ЖУРНАЛ «СТА» 1/2019

Н АДЁЖНОСТЬ И ЗАЩИЩЁННОСТЬ Основываясь на принципе много- кратного использования технологии, Computer-on-Module (COM) задаёт стан- дартную конфигурацию ввода-вывода, который должен быть использован на отдельной плате, поэтому разработчик системы может адаптировать функцио- нальность в зависимости от приложения и сэкономить время, необходимое для разработки и для выхода на рынок. Два основных недостатка, препятство- вавших широкому использованию COM, – это фактическое отсутствие за- щищённости и неоднородность структу- ры модулей. Rugged COM Express не только использует компактные размеры и концепцию взаимозаменяемости, уна- следованные от изначального стандарта, но и привносит повышенную степень защищённости и поддержку современ- ных последовательных интерфейсов, а также определяет схему коммутации между различными модулями независи- мо от производителя. К несущей плате могут быть добавлены специальные ин- терфейсы ввода-вывода, устройства па- мяти или разъёмы, а функции FPGA (Field-Programmable Gate Array – про- граммируемая пользователем вентиль- ная матрица, ППВМ) могут быть интег- рированы в саму плату или модуль про- цессора, если это необходимо. Всё это позволяет полностью адапти- ровать электронику к нуждам конкрет- ного приложения и повысить надёж- ность. Подобный подход к реализации системы гораздо менее сложный и до- рогостоящий, чем разработка системы с нуля, особенно в случае приложений, требующих специальной платформы ввода-вывода. Процессорный модуль, обеспечиваю- щий наличие стандартных интерфейсов на плате, остаётся настраиваемым и мо- жет быть адаптирован к нуждам прило- жения, скорее, как элемент интеграль- ной схемы. А ДАПТАЦИЯ К СУРОВЫМ УСЛОВИЯМ ЭКСПЛУАТАЦИИ Стандарт VITA 59 RCE позволяет ис- пользовать преимущества COM-модулей в более широком диапазоне приложе- ний, связанных с применением в суро- вых условиях или с обеспечением без- опасности. Важным преимуществом, с точки зрения модернизации системы, является возможность простой замены печатной платы, что также ведёт к мини- мизации затрат на проектирование. Механика стандарта VITA 59 позво- ляет эффективно отводить тепло, выде- ляемое самыми горячими компонента- ми на плате, к её ребрам и крепёжным винтам, а далее к внешнему корпусу устройства, благодаря этому диапазон рабочих температур простирается от –40 до +125°C. Если модуль нуждается в дополни- тельном охлаждении, алюминиевый корпус может быть соединён с внешним теплопроводящим контуром, рассеи- вающим или отводящим тепло. Герме- тичный закрытый металлический кор- пус обеспечивает высокую степень за- щиты от воздействия пыли, химически активных частиц и т.п., а также от элек- тромагнитных помех (в соответствии со стандартом EN 55022). Все компоненты на печатной плате соединены методом пайки, что позво- ляет выдерживать удары с ускорением до 50 м/с 2 длительностью 30 мс и виб- рации частотой 5–150 Гц с ускорением 1 м/с 2 . В зависимости от форм-фактора плату с несущим элементом соединяют 4 или 5 винтов. С ООТВЕТСТВИЕ СОВРЕМЕННЫМ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫМ ТРЕБОВАНИЯМ Благодаря Rugged COM Express по- явилась целая серия новых устройств. Одной из компаний, активно исполь- зующих этот стандарт в своих разработ- ках, является немецкий производитель электроники для транспортных и про- мышленных приложений MEN Mikro Elektronik. В настоящий момент компа- нией разработаны несколько плат весь- ма интересной конфигурации, отметим некоторые из них. Основанный на процессоре NXP QorlQ P1022/P1013 с частотой до 1,2 ГГц одноплатный компьютер CB30C (рис. 2), предназначенный для критически важ- ных приложений (в первую очередь под управлением Linux), стал первым уст- ройством в этой серии. Плата представ- лена в двух конфигурациях: VITA 59 и COM.0. Модуль удовлетворяет требова- ниям класса безопасности SIL2 и соот- ветствует стандарту EN 50129 (устрой- ства для применения на железной доро- ге). Разумеется, он может быть исполь- зован также в промышленных и мобиль- ных приложениях. Архитектура платы предполагает постоянный мониторинг всех основных параметров функциони- рования платы (температура, напряже- ние и т.д.). Плата поддерживает ОЗУ объёмом до 2 Гбайт, работает с множе- ством современных интерфейсов и мо- жет быть оснащена накопителем eMMC. Модуль CM50C (рис. 3) формата COMExpress Mini тип 10 создан для ра- боты с процессорами семейства Intel Apollo Lake (Atom E3900, 2 или 4 ядра, частота до 2 ГГц) и отличается очень низким энергопотреблением. Объём оперативной памяти может достигать 8 Гбайт, в качестве накопителя исполь- зуется модуль eMMC объёмом до 64 Гбайт. Плата поддерживает опера- ционные системы как на основе Linux, так и Windows. Возможен запуск не- скольких приложений в пределах одной платформы, поддерживается виртуали- зация. Представлен большой спектр интерфейсов, в том числе DisplayPort, USB 3.0, PCI Express, Gigabit Ethernet, UART. Заявленный жизненный цикл процессора составляет 15 лет, поэтому можно назвать эту плату по-настояще- му долговременным решением. Модуль имеет сертификацию SIL2. ОБ ЗОР / В С Т РАИВ А ЕМЫЕ СИС Т ЕМЫ СТА 1/2019 23 www.cta.ru Рис. 2. Модуль CB30C Рис. 3. Модуль CM50C