O padrão OSM explicado para sistema em módulos

Padrões de sistema em módulos

Vários padrões de sistemas em módulos, tais como SMARC e Qseven (Figura 1), foram adotados por projetistas de produtos, arquitetos de soluções e engenheiros de sistemas. SGeT (Grupo de Padronização para Tecnologias Embarcadas), uma associação internacional sem fins lucrativos de empresas e organizações, colabora e desenvolve especificações independentes para tecnologia de computador embarcado. A escolha de um padrão industrial para sistema em módulos ajuda na escalabilidade tecnológica e alavanca a interoperabilidade entre os fornecedores.

Recentemente, um novo padrão para sistema em módulos foi definido pelo SGeT — OSM ou módulo de padrão aberto, com a proposta de valor único de ser um sistema soldável em módulo. O padrão permite uma camada adicional de robustez com o design LGA e a tecnologia de montagem em superfície.

Figura 1: Os padrões de sistema em módulos incluem SMARC, Qseven e OSM. (Fonte da imagem: iWave)

Padrão OSM explicado

O módulo de padrão aberto, o mais recente padrão industrial para sistema em módulos, foi lançado em dezembro de 2020. Para criar um novo padrão, à prova de futuro e versátil para módulos de computador embarcado de pequeno porte e baixo custo, a SGeT lançou a especificação OSM 1.0. OSM é um dos primeiros padrões para módulos de computador embarcado, diretamente soldáveis e escaláveis.

A OSM está entrando no setor com módulos de computador embarcado do tamanho de selos de correio, substituindo módulos do tamanho de cartões de crédito. A OSM permite desenvolver, produzir e distribuir módulos embarcados para as arquiteturas MCU32, Arm® e x86. As principais características do módulo OSM incluem:

1. Completamente processável por máquina durante a soldagem, montagem e testes
2. Invólucro LGA pré-estanhado para soldagem direta sem conector
3. Interfaces pré-definidas "soft" e "hard"
4. Código aberto em software e hardware

O novo padrão está disponível em quatro tamanhos diferentes, variando entre os tamanhos zero, pequeno, médio e grande, variando nos contatos LGA disponíveis no módulo (Figuras 2a e 2b). Os quatro diferentes fatores de forma podem se construir um sobre o outro.

Figura 2a: Tamanhos padrões de OSM, fatores de forma e pinagens. (Fonte da imagem: iWave)

Figura 2b: Tamanhos padrões OSM com código de cores de acordo com a Figura 2a. (Fonte da imagem: iWave)

O módulo de padrão aberto usa um invólucro LGA simétrico para conectar o módulo PCI a PCI da placa-base. FTGA ("Fused Tin Gird Array"), ENIG LGA ou BGA, podem ser usadas como as tecnologias de contato, a critério do fabricante. As especificações também permitem que os fornecedores de módulos adotem alturas diferentes com base nas exigências, com a opção de estender-se através de um "espaçador de PCI".

Os módulos a partir do tamanho S oferecem interfaces de vídeo para até 1x RGB e DSI de 4 canais. Os módulos de tamanho M podem suportar adicionalmente 2x eDP/eDP++, e o tamanho L adiciona 2x interface LVDS para gráficos. Assim, configurações máximas podem fornecer até seis saídas de vídeo em paralelo. Todos os módulos a partir do tamanho S oferecem ainda uma interface serial de câmera de 4 canais (CSI). Os módulos de tamanho L oferecem até 10 pistas PCIe para conexão rápida de periféricos; o tamanho M oferece 2x PCIe x1, e o tamanho S 1x PCIe x1. Em vista da pegada extremamente miniaturizada, os módulos de tamanho 0 não apresentam nenhuma das E/S mencionadas, mas oferecem todas as interfaces listadas na especificação OSM, que prevê até 5x Ethernet para comunicação de sistema-a-sistema.

Em todos os módulos, há uma área de comunicação dedicada, que fornece 18 pinos para sinais de antena para diferentes tecnologias sem fio, e 19 pinos disponíveis para sinais específicos do fabricante.

Por que considerar a OSM?

As principais vantagens do módulo OSM incluem módulo soldável de PCI com resistência à vibração, fator de forma compacto com menor relação pino/área e provisão para escalabilidade da tecnologia.

Uma vez que o módulo pode ser soldado diretamente na placa portadora, o módulo é adequado para produtos que são propensos a vibrações e exigem um fator de forma compacto. Um exemplo inclui o cluster de conectividade para um veículo elétrico de 2 rodas. Os Módulos OSM fornecem aos projetistas uma solução com uma mistura ideal de escalabilidade, fator de forma e custo.

Para um número crescente de aplicações IoT, este padrão ajuda a combinar as vantagens da computação modular embarcada com os crescentes requisitos de custos, espaço e interfaces. As aplicações potenciais de um módulo OSM incluem sistemas embarcados conectados ao IoT, IoT e sistemas na borda que rodam sistemas operacionais de código aberto e são usados em ambientes industriais severos.

Portfólio iWave do sistema OSM em módulos

iWave Systems, líder no projeto e fabricação de sistemas em módulos, lançou recentemente o iW-RainboW-G40M (Figura 3): O módulo OSM soldável i.MX 8M Plus. O iW-Rainbow-G40M integra o poderoso processador i.MX 8M Plus no padrão compacto OSM 1.0, fornecendo poderosos recursos de AI e aprendizagem de máquinas em um módulo compacto.

Figura 3: A parte superior e inferior do sistema iW-G40M no módulo. (Fonte da imagem: iWave)

Dois processadores de sinais de imagem (ISP's) e um processador de rede neural dedicado em até 2,3 TOPS fazem do i.MX 8M Plus uma adequação ideal em Casa Inteligente, Cidade Inteligente, IoT Industrial e muito mais com sua capacidade de aprendizagem de máquina, visão e multimídia avançada.

Principais características do módulo

• i.MX 8M Plus dual/quad lite/quad
• 2 GB LPDDR4 (até 8 GB)
• 16 GB eMMC (até 256 GB)
• Wi-Fi (802.11b/g/n/ac/ax) (ax é opcional)
• Bluetooth 5.0
• 2 x portas CAN-FD
• 2 x interfaces RGMII
• PCIe 3.0 x 1
• LVDS x 2
• Módulo LGA de tamanho L

O módulo oferece aos projetistas uma opção flexível e escalável para seu produto, ao mesmo tempo em que reduz seu tempo de colocação no mercado. Com o fornecimento de interfaces industriais como CAN-FD, redes sensíveis ao tempo e interfaces de alta velocidade, o processador é ideal para a indústria 4.0 e sistemas de automação que suportam o processamento inteligente e rápido de dados multimídia.

Através de um kit de desenvolvimento e de um SOM pronto para produção, um projetista pode acelerar o tempo de colocação no mercado com risco reduzido. O módulo está pronto para aplicação e vem com todos os drivers de software necessários e BSPs com suporte de software do Ubuntu, Android e Linux.