Smarc-2.0-Standard öffnet das Tor zum Internet der Dinge

Die Strategieberater von Arthur D. Little prognostizierten in einer Studie Ende letzten Jahres, dass sich der Umsatz im Bereich IoT in Deutschland in den nächsten fünf Jahren mehr als verdoppeln wird. Betrug der Umsatz im Jahr 2017 noch 7,2 Milliarden Euro, rechnen die Strategieberater mit einer Steigerung auf 16,8 Milliarden Euro bis 2022. Ein Ende des IoT-Hypes ist nicht abzusehen. Grund genug für das Standardisierungsgremium SGET, sich mit den neuen Anforderungen auseinanderzusetzen.

Leistungsfähige und vernetzte Embedded-Systeme gehören in zahlreichen IoT-Anwendungen der Industrie mittlerweile zum Standard. Viele dieser Embedded-Systeme basieren auf Smarc, einem Standard-Formfaktor für Computer-on-Modules (COMs). Seine Einsatzbereiche reichen von Lösungen im Automationsmarkt über IoT bis hin zu Grafik- und Bild-zentrierten Geräten, die einen niedrigen Energieverbrauch aufweisen und extremen Umweltbedingungen trotzen. Die Module dienen sowohl als Bausteine für tragbare Handheld-Geräte als auch für größere Endgeräte, bei denen der Verbrauch trotz hoher Rechenleistung wenige Watt nicht überschreiten darf.

Das neue Evaluierungs-Carrierboard basiert auf den aktuellen Smarc-2.0-Spezifikationen der SGET. Kontron

Seit seiner Einführung im Jahr 2013 zählt der Smarc-Standard zu den Innovationstreibern im Ultra-Low-Power-Embedded-Markt. Und die Weiterentwicklung der kleinen Platinen schreitet rapide voran: Mitte 2016 wurde daher die neue Version 2.0 des Smarc-Formfaktors vorgestellt. Sie vereint wichtige Neuerungen, die die Plattform insbesondere für moderne IoT-Anwendungen noch interessanter macht.

Kompatibilität ist Pflicht

Die Spezifikationen von Smarc 2.0 bieten eine neue Pin-Belegung. Auch wurden die Prozessorschnittstellen verbessert, die mit dem Standard-Set von 2013 für Low-Profile-Formfaktor-Module harmonieren. Ziel bei der Aktualisierung des Standards war es, eine neue Pin-Belegung zu realisieren und gleichzeitig möglichst kompatibel mit der V1.1-Belegung zu bleiben. Dementsprechend wurden bei der neuen Version ausgewählte, zuvor wenig genutzte V1.1-Pins neuen Bestimmungen zugeführt. Das erlaubt es, neue Schnittstellen zu benutzen. Ein möglicher Schaden bei der Verwendung älterer Module in einem V2.0-kompatiblen Carrierboard und umgekehrt soll ausgeschlossen werden.

Heute müssen die 314 Kontakte der Smarc-Konnektoren die zwei unterschiedliche SoC-Architekturen ARM und x86 unterstützen.

• Für ARM muss der Konnektor einen hohen Grad an Signal-Integrität sicherstellen, wie sie bei hochfrequenten seriellen Schnittstellen benötigt wird. Er muss zudem MIPI-Anzeigen-Schnittstellen, Kamera-Schnittstellen, multiple SPI-Verbindungen und SDIO-Schnittstellen unterstützen.
• Um zudem x86-Anforderungen zu erfüllen, muss er mit mehreren USB- und PCI-Express-Leitungen kompatibel sein.

Als Antwort auf diese Herausforderungen hat die SGET Rückmeldungen aus dem Markt von einer Vielzahl von Entwicklern und Nutzern aus den letzten drei Jahren berücksichtigt und die Spezifikationen überarbeitet.

Smarc 2.0 ist ein lebender Standard

Die unterschiedlichen Schnittstellen von ARM und x86 verlangen immer wieder spezifische Umsetzungen. Deren Schnittstellen erfordern jedoch ein zukunftsorientiertes Pinout. Um diese rasante Entwicklung erfolgreich und produktiv zu gestalten, bedarf es einheitlicher ARM-COM-Standards. Dieser Flexibilität muss auch der Smarc-Standard Rechnung tragen. Der schnelle Entwicklungszyklus und die Verbreitung des Standards im Markt zeigen deutlich, dass der Smarc-Ansatz auf Kundenseite einen Nerv getroffen hat. Smarc 2.0 wird in den nächsten Jahren ohne Zweifel die Basis für viele zukunftsweisende und hoch entwickelte Anwendungen werden.

Kontron engagiert sich weiter als Innovationstreiber für den Standard. Das erste Smarc-2.0-COM auf Basis der neuesten Intel-Prozessorgenerationen hat das Unternehmen bereits im November 2016 vorgestellt. Dieses ist, wie alle aktuellen Embedded-Boards und Controller von Kontron, IoT-fähig und profitiert von der tiefen Software-Integration.

Thema der nächsten Seite: Leichter Einstieg ins IoT nach dem Plug-and-Play-Prinzip

Im Frühjahr 2017 wurde der Smarc Evaluation Carrier 2.0 für Ultra-Low-Power-COMs präsentiert. Das Evaluierungs-Carrierboard ermöglicht den schnellen Einstieg in die Entwicklung von Embedded-Applikationen auf Basis der Smarc-2.0-Plattform. Es verschafft Nutzern einen Vorsprung beim Systemdesign und erlaubt Flexibilität bei der Entwicklung individueller Lösungen. Der Smarc Evaluation Carrier 2.0 ist mit seinem umfangreichen Schnittstellenangebot für die Weiterentwicklung bereits verfügbarer Smarc-sXAL-Module ebenso wie für zukünftige Smarc-Module geeignet. Entwickler müssen nur noch das Modul wählen, das am besten zu den Applikationsanforderungen passt. Nach der schnellen Einrichtung kann man sofort auf dem neuesten Stand der Technik loslegen.

Kontron arbeitet aktiv an der Weiterentwicklung des Smarc-Standards. Aktuell sind diverse Smarc-sXAL-Module mit den neuesten Intel-Prozessoren (Atom, Celeron, Pentium) verfügbar. Die Module sind mit aktuellsten Bildverarbeitungs- und Grafikfähigkeiten ausgestattet. Sie bieten Echtzeit-Computerleistung in einem energieeffizienten und standardisierten COM-Formfaktor. Anwender profitieren von höherer Rechenleistung, einem verbesserten Leistung-pro-Watt-Verhältnis und langfristiger Verfügbarkeit.

Für Vernetzungsaufgaben optimiert

Im Juli 2017 hat Kontron mit dem Smarc-sAMX7 ein neues, energieeffizientes Smarc-2.0-Modul präsentiert, das für Vernetzungsaufgaben optimiert ist. Smarc-sAMX7 zeichnet sich dank seiner sparsamen NXP-i.MX7-Dual-Core- beziehungsweise Single-Core-Konfigurationen durch niedrige Energieaufnahme aus. Das ermöglicht die effiziente Entwicklung von intelligenten Geräten mit einem kompakten, lüfterlosen Design bei ausgewogener Prozessor- und Grafikleistung.

Im Februar 2018 hat Kontron angekündigt, gemeinsam mit NXP i.MX-basierte Smarc-2.0-Module für Industrie-4.0-Lösungen zu entwickeln. Dafür werden die Arm-basierten Prozessoren von NXP mit der Expertise von Kontron und S&T bei Hard- und Software verbunden. Die Produkte setzen auf Microsoft-Azure-IoT-Services sowie den Spezifikationen für Time Sensitive Networking gemäß IEEE 802.1, um den zukünftigen Anforderungen für Cloud und Edge Computing sowie Innovationen im Factory Floor zu entsprechen.

Kontron plant zudem eine weitere Version mit ARM-Prozessoren, die mit höherer Leistung auch anspruchsvollen Grafikaufgaben gerecht wird. Alle neuen Smarc-2.0-Module sind mit der Sicherheitslösung „Kontron Approtect (eigene Schreibweise: APPROTECT) – powered by Wibu“ verfügbar, mit der die Integrität der Daten und Applikationen Ende-zu-Ende geschützt ist. Bei der Lösung handelt es sich um einen Smartcard-Chip, den der Partner Wibu-Systems bereitstellt. Dieser sorgt durch Verschlüsselung direkt auf der Kontron-Hardware für die Sicherheit von Anwendungsdaten sowie des Programmcodes. Über Approtect Licending lassen sich neue Business-Modelle wie Lizenzierungen oder Pay-per-Use implementieren.

(ah)