Estado de la tecnología hasta ahora y planteamiento actual

Viene de Sistemas en módulos y ordenadores de placa reducida: hacer o comprar

El estado de la tecnología actual

El mercado de hoy en día de los sistemas en módulo SoM se puede dividir de diferentes maneras:

1. Arquitectura: ARM y x86.
2. Formato: solución basada en ARM para SMARC, Q7 o propietario (otros, como COM Express, se basan en x86 y no en ARM).
3. Tipo de núcleo ARM (Cortex A5, A7, A8, A9) y ejemplo de SoM.
4. Sistema operativo: Linux, Android, Windows Embedded.

Tipo de Arquitectura: ARM y x86

• ARM – Los núcleos más utilizados en el 90% de todos los teléfonos móviles en el mundo y en la potente comunidad de sistemas embebidos.
• X86 – Respaldado principalmente por Intel con conocidas soluciones basadas en las familias Intel Atom y Core ix.

Formato del módulo SoM

• SMARC (Smart Mobility ARChitecture) es una especificación publicada por el Standardization Group for Embedded Technologies e.V. (SGET) para COM. Los módulos SMARC se basan generalmente en procesadores ARM; no obstante, también se pueden adaptar a otras arquitecturas de sistemas en chip (system on chip, SoC) de bajo consumo, como por ejemplo las basadas en x86. Los módulos SMARC necesitan generalmente una potencia de unos pocos vatios, lo cual abre grandes oportunidades a mercados que hasta la fecha no quedaban cubiertos por los diseñados basados en procesador por su consumo mucho mayor. Se definen dos tamaños de módulo: 82mm x 50mm y 82mm x 80mm.

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  Q7 – Qseven es un estándar muy consolidado para módulos de ordenador de formato compacto e independientes en cuanto a su tecnología, que incorporas interfaces estandarizados de tipo térmico y mecánico. Qseven fue el primer estándar compatible con las tecnologías x86 y ARM en entornos compatibles con los COM. Su tamaño es de 70 mm × 70 mm y el estándar Qseven ha sido adoptado por SGET.

• Propietario – El formato propietario es el más extendido en el mercado de SoM ya que muchos clientes quieren utilizar una plataforma exclusiva. Puede ser muy pequeño o de la forma necesaria para la aplicación.

Qué núcleo de ARM (Cortex A5, A7, A8, A9, A57) utilizar y ejemplo de módulo SoM.

Procesador Cortex-A5

El Cortex-A5 es el procesador de aplicaciones ARMv7 más pequeño, de menor coste y con un consumo más bajo, y cuenta con el soporte de un conjunto de IP optimizada para soluciones de gama media, a las que proporciona los niveles más altos de eficiencia y una sencilla integración.

Entre los procesadores de aplicaciones conocidos que se basan en el Cortex A5 se encuentran la familia SAMA5 de Atmel, utilizada en el SoM AT-501 de Shiratech. El AT-501 es un SoM embebido industrial que ofrece el equilibrio óptimo del Cortex-A con un consumo más eficiente de energía hasta la fecha, una CPU de altas prestaciones que trabaja a 536 MHz y una unidad de coma flotante. La memoria es una DDR2 de 256 MB con una anchura de 32bit a 166MHz, ampliable hasta 512MB. Su NAND Flash de 256 MB se puede ampliar hasta 1GB y opcionalmente puede disponer de 4GB de eMMC.

Procesador Cortex-A8

El Cortex-A8 se presentó al mercado en 2005 como el primer procesador para la arquitectura ARMv7-A. El Mali-400 proporciona una opción para proceso de gráficos de gama media para el Cortex-A8.

El procesador de aplicaciones más conocido basado en el CortexA8 es el AM33xx de la familia Sitara, de TI, y un ejemplo de SoM basado en esta solución es el VAR-SOM-AM33 de Variscite. Basándose en el procesador Sitara AM335x ARM Cortex-A8 de 1 GHz de Texas Instruments (TI) con un potente acelerador gráfico 2D/3D, el VAR-SOM-AM33 proporciona una selección potente, flexible y de bajo coste para todo tipo de aplicaciones. Entre sus características se pueden destacar un rango de temperaturas de -40 a +85 °C y doble bus CAN, por lo que resulta ideal para aplicaciones industriales como automóvil, sistemas de control, iluminación, control de motores y agricultura. Con doble Ethernet, USB, controlador de sensado táctil, audio y Wi-Fi/BT, el VAR-SOM-AM33 es un SoM de alta integración con un precio muy atractivo.

Procesador Cortex-A9

El procesador ARM Cortex-A9 es una opción madura que se presentó en 2008 y continúa siendo una elección muy habitual para la implementación de Internet de las Cosas. Al tratarse de una solución con un solo procesador, el procesador Cortex-A9 ofrece una mejora general de prestaciones superior al 50% si compara con las soluciones ARM Cortex-A8.

Las familias más conocidas basadas en el Cortex A9 son i.MX6 de Freescale, la nueva Sitara AM4xxx de TI y los SoC de Altera.

SECO tiene un módulo Q7 denominado QuadMo747-X/i.MX6, una arquitectura ARM Cortex-A9 escalable y multinúcleo en una solución modular estándar Qseven que combina gráficos de altas prestaciones y potentes capacidades de proceso con un consumo eficiente. Sus gráficos OpenGL (FULL) y OpenES 2.0 3D, junto con su capacidad de conexión hasta 3 visualizadores independientes (solo hasta 2 visualizadores con i.MX6DL e i.MX6S) da como resultado una solución flexible que permite obtener plataformas con varios visualizadores y aplicaciones móviles sin ventilador.

Procesador Cortex-A7

El procesador ARM Cortex-A7 es el procesador multinúcleo con un consumo más eficiente.

El nuevo núcleo Cortex-A7 de ARM se utiliza en la familia Layerscape LS1 de Freescale. El primer SoM en el mundo basado en esta solución llegó de la mano de la firma alemana SYSTEC Electronic, que produce el ECUcore-1021.

El ECUcore-1021 es un módulo SoM compacto y económico basado en el microcontrolador QorIQ LS1021A de Freescale. Fue especialmente diseñado para aplicaciones en redes industriales. Gracias a su alta densidad de interfaces de comunicación disponibles y sus dos núcleos ARM Cortex-A7 de 1GHz, este módulo ofrece unas prestaciones extraordinarias con una baja disipación de potencia.

Qué sistema operativo utilizar

Los SoM necesitan encapsulados de soporte para placa (Board Support Packages, BSP) para la conexión entre el hardware y el sistema operativo que quiere realizar para su desarrollo el cliente final. Los principales sistemas operativos en el actual estado de la tecnología son Linux, Android y Windows Embedded. Esta es una breve descripción:

• Yocto – El proyecto Yocto es un proyecto de colaboración de código gratuito (abierto) que proporciona plantillas, herramientas y métodos que ayudan a crear sistemas a medida basados en Linux para productos embebidos con independencia de la arquitectura de hardware.
• Ubuntu – Este sistema operativo de código gratuito basado en Debian está basado en Linux y desarrollado por la comunidad.
• Linaro – organización de ingeniería sin ánimo de lucro que consolida y optimiza el software de código gratuito para aplicaciones ARM.
• Android sobre un dispositivo embebido es una mezcla de modificaciones para el proyecto AOSP (Android Open Source Project) y el núcleo (kernel) sobre el cual de ejecuta, Linux.
• Windows Embedded es una familia de sistemas operativos de Microsoft diseñados para su uso en sistemas

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