ЖУРНАЛ «СТА» №4/2003

Board Computer — SBC), имеющих на одной плате процессор, оперативную и постоянную память, устройства вво- давывода. В связи с тем что разные за- дачи требуют разной вычислительной мощности и различного набора интер- фейсов, фирмыпроизводители стара- ются выпускать большое количество модификаций одноплатных компьюте- ров, а также снабжать их стандартными шинами расширения для наращивания функциональных возможностей. Круп- ным ОЕМзаказчикам фирмыпроиз- водители предлагают услуги по созда- нию пользовательских конфигураций для выполнения специальных задач или с целью удешевления конечной продукции. Возникновение сегмента SBC позволило радикально ускорить появление новых изделий для верти- кальных рынков, поскольку предостав- ляло системным интеграторам готовые и достаточно дешёвые платформы для создания готовой продукции различ- ных видов, ориентированной на кон- кретные приложения. Важным момен- том является то, что поставляемые на рынок SBC являются «коробочными» изделиями, используемыми во многих сферах. Это обстоятельство, а также стандартизация основных системных решений дает покупателю известные гарантии надёжности и работоспособ- ности, снимает необходимость прове- дения работ по тестированию большей части функций. Системным интеграто- рам остается только написать специ- альное программное обеспечение и при необходимости дополнить SBC набо- ром требуемых интерфейсов. Таким образом, основное назначе- ние SBC можно сформулировать сле- дующим образом: это универсальное стандартизованное микропроцессор- ное решение, легко адаптируемое (тем или иным способом) для решения кон- кретной задачи. Именно такие SBC яв- ляются вычислительным ядром боль- шинства встраиваемых систем в насто- ящее время, и именно их характерис- тикам посвящена данная статья. О СНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К SBC Рассмотрим подробнее основные требования, которые следует прини- мать во внимание при выборе вычис- лительного ядра встраиваемой систе- мы. Для российских условий особую актуальность имеют условия эксплуа- тации, в которых устройству придется работать. Экономичность, производи- тельность и наличие многочисленных интерфейсов в SBC ничего не будут оз- начать для конечного пользователя, ес- ли эта плата не способна работать в требуемом диапазоне температур или не выдержит вибрационных нагрузок при мобильном применении. Поэтому особую нишу на рынке встраиваемых систем занимают SBC для жёстких ус- ловий эксплуатации, под которыми обычно понимают «индустриальный» диапазон температур (–40…+85°С) и сильные механические воздействия (удары и вибрации до нескольких g). Как правило, эти факторы мало учиты- ваются или совсем не принимаются во внимание при разработке обычных (офисных) ПК, что объясняется прева- лированием ценового критерия, а так- же совершенно иными условиями экс- плуатации и стоящими перед процес- сорным модулем задачами. ● Размер играет важную роль практи- чески во всех случаях, но критичен в основном для мобильных при- менений, особенно в авионике. Оп- ределяется формфактором и коли- чеством плат расширения. ● Энергопотребление тесно связано с допустимым верхним пределом диа- пазона рабочих температур. Для жёстких условий эксплуатации важ- ным фактором является возмож- ность автоматического понижения тактовой частоты процессора при возникновении опасности перегре- ва. Для мобильных применений энергопотребление должно адекват- но соотноситься с ёмкостью исполь- зуемых аккумуляторов. ● Устойчивость к механическим воздей- ствиям — важнейшее требование при эксплуатации изделия в промышлен- ности и на транспорте. Преимущест- во по этой позиции получают систе- мы, имеющие максимальное количе- ство компонентов, напаянных на плату, и минимальное количество со- единительных разъёмов, чувстви- тельных к ударам или вибрации. Да- же при наличии небольших вибра- ций желательно применять только твердотельную память вместо стан- дартных механических жёстких дис- ков. ● Возможность эксплуатации в широком температурном диапазоне . Допусти- мый нижний предел наиболее актуа- лен для устройств, работающих на улице или в помещениях с неустой- чивым энергоснабжением. Впрочем, всегда можно рассмотреть вариант с резервным источником питания и нагревателем, управляемым от про- стейшего термостата. ● Устойчивость к электромагнитным по- мехам очень актуальна при эксплуа- тации устройств вблизи генераторов, моторов и иных источников сильных электромагнитных полей и электро- статических разрядов. Также важно подбирать адекватный источник пи- тания, не дающий сильных переход- ных выбросов при включении и от- ключении; в противном случае он может стать причиной нестабильно- го запуска системы. ● Надёжность, ремонтопригодность и среднее время безотказной работы. Оценка параметров надёжности с це- лью определения возможности при- менения изделия в ответственных приложениях требует проведения расчетов MTBF (Mean Time Between Failures) по методикам MILHDBK217 или испытаний в соответствии с методиками HALT/HASS (Highly Accelerated Life Testing/ Highly Accelerated Stress Screening). Большое влияние на оценку ремонтопригодности оказы- вают конструктивные особенности системы, позволяющие (или не по- зволяющие) производить быструю замену вышедших из строя компо- нентов. Этот параметр носит назва- ние MTTR (Mean Time To Repair). ● Гибкость — возможность наращива- ния и варьирования функций конеч- ной системы путем комплексирова- ния SBC с платами расширения чрезвычайно важна в системах с ши- роким спектром задач. Специфика встраиваемых приложений проявля- ется в том, что, кроме привычных пассивных объединительных плат, здесь также применяются мезонин- ные решения, позволяющие значи- тельно экономить место и в то же время сохранять ударо и вибро стойкость конструкции. Чем шире выбор серийно выпускаемых плат расширения, тем больше возможно- ОБ ЗО Р / АППА РАТ НЫ Е С Р Е Д С Т В А 7 СТА 4/2003 www.cta.ru Стенд испытаний SBC на виброустойчивость