Embedded-Computing-Standards Kontron steigt ins Geschäft mit CompactPCI Serial ein

Autor / Redakteur: Peter Ahne * / Holger Heller

2013 steigt Kontron in den Support für CompactPCI Serial ein. Fünf neue Boards und vorintegrierte Musterkonfigurationen werden vorgestellt.

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CompactPCI Serial jetzt auch bei Kontron: Weiterentwicklung der PICMG-2.0-Spezifikation, die sich durch serielle Kommunikation über die Backplane auszeichnet
CompactPCI Serial jetzt auch bei Kontron: Weiterentwicklung der PICMG-2.0-Spezifikation, die sich durch serielle Kommunikation über die Backplane auszeichnet
(Kontron)

Die Spezifikation CPCI-S.0, die von der PICMG vor knapp zwei Jahren offiziell verabschiedet wurde, hat in der Fachöffentlichkeit großes Interesse geweckt. Dies insbesondere auch deshalb, weil CompactPCI unter den modularen Standards über alle Marktsegmente für Industriecomputer hinweg die höchste Akzeptanz hat. Allerdings zögerten größere OEM-Kunden, den Umstieg zu wagen.

Die Unterstützung durch globale Hersteller von Embedded-Computer-Technologie fehlte nämlich bislang. Dies ändert Kontron nun mit der offiziellen Bekanntmachung, die PICMG-Spezifikation CPCI-S.0 zu unterstützen.

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Der Standard CompactPCI Serial ist eine Fortentwicklung der bestehenden PICMG-2.0-Spezifikation, die sich durch serielle Kommunikation über die Backplane auszeichnet. Unterstützt werden Erweiterungskarten, die entweder über Ethernet, PCI Express, SATA oder USB angebunden werden können. In spezifikationskonformen Systemgehäusen sind dabei beliebige Kombinationen solcher Karten steckbar, wobei bis zu acht unmittelbar unterstützt werden. Über passende Bridges sind auch Lösungen mit einer deutlich größeren Anzahl an Erweiterungskarten umsetzbar.

Hochleistungssysteme im Fokus von CPCI Serial

Diese hohe Flexibilität bei der Auslegung ermöglicht es ganz unterschiedliche Systemkonfigurationen umzusetzen:

  • skalierbare Multi-Prozessorsysteme und CPU-Cluster über PCIe oder Ethernet;
  • RAID-Systeme mit bis zu acht SATA Lanes für SATA-Harddisk-Shuttles, z.B. für die Datenaufzeichnung von Videoüberwachungssystemen;
  • NAS-Systeme für den Datenzugriff aus der Cloud, die mit einem Mix aus Ethernet-vernetzten CPU-Baugruppen und SATA-Harddisk-Shuttles realisiert sind;
  • Multimonitorsysteme zur Ansteuerung von bis zu 32 Displays, z.B. für Infotainment, Digital Signage und Leitwarten;
  • flexible Drahtlos-Konfigurationen mit WLAN, UMTS, HDSPA, LTE und GSM auf bis zu acht Trägerkarten mit je zwei Funk-Modulen.

Und sogar gemischte Lösungen, die auch weiterhin PCI unterstützen, sind möglich. Alle Systemauslegungen sind dabei von einer besonders hohen Leistungsfähigkeit bei modularem Aufbau ohne Kabel gekennzeichnet.

Mit CPCI-S.0 ist es möglich, mehrere Gigabyte pro Sekunde an Daten zu übertragen. Zum Vergleich: Der höchstmögliche Datendurchsatz über ein paralleles 32-Bit-/66-MHz-PCI-Interface in CompactPCI beträgt 0,264 GB/s. Diese enorme Bandbreiten-Steigerung eröffnet also neue Möglichkeiten, die auch unmittelbar erschlossen werden können.

Standardisierte Module, kürzere Entwicklungsdauer

OEM und Anwender profitieren dabei vom modularen Ansatz: Ein individuelles Hochleistungssystem wird aus einem großen Fundus von standardisierten Modulen zusammengestellt. Auch wenn es bei einem guten Gesamtsystem noch einige Integrationsthemen sorgfältig zu bearbeiten gilt, ist dabei doch die Entwicklungszeit vergleichsweise kurz und die Verlässlichkeit und Qualität sehr hoch. Vorteilhaft für die Systemverfügbarkeit ist zudem die Unterstützung von Hot-Swap und Redundanz.

Dank robuster Mechanik eignet sich CompactPCI Serial neben industriellen Anwendungen auch für den Einsatz in Bahn-, Luftfahrt- und Militär- Anwendungen. Möglich werden höchst leistungsfähige zentrale Rechensysteme, die je nach Bedarf zum Beispiel die Steuerung ganzer Produktionslinien übernehmen können. Die hohe Flexibilität bei der Systemauslegung ermöglicht es, dass einmal eingerichtete Systeme später in nahezu jedwede denkbare Richtung ausgebaut werden können, was die Investitionen besonders zukunftssicher macht.

Mechanisch aus einem Guss; Bewährtes bleibt erhalten

Die Migration von CompactPCI hin zu CompactPCI Serial ist dabei von mechanischer Seite her kein Hexenspiel, denn abgesehen vom neuen Connector auf der Backplane und den Boards bleibt die komplette bewährte Mechanik von CompactPCI erhalten. Bestehende Systeminstallationen können somit auf gleichem Raum einen enormen Performanceboost erhalten.

Entwickler von CompactPCI Serial basierten Systemen profitieren zudem von der Optimierung der Interoperabilität des Standards: Es wurden für die seriellen Verbindungen deutlich mehr Pins in ihrer Bedeutung fest belegt, als es im schon bestehenden Standard mit dem recht frei nutzbaren J2 Konnektor der Fall ist. Aus diesem Grund hat sich Kontron entschieden, die Offenheit und damit Austauschbarkeit unter unterschiedlichen Herstellern mit der Unterstützung der CPCI-S.0-Spezifikation weiter zu fördern. Mehr noch: Kontron wird sich zukünftig auch für weitere Abrundungen der Spezifikation in der PICMG Gruppe aktiv einsetzen.

Erste Kunden sind zur Migration bereit

Erste Kunden aus dem Bereich der Steuerung von Fertigungsmaschinen in der metallverarbeitenden Industrie sowie im Bereich Bildverarbeitung haben bereits angekündigt, ihre Systeme auf die neue Spezifikation hin migrieren zu wollen. Weitere Anwendungsfelder sind auch im Bereich Infotainment und Sicherheit in Zügen denkbar.

Parallel zur Ankündigung des Supports von CPCI-S.0 stellt Kontron auch mehrere Boards vor. Zu diesen zählen das Prozessorboard CPS3003-SA, der Festplattencarrier CPS3101, der XMC Carrier CPS3105 sowie die Netzwerkkarten CPS3402 mit zwei 10 GbE Schnittstellen und CPS3410 mit vier 1 GbE Schnittstellen. Kontron macht aber nicht nur diese Boards als Standardprodukte verfügbar.

Weiterhin sind auch komplette Systemintegrationen lieferbar. Dies ermöglicht es, dass sich Applikationsentwickler auf die Spezifikation der Hardware-Anforderungen beschränken können. Das modulare System wird bei Bedarf komplett integriert geliefert – inklusive aller erforderlichen Treiber. Bei den Chassis bedient sich Kontron dabei beispielsweise an Systemen der Firma Schroff oder entwickelt maßgeschneiderte Individualdesigns.

Neuvorstellungen bei CompactPCI Serial

Aber ganz gleich, ob das Leistungspaket aus Boards oder Systemen besteht: Die Funktionen und Interfaces von CompactPCI-Serial-Auslegungen werden durch die Funktionen der einzelnen Boards bestimmt. Neben Festplattencarrier und Netzwerkkarten ist Kontrons erstes Prozessorboard zu beachten: Das CPS3003-SA ist mit Intels Core-i7-Prozessoren der dritten Generation sowie dem Mobile QM77 Express PCH bestückt.

Kunden können sich dabei aus verschiedenen Varianten, vom verlustleistungsoptimierten 1,7 GHz Dual-Core bis hinauf zum 2,1 GHz Quad-Core für höchste Performanceansprüche, bedienen. Das CPS3003-SA bietet darüber hinaus einen weiteren Vorteil: Es ermöglicht, hybride Systemkonzepte zusammen mit klassischem CompactPCI umzusetzen. Anwender können ihre Systeme somit relativ einfach in eine serielle Welt überführen, ohne bestehende CompactPCI-Peripheriekarten ausmustern zu müssen.

Attraktiv ist auch der neue CompactPCI Serial Carrier für XMC-Module, der es Entwicklern ermöglicht, auf das komplette Spektrum der industriellen XMC-Karten zurückzugreifen. XMC-Module gibt es z.B. für Grafik- oder Bildverarbeitungsanwendungen, verschiedenste Legacy-I/Os, Feldbusse und spezifische Industrial Ethernet-Varianten oder auch FPGA-basierte Lösungen. Diese Vielfältigkeit und Flexibilität macht es möglich, auch anwenderspezifische Hochleistungssysteme durch bereits am Markt verfügbare Standard-Baugruppen umzusetzen.

* Peter Ahne ist Product Marketing Manager bei Kontron in Kaufbeuren

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