDES (Serializer/Deserializer) pentru a oferi funcționalitate Ethernet suplimentară. Pentru a configura nivelurile fizice necesare (PHY – (Physical Layer) sau standardul protocolului de nivel fizic) pe placa de bază (carrier board), a fost creată o interfață MDIO (Management Data Input/Output) suplimentară la pinii rezervați la modulul anterior. În combinație cu cele două porturi Ethernet fixe definite, acum poate fi realizată o soluție cu până la 4x gigabiți Ethernet. Combinația poate fi, de asemenea, utilă și pentru aplicații de viziune prin conectarea camerelor industriale de viziune de înaltă performanță – GigE.
GPIO suplimentar
SMARC 2.1 crește, de asemenea, numărul de pini GPIO de la 12 la 14 pini. Cei doi pini GPIO suplimentari sunt alocați la pinii rezervați la o variantă anterioară. Deoarece primii șapte pini GPIO sunt (tipic) deja utilizați pentru alte funcții frecvent solicitate, SMARC 2.1 oferă cel puțin șapte pini GPIO de care vă puteți folosi în dezvoltarea unui proiect.
PCI Express – mod de operare pentru reducerea consumului de putere
În SMARC 2.1, primele două lane-uri PCI Express sunt echipate cu semnale de ceas de acces suplimentare. Acest lucru face posibilă oprirea interfețelor individuale PCI Express pentru a economisi energie, ceea ce este deosebit de important pentru dispozitivele mobile alimentate de la baterii.
congatec oferă o placă suport (carrier) de 3.5” cu un slot pentru SMARC Computer-on-Modules. Pentru variantele ARM, este scalabilă în 12 nivele de performanță, de la cel mai puternic procesor i.MX 8QuadMax la procesoarele i.MX 8 M în tehnologie de fabricație de 14nm. Similar, este disponibilă și o placă carrier x86, care oferă un codec audio diferit.
Toate posibilitățile SPI
În plus față de interfețele SPI (Serial Peripheral Interface) și eSPI, SMARC 2.1 oferă și opțiunea de implementare a unei interfețe QSPI. Această versiune extinsă a interfeței SPI este adesea utilizată cu procesoarele ARM. Diferența dintre cele două este că interfața QSPI folosește o coadă de așteptare cu indicatori de coadă de așteptare programabili pentru a permite transferurile datelor fără intervenția CPU.
Așadar, modul “wrap-around” permite transferul continuu al datelor din coada de așteptare fără intervenția procesorului. Perifericele apar la CPU ca dispozitive paralele ale căror adrese sunt mapate în memorie – o facilitate utilă mai ales pentru aplicații cu convertoare analog-digitale. SMARC 2.1 permite implementări alternative ale SPI, eSPI și QSPI.
Compatibilitate completă înapoi cu SMARC 2.0
Deoarece toate caracteristicile noi au fost implementate ca funcții alternative la semnalele existente și/sau la pinii neutilizați, SMARC 2.0 este 100% compatibil înapoi.
Aceasta înseamnă că modulele 2.1 pot fi integrate pe plăcile de bază 2.0. Toate extensiile la Rev.2.0 sunt, de asemenea, opționale, astfel încât toate modulele congatec SMARC 2.0 sunt automat compatibile cu SMARC 2.1. În consecință, ar fi necesară reproiectarea plăcilor carrier SMARC 2.0 existente numai dacă se intenționează utilizarea unor funcții SMARC 2.1 noi. Mai mult, ca răspuns la multe solicitări, documentul cu specificațiile a fost, de asemenea, complet revizuit pentru a optimiza lizibilitatea.
Specificația a fost dezvoltată de SDT.01 (Standard Development Team) în cadrul SGET. Specificația este disponibilă gratuit pe site-ul web al SGET (https://www.sget.org). Un ghid de proiectare al plăcilor carrier (Carrier Board Design Guide) pentru SMARC este disponibil gratuit și poate fi, de asemenea, găsit în pagina de internet SGET (https://www.sget.org).
Folosind multe exemple schematice reutilizabile, acest document arată cum pot fi dezvoltate plăcile de bază, rapid și ușor. În plus, congatec oferă o nouă placă ‘carrier’ de 3.5”, ce poate fi echipată cu toate modulele SMARC bazate pe Arm și x86 de la congatec. OEM-urile o pot folosi nu numai ca o platformă de evaluare, ci și ca o soluție de platformă foarte scalabilă – gata pentru a fi utilizată – disponibilă în producție de serie și care poate fi implementată instantaneu chiar și cu primul lot (batch 1).
congatec oferă 19 variante diferite de module SMARC, care includ 13 variante diferite de procesoare i.MX 8 Arm și șase module x86 diferite bazate pe procesoarele Intel Atom, Celeron și Pentium.
Autor:
Christian Eder, Director de Marketing la congatec și Editor al specificației SMARC 2.1
Industry Research.Co: https://www.industryresearch.co