Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2008 №9

EM-X270 — платформа для создания встраиваемых мобильных устройств для промышленных условий эксплуатации

Булгаков Игорь  
Золотарев Сергей  

В статье рассматривается полнофункциональная процессорная плата EM,X270 компании CompuLab Ltd., предназначенная для производства заказных карманных (наладонных) и встраиваемых мобильных компьютеров, работающих как в обычных, так и в промышленных условиях эксплуатации (–40…+85°C). Функциональный состав платы соответствует составу последних поколений КПК и смартфонов, так как включает все типы беспроводной связи, спутниковую и сотовую связь.

Введение

Компания CompuLab Ltd. (Израиль) была основана в 1992 году. Основная сфера деятельности — разработка высокотехнологичной электроники по заказу. Спустя пять лет компания начинает выпуск своей собственной продукции — процессорных модулей CORE (класс Computer-on-Module, CoM), на базе процессора I-960. Следующее поколение процессорных модулей увидело свет в 1999 году. Они были построены на процессоре AMD ELAN SC400 (архитектура х86) и назывались 486CORE. На тот момент это были самые маленькие в мире компьютеры. Успех 486CORE на рынке подтвердил правильность выбранной стратегии, ориентированной на разработку процессорных модулей и одноплатных компьютеров для OEM-производителей.

Сегодня продукцией компании CompuLab пользуется более 400 фирм в 60 странах мира. Функциональные возможности и качество продуктов CompuLab — ключевой фактор, определяющий быстрый рост продаж компании: более чем 200% за прошедшие три года, в то время как рынок встраиваемых компьютерных технологий развивался значительно медленнее. В 2006 году объем продаж процессорных модулей превысил 90 тыс. штук, что сразу позволило компании CompuLab занять одно из ключевых мест на рынке CoM с долей около 20%. Среди основных покупателей компании можно упомянуть таких известных гигантов, как Cisco Systems, Marconi, General Electric, OKI, и многих других. Спектр применений продукции CompuLab весьма широк: военная и авиационная промышленность, медицинская техника, транспорт, телекоммуникационное оборудование, интеллектуальные сетевые устройства, мини-компьютеры, компьютерная периферия, оборудование для индустрии развлечений. В 2007 году CompuLab выпустила на рынок модуль EM-X270, речь о котором пойдет в этой статье.

EM-X270 — первая плата новой линейки продуктов от CompuLab

Процессорная плата EM-X270 открывает новую линейку продуктов компании CompuLab под названием EmMA (Embedded Mobile Assistant, встраиваемый мобильный помощник). EM-X270 — это полнофункциональная процессорная плата, разработанная для производства специализированных карманных (наладонных)/мобильных компьютеров (рис. 1). Функциональный состав платы соответствует составу последних поколений КПК и смартфонов, включая все типы беспроводной связи, спутниковую и сотовую связь. Плата может использоваться для различных разработок и обеспечивает такую функциональность, какую только может предоставить плата встраиваемого компьютера плюс возможность работы как в обычных, так и в промышленных условиях эксплуатации (–40…+85 °C). Плата может поставляться с дисплеем, батареей и зарядным устройством, то есть для получения готового изделия требуется только корпус! Цена EM-X270 при заказе 1 тыс. штук начинается от $122 (с учетом НДС на условиях DDP, Санкт-Петербург, Россия). При этом заказчик получает годовую техническую поддержку по телефону и электронной почте от CompuLab и дистрибьютора в России, а при необходимости — адаптацию драйверов и верификацию ЖК-панелей.

Плата EM-X270 включает в себя 32-битный RISC-процессор Intel XScale PXA270, SDRAM, Flash-диск и всю необходимую компьютерную периферию. EM-X270 имеет встроенные беспроводные интерфейсы — WiFi, Bluetooth, GPS и сотовый Voice/GPRS-модем. Последний позволяет использовать плату в качестве базы для построения сотовых телефонов. На плате EM-X270 установлены стандартные для КПК слоты и разъемы. Кроме того, на ней установлен разъем для плат расширения, разрабатываемых заказчиком. Готовые к работе образы программного обеспечения (Windows CE и Linux) доступны для скачивания с сайта компании.

Основные характеристики EM-X270 EM-X270 имеет следующие основные характеристики:

  • полнофункциональная плата карманного (наладонного) компьютера;
  • процессор Intel XScale PXA270, частота до 520 МГц, 32+32 кбайт кэш, WMMX;
  • 128 Мбайт SDRAM ОЗУ, 512 Мбайт Flash-диск;
  • сотовая связь, GPRS-модем, встроенный 3,5" 480х640 VGA-дисплей с сенсорным экраном (опционально);
  • графический контроллер с поддержкой STN- и TFT-панелей, максимальное разрешение 800х600;
  • интерфейс WiFi 802.11b;
  • интерфейс Bluetooth;
  • приемник GPS, Sirf-III;
  • разъем расширения;
  • интерфейс камеры;
  • разъем SD/SDIO/MMC;
  • звуковой кодек, интегрированный микрофон, внешний динамик;
  • порты USB (slave и host), последовательный порт, линии GPIO;
  • основная и резервная батареи, зарядное устройство;
  • очень низкое энергопотребление в активном и «спящем» режимах;
  • размер — 97х66 мм.

Таблица 1. Характеристики процессора, памяти и шин
Характеристика
Спецификация
Варианты
Процессор
Intel XScale PXA270, 312/520 МГц, WMMX, 32 кбайт I2cache и 32 кбайт D2cache, WB,
128 Мбайт адресного пространства, контроллеры DMA и прерываний, таймеры
C
ОЗУ
128 Мбайт, SDRAM, 100 МГц, 322бит
+
NAND Flash2диск
512 Мбайт, планируется увеличение
+
Внешняя шина
322бит, 262бит адрес, частота до 100 МГц
+

Таблица 2. Характеристики периферийного оборудования
Характеристика
Спецификация
Варианты
GPRS/GSM и сотовый телефон
Модуль Telit GE864. GSM 850, 900, DCS 1800 или PCS 1900. GPRS Class 10, Voice,
Circuit Switched Data transfer, факс, записная книжка и SMS. Разъем SIM2карты. Разъем для внешней антенны
K
Bluetooth
Bluetooth V2.0+EDR. Чипсет CSR BlueCore42ROM, полоса 2,4 ГГц, до 3 Мбит/с. Антенна на плате и разъем для внешней антенны
+
WiFi
Стандарт 802.11b.Чипсет Philips BGW200, 11 Мбит/с, полоса 2,4 ГГц. Антенна на плате и разъем для внешней антенны
W
GPS
Модуль NAVMAN Jupiter32, чипсет Sirf2III. Протокол NMEA. Разъем для пассивной внешней антенны
H
Графический контроллер
Глубина цвета 4/8/16 бит, TFT/STN, разрешение до 800x600x16
+
Интерфейс камеры
Прямое подключение камеры, максимальное разрешение до 2048x2048,30 кадров/с при 320x240, 15 кадров/с при 640x480
+
USB
Один порт USB Host/Slave, 12 Мбит/с, 24 точки, OHCI v1.1
+
Последовательный порт (UART)
16 5502совместимый, 921 кбит/с, RS232, полный модем
+
Линии ввода/вывода общего назначения (GPIO)
До 16 линий. Могут быть использованы как входы прерываний. Используются совместно с интерфейсом клавиатуры
+
Аудиоконтроллер
Wolfson WM9715L, интерфейс AC97. Микрофон на плате, внешний аудиоразъем
+
Контроллер сенсорного экрана
Часть микросхемы Wolfson WM9715L. Поддерживает резистивные сенсорные экраны
+
Разъем SD/MMC
Поддерживает Multimedia Card, Secure Digital и Secure Digital I/O протоколы. Скорость передачи до 19,5 Мбит/с для MMC и 12бит SD/SDIO и до 78 Мбит/с для 42бит SD/SDIO
+
Часы реального времени (RTC) RTC с питанием от внутренней батареи +

Таблица 3. Электрические, механические спецификации и условия эксплуатации
Зарядное устройство
Зарядное устройство для литий-полимерной батареи.
Питание 5 В через разъем USB
Потребление
в активном режиме
Все, исключая GPRS: 0,2–2 Вт
GPRS: 1–2 Вт
Потребление
в «спящем» режиме
10–20 мВт
Зависит от конфигурации и режима
Размеры, мм
97x66x6 (ЖКИ – 5 мм, батарея – 6 мм)
Вес, г
Плата – 40
ЖКИ – 45
Батарея – 60
MTBF
> 100 000 часов
Рабочая температура
(только для платы,
на корпусах элементов),
°C
Стандартный
0…+70
Расширенный
–20…+70
Промышленный
–40…+85
Температура хранения, °C
–40…+85
Относительная влажность
10–90% (работа)
5–95% (хранение)
Удар
50 g/20 мс
Вибрация
20 g/0–600 Гц

Таблица 4. Характеристики дополнительных устройств
ЖКИ

TPO/Philips TD035STEE1 — 3,5" TFT, 480x640 VGA, 16-битный параллельный RGB-интерфейс, полупрозрачный (transflective) экран, светодиодная подсветка, встроенный сенсорный экран, потребляемая мощность менее 1 Вт
Батарея
Литий-полимерная, 97x55x6 мм, 3000 мА-ч.
Время непрерывной работы 8–10 часов
при нормальных условиях эксплуатации
Клавиатура
8 микрокнопок

Отличия серии EmMA от бытовых КПК

Реализация функциональных возможностей EM-X270 в полной мере соответствует требованиям рынка встраиваемых технологий. EM-X270 имеет несколько главных отличий по сравнению c обычными бытовыми мобильными устройствами:

  • Внутренний разъем расширения, который допускает интеграцию дополнительных заказных плат.
  • Периферийные интерфейсы, необходимые при разработках встраиваемых систем, такие как последовательные порты и GPIO.
  • Механическая конструкция, совместимая с множеством заказных корпусов.
  • Гибкость в выборе типа и размера дисплея.
  • Опции интерфейсов и варианты температурного исполнения (стандартный, расширенный, промышленный), которые позволяют пользователю выбирать только те особенности, которые необходимы для его приложения, и, соответственно, платить только за требуемую функциональность.
  • Долговременный жизненный цикл (не менее 5 лет) и поддержка в течение всего жизненного цикла. Модуль EM-X270 будет выпускаться до 2014 года.

Технические характеристики EM-X270

В таблицах 1–4 приведены основные характеристики EM-X270. Знак «+» означает наличие функции в любой конфигурации. Буквы соответствуют обозначению, применяемому в спецификациях и кодах для заказа.

Поддержка промышленного температурного диапазона компанией CompuLab

Компания CompuLab самостоятельно проводит тестирование для различных вариантов температурного диапазона. Большинство протестированных компонентов способно работать в диапазоне от –40 до +85 °C. Компоненты, чувствительные к температуре, заменяются на аналогичные, но не чувствительные к температуре. Работоспособность в температурном диапазоне от –40 до +85 °C небольших компонентов, таких как конденсаторы, резисторы, резонаторы и микросхемы малой степени интеграции, используемых компанией CompuLab, уже гарантирована их изготовителями. Методика тестирования плат зависит от температурного диапазона (табл. 5).

Тестируемые компоненты/системы могут изменяться в зависимости от типа платы. Тест проводится под операционной системой Linux. Тестируются следующие компоненты/подсистемы: процессор, ОЗУ, Flash-диск, последовательные порты, графический контроллер, Ethernet, интерфейсы карт расширения (например, SD), USB, аудио, Bluetooth, WiFi.

Процедура температурного тестирования для промышленного диапазона включает следующую последовательность операций:

  • Программирование платы в соответствии с программой тестирования.
  • Охлаждение без питания, минимум 20 минут, пока термокамера не остынет до температуры –48 °C.
  • Тест включения/выключения, 10 циклов.
  • Тестирование компонентов/подсистем.
  • Сушка платы.
  • Нагревание до верхней границы диапазона.
  • Тест включения/выключения, 10 циклов.
  • Тестирование компонентов/подсистем.
  • Программирование платы стандартным набором программного обеспечения (для отгрузки пользователю).
  • Проверка работоспособности при нормальной температуре.

Отладочный комплект X270EM-Evaluation Kit

Для отладки программного обеспечения и разработки собственного законченного изделия пользователь может приобрести отладочный комплект X270EM-Evaluation Kit, который включает следующие элементы:

  • плата EM-X270;
  • плата расширения EB-X270;
  • ЖКИ — 3,5" TFT 480x640 с сенсорным экраном;
  • литий-полимерная батарея, 3000 мА·ч;
  • антенны и кабели для WiFi, GPRS и GPS;
  • кабели для USB и последовательного порта;
  • универсальный LCD-адаптер;
  • клавиатура;
  • динамик: 0,5 Вт/8 Ом;
  • FPC-кабели;
  • источник питания 5 В/2 A.
Плата расширения EB-X270 (рис. 2) обеспечивает дополнительные возможности и интерфейсы для EM-X270, которые требуются для упрощения процесса отладки и разработки программного обеспечения. EB-X270 включает следующие интерфейсы: Ethernet, VGA-выход (для подключения стандартного VGA-монитора), а также схему управления зарядным током при работе от внешнего источника питания.

Таблица 5. Методика тестирования изделий CompuLab
Диапазон Предельные значения*, °C Описание
Стандартный 0…+70 Выборочно тестируются некоторые платы на нижней и верхней границах температурного диапазона.
Каждая плата не тестируется
Расширенный
–20…+70
Каждая плата проходит тестирование на нижней границе температурного
диапазона (–20 °C)
Промышленный
–40…+85
Каждая плата тестируется
по соответствующей программе на нижней и верхней границах диапазона и в нескольких промежуточных точках. С помощью тестов проверяется большинство установленных на плате деталей
* Температура измеряется на самых горячих точках платы или на радиаторе (если установлен)

Таблица 6. Поддержка EM2X270 операционными системами

Linux
Windows CE
Размер образа (Mбайт)
2–55
6–30
Flash-диск
+
+
Графический контроллер
+
+
WiFi
+
+
Bluetooth
+
+
GSM (сотовый телефон)
+
+
GPRS (сотовый модем)
+
+
GPS
+
+
Интерфейс камеры
Декабрь 2008
?
USB Slave
+
+
USB Host
+
+
USB-мышь & клавиатура
+
+
Аудио
+
+
Сенсорный экран
+
+
Последовательный порт
+
+
SD/MMC (память)
+
+
SDIO (периферия)
+
+
I2C
+
+
SPI
+
+
Ethernet (EB-X270)
+
+
Поддержка «спящего» режима
+
+
Управление батареей
+
+

Программное обеспечение для EM-X270

Начальную аппаратную инициализацию, диагностику и загрузку операционной системы осуществляет портированный на EM-X270 загрузчик U-Boot. Кроме солидного набора стандартных команд эта версия загрузчика поддерживает две специализированные команды — программное изменение частоты процессора и вывод текущей аппаратной конфигурации модуля.

Компания CompuLab поставляет готовые к применению образы программного обеспечения операционных систем Linux (ядро 2.6) иWindows CE 6, загружаемые во Flash-память EM-X270. В таблице 6 содержится информация о текущей и планируемой поддержке аппаратной конфигурации как модуля EM-X270, так и платы расширения EB-X270. В таблице 6 приняты следующие обозначения: «+» — поддержка реализована, [дата] — поддержка будет реализована к указанной дате, «?» — доступность поддержки еще не определена.

Пакет Linux для EM-X270 базируется на дистрибутиве Angstrom Linux 2007.1 [2]. Образ Angstrom Linux занимает менее 50Mбайт во Flash-памяти и включает свыше 300 программных пакетов, среди которых графическая система X11, менеджер рабочего стола Matchbox, веб-браузер Minimo, органайзер (Personal Information Manager, PIM). В качестве средств кросс-разработки Linux для работы с EM-X270 могут использоваться такие дистрибутивы, как Scratchbox, OpenEmbedded или Embedded Linux Development Kit.

Заключение

На наш взгляд, описанные функциональные возможности EM-X270 должны заинтересовать, прежде всего, разработчиков карманных, наладонных и мобильных компьютеров для применения в промышленных и военных отраслях. То есть там, где важным является поддержка расширенного и промышленного температурного диапазона, а также длительный жизненный цикл изделия.

Литература

  1. www.compulab.co.il
  2. www.angstrom-distribution.org

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке