Până în prezent, dacă se putea instala un sistem de operare, ansamblul Computer-pe-modul (COM) și placa carrier era considerat ca fiind gata pentru aplicație (application-ready). (Sursă imagine: congatec)
Tendințele emergente precum AI, edge/IIoT, securitatea cibernetică și virtualizarea sporesc complexitatea soluțiilor de calcul embedded și edge. Modulele COM (Computer-on-Module) “gata pentru aplicații” pot ajuta producătorii de echipamente originale să facă față acestei provocări, dar ce înseamnă exact “gata pentru aplicații” (application-ready)? congatec recunoaște nevoia certă de a crește standardele și capabilitățile modulelor COM la un nou nivel.
Computerele-pe-modul reprezintă cea mai utilizată categorie de produse la nivel de placă în sistemele de calcul embedded și edge, depășind chiar și plăcile de bază, deși acestea au nevoie de o placă suport (carrier board). Un proiect clasic cu protecție fizică și electromagnetică a porturilor I/O externe este, în general, nepotrivit pentru producătorii OEM care fabrică dispozitive, mașini, sisteme, roboți sau vehicule autonome. Prin urmare, computerul-pe-modul reprezintă, de mulți ani, baza pentru proiectarea sistemelor industriale. Există două motive esențiale pentru acest lucru: În primul rând, integrarea unui computer-pe-modul standardizat pe o placă suport specifică aplicației este mult mai ușoară decât integrarea unui procesor într-un proiect complet personalizat. În al doilea rând, modulele sunt scalabile între procesoare și producători, eliminând necesitatea de a reinventa roata la fiecare actualizare. De fapt, investiția într-o placă suport (carrier) dedicată aduce beneficii dincolo de ciclul de viață al unui singur procesor. Ambele aspecte sunt cruciale pentru multe proiecte industriale.
Suportul software este factorul diferențiator
Procesul de integrare este simplu, mai ales pentru proiectanții de hardware. La urma urmei, există ghiduri de proiectare și plăci carrier de referință, care sunt disponibile uneori chiar și ca date CAD pentru proiectarea PCB-ului. Acest lucru permite reutilizarea foarte eficientă a componentelor individuale. Totuși, partea software a proiectării este mult mai complexă atunci când se ajunge la stadiul în care tot ce mai rămâne de făcut este să instalați aplicația. Producătorii de computere-pe-modul au căutat mereu să minimizeze eforturile de integrare prin furnizarea de firmware și suport software de nivel scăzut legat de hardware prin intermediul pachetelor software BSP (Board Support Package). Dezvoltatorii primesc drivere gata de utilizat pentru interfețele dedicate ale modulului pentru diferite sisteme de operare, ceea ce permite o instalare directă. În acest context a apărut termenul “gata pentru aplicații”, care se referă la un modul echipat cu BSP și o placă suport gata pentru evaluare. Există chiar și pachete de module și plăci carrier destinate producției în serie.
Simpla abilitate de a instala un sistem de operare (OS) și o aplicație OEM pe un modul COM și o placă suport (carrier) a fost declarată ca fiind o soluție “gata pentru aplicație”. În comparație cu un nou proiect complet personalizat, care necesită ca dezvoltatorii să compileze minuțios toate componentele hardware și software, această caracterizare este, fără îndoială, corectă. Din perspectiva OEM-urilor, însă, ea este corectă doar parțial. În peisajul tehnologic actual, OEM-urile nu numai că trebuie să dezvolte și să producă o placă suport (carrier), dar trebuie, de asemenea, să integreze și să testeze software funcțional pentru conectivitatea IoT, AI, virtualizare și securitate. Mai mult, Legea UE privind reziliența cibernetică și standardele IEC 62443 asociate impun OEM-urilor să asigure securitatea cibernetică a produselor. Integrarea și întărirea firmware-ului specific și a middleware-ului, actualizările driverelor, validarea și testarea generală a software-ului sunt operațiuni complexe. Actualizările de software și întreținerea la sediul clientului pe parcursul producției sau al operării sunt, de asemenea, necesare.
Cerințe în creștere
Furnizorii de computere-pe-modul asigură actualizarea continuă a sistemului de operare. Cu toate acestea, conectarea perfectă a aplicațiilor clienților la platforma modulului rămâne o provocare majoră, necesitând ca dezvoltatorii să depună mult mai multe eforturi pentru integrarea software-ului decât pentru hardware.
Dominik Reßing, CEO congatec
“În funcție de placa carrier și de aplicație, ponderea medie a eforturilor depuse de producătorii OEM pentru software și hardware era de aproximativ 3:1. Estimările din prezent arată că acest raport a crescut drastic, ajungând la aproximativ 10:1, din cauza cerințelor actuale sporite privind conectivitatea IIoT, securitatea cibernetică, integrarea AI, întreținerea predictivă și noile funcții HMI, precum controlul vocal și recunoașterea imaginilor” a afirmat Dominik Reßing, CEO congatec, într-un interviu acordat în aprilie 2024.
Din perspectiva producătorilor OEM, termenul “gata pentru aplicație” nu se mai aplică, așadar, computerelor-pe-modul clasice, chiar și în cazul în care acestea sunt livrate cu BSP-uri. Astăzi, producătorii OEM trebuie să conecteze transparent funcțiile integrate în procesoare – cum ar fi capabilitățile AI, de exemplu – la aplicațiile lor. Iar odată cu consolidarea mai multor nuclee pe un singur procesor, apare și nevoia de a integra și menține mai multe sisteme de operare. Și lista continuă. Așadar, ce pot face producătorii de computere-pe-modul pentru a alinia mai bine dorința și cererea producătorilor OEM pentru platforme de soluții cu adevărat gata pentru a fi utilizate în aplicații?
Redefinirea conceptului “gata pentru aplicație”
aReady.COM cu hipervizor integrat, sistem de operare și diverse instrumente suplimentare aduc conceptul de a fi “gata pentru utilizare imediată într-o aplicație” la un nou nivel. (Sursă imagine: congatec)
congatec a analizat în profunzime acest subiect, iar la recenta expoziție Embedded World a prezentat în premieră strategia sa aReady. – o soluție care promite o valoare adăugată semnificativ mai mare pentru computerele-pe-modul. Primele Computere-pe-Modul cu “Hypervisor-on-Modul” integrat în firmware sunt deja disponibile. Aceste module pregătite pentru virtualizare fac mult mai ușoară consolidarea platformelor hardware la periferie (edge) pentru producătorii OEM. În plus față de Ubunto Pro și RT Linux, congatec oferă, de asemenea, module cu sistemul de operare integrat ctrlX de la Bosch Rexroth pentru o securitate cibernetică sporită. Suportul pentru acest sistem de operare bazat pe Linux, conform IEC 62443, oferă clienților și acces la magazinul ctrlX, cu aproximativ 60 de aplicații în prezent. Alături de un sistem de operare în timp real Linux, ctrlX OS oferă dezvoltatorilor asistență de specialitate și încredere din partea unei companii germane. Numeroase aplicații, servicii și kituri de dezvoltare software (SDK) sunt la doar un clic distanță, inclusiv acces la diverse aplicații IoT, cloud și funcții de bază precum firewall-uri și clienți VPN.
Modulele COM-HPC Mini și COM-HPC Client Size A bazate pe a 13-a generație de procesoare Intel Core (nume de cod “Raptor Lake”) sunt disponibile pentru evaluare aReady.COM. (Sursă imagine: congatec)
Desigur, acest lucru nu înseamnă că proiectanții primesc chiar toate componentele într-o formă complet simplificată și 100% gata pentru aplicație pentru a-și dezvolta și integra propria aplicație. Oricum, strategia congatec aReady. Computer-on-Module crește conceptul de disponibilitate pentru aplicație la un nou nivel, apropiindu-se mult mai mult de acest ideal. Mai ales că la Embedded World au fost anunțate multe alte soluții de module pentru a face integrarea mai convenabilă și mai eficientă în viitor.
Reducerea efortului de integrare
Dar prin ce se diferențiază această ofertă de soluțiile software ale altor producători? Este o parte integrantă a computerelor-pe-modul în sine. Prin urmare, nu este vorba doar un canal de distribuție extins pentru software care necesită apoi o adaptare specifică proiectului. Cu această ofertă, configurațiile de bază sunt prevalidate, ceea ce reduce cu adevărat volumul de muncă al producătorilor OEM. Cu siguranță, nu se va reinstaura raportul de efort de 3:1; cerințele actuale sunt, pur și simplu, prea complexe pentru așa ceva.
Tim Henrichs, Vice President Marketing & Business Development, congatec.
Cu toate acestea, obiectivul este de a scuti producătorii OEM de aproximativ 10-20% din efortul de integrare și de a oferi cât mai multe servicii de asistență pentru restul de 80%, cu scopul de a permite o integrare fără probleme și fără întârzieri ale proiectului.
“Cu aReady.COM, creăm un nou nivel premium de soluții pregătite pentru a fi utilizate în aplicații finale. Aceasta face ca utilizarea modulelor noastre să fie și mai convenabilă și mai eficientă, deoarece congatec furnizează acum și blocurile software necesare, atât sub cât și alături de aplicația clientului, într-o formă “gata pentru aplicație”, preconfigurată și validată functional.” explică Tim Henrichs, Vice President Marketing & Business Development la congatec.
Clienții pot alege acum între două computere-pe-Modul bazate pe standardul COM-HPC pentru a evalua oferta aReady.COM: modulul COM-HPC Mini conga-aCOM/mRLP și modulul orientat spre performanță COM-HPC Client Size A conga-aCOM/cRLP. Ambele se bazează pe procesoare Intel Core din a 13-a generație (nume de cod “Raptor Lake”). Blocurile lor software gata pentru aplicații pot fi combinate sau configurate la discreție într-un subsistem personalizat care îndeplinește cu precizie cerințele clientului. Oferta actuală include un hipervizor pentru consolidarea sistemului, Ubuntu Pro și RT Linux, precum și ecosistemul complet Bosch Rexroth ctrlX OS pentru gestionarea sigură a dispozitivelor și a securității cibernetice. Informații suplimentare privind strategia aReady. și funcționalitățile extinse ale noilor aReady.COM ale congatec pot fi găsite la: https://www.congatec.com/en/aready/
