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

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

Таблица 2. Характеристики периферийного оборудования

Таблица 3. Электрические, механические спецификации и условия эксплуатации

Таблица 4. Характеристики дополнительных устройств

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 480×640 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

* Температура измеряется на самых горячих точках платы или на радиаторе (если установлен)

Таблица 6. Поддержка EM2X270 операционными системами

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