Mit dem aktuellen Leistungsangebot und ihrer geringen Stromaufnahme ist die aktuelle ARM-Technologie, die auch in Tablet-PCs zum Einsatz kommt, auch für embedded Small-Form-Factor-Applikationen (SFF) interessant geworden. Kontron hat das Ziel, die technologischen Grenzen zwischen ARM und x86 durch skalierbare Bausteine weitgehend aufzuheben. OEMs erhalten so skalierbare Plattformen mit fertigen Board Support Packages für alle gängigen Betriebssysteme, die durch passende hardwarenahe Software soweit abstrahiert werden können, dass zunehmend homogene Application-ready-Plattformen entstehen. OEMs können so vergleichsweise einfach von einem Board, Modul oder System zum anderen wechseln. Der Embedded-Spezialist wird dies sowohl durch passende Standardisierungen auf Board- und hardwarenahem Softwarelevel als auch durch Softwareservices ermöglichen. Abhängig von der Programmierung der Applikation und vom Betriebssystem sind keine oder nur noch wenige Software-Eingriffe nötig. Zudem werden ARM-Lösungen stets auch als Full-Custom-Designs auf Board- und Systemlevel angeboten, sodass sich OEMs voll auf die Applikationsentwicklung konzentrieren können. Sie müssen sich also nicht weiterhin mit den einzelnen Unterschieden auseinandersetzen.
Standards erleichtern das Implementieren
Dass die Auswahl der zur Applikation passenden CPU-Bausteine leicht fallen kann, zeigt das Hardwaredesign auf Boardlevel: So unterscheidet sich das Interface-Featureset des Pico-ITX Boards mit Tegra 2 von Nvidia kaum von den bereits vorgestellten Intel-Atom- oder AMD-Embedded-G-Series-Designs. In erster Linie unterscheiden sie sich im Prozessor und damit in der Leistungsklasse.
Technik im Detail
Das Pico-ITX Board
Das in Entwicklung befindliche Small Form Factor Board im Pico-ITX-Format (100 mal 72 mm) ist mit dem 1-GHz-Nvidia-Tegra-2-Dual-Core-Prozessor bestückt und bietet bei komplett passivem Kühlkonzept einen geringen Stromverbrauch von 3 W. Neben 10/100Mbit Ethernet, fünf USB 2.0 Ports und bis zu 24 konfigurierbaren GPIO bietet das auf ARM-Cortex-A9-Architektur basierte Mini-Board einen Steckplatz für Micro-SD-Karten sowie 512 MB oder 1 GB 32bit-DDR-2-Arbeitsspeicher. Zudem kommt auch das audiovisuelle Erlebnis nicht zu knapp: Die integrierte ultra low-power (ULP) Nvidia Geforce GPU liefert ihre Grafikperformance für mobile Devices in Spielkonsolen-Qualität und gibt bis zu zwei HD-Videostreams (1080 p) gleichzeitig aus. Displays finden über DVI-I für analoge und digitale Signalübermittlung sowie über einen 24-bit-LVDS-Konverter Anschluss. Für Backlight-Support stehen 5 V intern oder 12 V extern zur Auswahl. Audio wird mit SPDIF sowie Stereo Line-in und Line-out sowie MIC unterstützt. Hardwarebeschleuniger für Flash, Video- Audio-Codecs sorgen für flüssige Wiedergabe von Multimedia- und Webinhalten.
Ein wesentlicher Unterschied liegt darin, dass ARM-Prozessoren dedizierter sind und weniger generische Schnittstellen wie Sata oder PCI Express anbieten, die für x86er Designs oft individuelle Erweiterungsoptionen ermöglichen. Im Gegenzug haben viele der ARM-Systeme mehrere UART-, I2C- und SPI-Schnittstellen. Man könnte die generischen Schnittstellen zwar rein theoretisch durch zusätzliche Bauelemente und Entwicklungsaufwendungen ergänzen, doch damit gingen die Energiesparvorteile verloren, die die ARM-Designs attraktiv machen. Der Kühlungsaufwand ist geringer, es sind lüfterlose Designs möglich, die ausfallsicherer sind und damit eine bessere Mean Time Between Failures bieten. Die Systeme sind zudem leichter zu entwickeln und zu fertigen. Außerdem wird auch Gewicht und Geld gespart für nicht benötigte Heatpipes, Kühlkörper oder Lüfter. Eine solche Entwicklung ist aber auch nicht notwendig, denn insbesondere bei SFF-Designs brauchen Entwickler zunehmend eher weniger als mehr generische Schnittstellen. Demzufolge fällt der Unterschied beim Featureset des Pico-ITX Boards nicht wirklich ins Gewicht.
Neben dem mechanischen Entwicklungsvorteil bieten die Boards softwareseitig Support für alle gängigen Betriebssysteme sowie das vor einem Jahr vorgestellte Kontron Embedded Application Programming Interface (KEAPI), das Prozessor-, Betriebssystem- und Formfaktor-übergreifend für die Design-Homogenität bei den jeweiligen APIs mit identischer Funktion sorgt. Mit solchen Application-ready-Plattformen verringern sich die Time to Market sowie die Kosten für die Entwicklung. Das Outsourcing der Hardwareentwicklung wird somit auch für ARM-basierte Lösungen attraktiv.
Über Prozessorplattformen hinweg skalierbar
Eine hohe Skalierbarkeit der passenden Standard-Formfaktoren über alle Prozessorplattformen hinweg ist sinnvoll, denn so können OEMs ihre Applikationen leichter zwischen Risc- und Cisc-Architekturen portieren. Kommen ergänzende hardwarenahe Softwareservices hinzu, um die zum Teil erforderlichen Codemodifikationen umzusetzen, wird die zugrunde liegende Prozessorarchitektur immer weniger zum fundamentalen Entscheidungskriterium.
Entscheidender werden vielmehr die Leistungsaufnahme sowie die Performance pro Watt. Die Grenzen von Seiten der Prozessortechnologie schwinden, da das Software-Ökosystem auf weitere Technologieplattformen erweiterbar wird. Konsequenter Weise müssen also auch die Standard-Formfaktoren auf Boardlevel auf diese neuen Prozessor-Plattformen ausgeweitet werden.
Services für den direkten Einstieg
Damit Kunden in die ARM-Technologie sofort einsteigen können, bietet der Embedded-Spezialist seine ARM-basierten Buildings Blocks im Paket mit Custom Design Services an, sodass OEM-Kunden fertig integrierte Application-ready-Plattformen auf Boardlevel und Systemlevel als Standardprodukte oder kundenspezifisch nach Maß erhalten. Neben diesem individuellen Hardware-Entwicklungsservice legt das Unternehmen auch einen Schwerpunkt auf Dienstleistungen bei der Softwareentwicklung, die von Treiberentwicklungen und Betriebssystem-Code-Anpassungen bis hin zu Applikations-Portierungs-und Validierungs-Services sowie Hardware/Software-Paketen einschließlich der Stückzahl-Lizenzen reichen. Applikationsentwickler profitieren so von einer effizienten Migration, einer schnellen Time to Market und gleichzeitig geringeren Entwicklungsrisiken und -kosten.
Das Unternehmen unterstützt dabei auch alle für ARM relevanten Betriebssysteme. Neben Windows CE 6 und Windows Embedded Compact 7 (WEC7) werden besonders Linux-basierte Betriebssysteme auf den ARM-Produkten unterstützt. VxWorks-Unterstützung ist für die Prozessoren von Texas Instruments vorgesehen. Diese sind für Applikationen interessant, die hohe Verfügbarkeit und Echtzeitverhalten verlangen. Geplant ist außerdem die Unterstützung der ARM-nativen Version von Windows 8. Auch das vom Smartphone- und Tablet-Markt bekannte Android-Betriebssystem wird nicht fehlen, sodass Kontron damit auch die Tür für den großen Markt der vernetzten, Multimedia orientierten Applikationen auf Basis von ARM-Technologie mit diesem noch vergleichsweise jungen Betriebssystem öffnet.
Daniel Pieper
(mf)
