Embedded-Standards

Die Module im Embedded Markt – eine Auswahlhilfe

| Autor / Redakteur: Wolfgang Heinz-Fischer * / Holger Heller

Proprietäres Modul von TQ: das TQMa28 mit ARM-basiertem Prozessor
Proprietäres Modul von TQ: das TQMa28 mit ARM-basiertem Prozessor (Bild: VBM-Archiv)

Nachdem die Entscheidung für den Einsatz eines Moduls gefallen ist, kommt der weitaus schwierigere Teil der Entscheidung – die Suche nach der besten Lösung.

Bei der Fülle von (Lock-)Angeboten ist es nicht einfach, den Überblick zu behalten und sich nicht von leeren Marketingversprechungen in eine Sackgasse führen zu lassen. Denn die Entscheidung für ein Modul hat weitreichende Folgen für den Anwender. In jedem Fall ist eine langfristige und zuverlässige Lösung das Ziel, die einmal getätigten Investitionen beim Einstieg in ein modulares Design sollen sich ja langfristig tragen und sich später nicht als Bumerang erweisen. Die Anzahl der angebotenen Module im Embedded Markt ist fast unüberschaubar. Wie finde ich also für meine Anforderungen das optimale Modul?

Zuerst einmal steht da natürlich die Frage, ob es zu dem ausgesuchten Prozessor ein Modul am Markt gibt oder ob ein anderer Prozessor, für den es ein Modulangebot gibt, auch passen könnte. Prinzipiell muss man unterscheiden zwischen Modulen mit einem x86-Prozessor und den anderen Architekturen. Hier gibt es grundlegende Unterschiede im Markt und auf der Angebotsseite.

Auf der Seite der x86-Module gibt es eigentlich nur die Standards, heute mit COM Express und Qseven. Die Industriestandards ETX und XTX sind etwas in die Jahre gekommen, es gibt aber immer noch Angebote im Markt. Daneben werden auch immer mehr Single Board Computer (SBC) angeboten, die für manche Anwendungen durchaus ausreichend sind. Hier ist allerdings manchmal die Frage, nach der langfristigen Lieferfähigkeit im gleichen Formfaktor und in der gleichen Ausführung. Bleiben die Stecker tatsächlich an der gleichen Stelle, kann ich also ohne Umbau ein SBC langfristig beispielsweise in meine Maschine einbauen?

Dies ist die prinzipielle Frage des Standards. Wieweit ist der Standard tatsächlich beschrieben und fixiert und wieviel Freiheitsgrade sind zugelassen? Die wesentlichen Erwartungen in einen Standard sind sicherlich die Austauschbarkeit der Systeme verschiedener Anbieter und die Skalierbarkeit, um sich unterschiedlichen Anforderungen leicht anpassen zu können. Erfüllen die Standards die Erwartungen, sind sie sicher hilfreich und sinnvoll.

Tatsächliche Austauschbarkeit nur bei genauer Spezifikation

Wie nahe kommen die angebotenen Standards dem Traum von einem absoluten Standard oder wie oft kommt die Ernüchterung, dass die Erwartungen im realen Einsatz leider nicht erfüllt werden? Standards im Embedded Markt versprechen ja, dass alle Module, die diesem Standard folgen, kompatibel und damit austauschbar sind. Das heißt für den Anwender, er entwickelt ein Applikationsboard, das dem Standard folgt und kann dann zwischen den unterschiedlichen Herstellern auswählen und das Modul einfach aufstecken. Benötigt er mehr Leistung, nimmt er einfach das entsprechend leistungsstärkere Modul eines Herstellers und ersetzt das vorhandene Modul. Das hört sich erst einmal sehr gut an, leider sieht die Realität anders aus und in 90 Prozent der Fälle ist eine Anpassung oder Änderung des Applikationsboards notwendig.

Tatsächliche Austauschbarkeit in allen Fällen ist nur dort gegeben, wo der Standard sich nur auf eine ganz eng gefasste Spezifizierung von Funktionen beschränkt. Dazu zählen unter anderem PC/104, in dem nur der ISA und PCI Bus festgelegt ist, alle weiteren Funktionen werden mehr oder weniger durch ein herstellerspezifisches Steckergrab realisiert. Ähnlich sieht es bei MicroTCA und anderen Telekom-Standards aus. Schaut man sich dagegen mal den über die PICMG verwalteten COM Express-Standard im Detail an, wird schnell deutlich, wo die Grenzen eines eigentlich klar beschriebenen Standards liegen.

Ergänzendes zum Thema
 
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Bei x86-Modulen werden zwar alle Prozessorfunktionen abgebildet, sind also am Stecker verfügbar. Je nach Prozessor oder Chipsatz können jedoch nicht alle im Standard definierten Funktionen abgebildet werden, weil diese vom Prozessor/ Chipsatz nicht geliefert werden. So sind beispielsweise im COM Express-Standard 8x USB 2.0 Schnittstellen definiert, die jedoch von den wenigsten Prozessor/Chip-Set-Kombinationen unterstützt werden. Meist stehen zwischen 4 und 6 USB 2.0 Schnittstellen zur Verfügung. Auch die im COM Express-Standard-Pinout Version 2 festgelegten 24 PCI Express Lanes sind in aller Regel nicht komplett unterstützt. Ein Atom-Prozessor liefert etwa nur 2 PCI Express Lanes x1.

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