嵌入式板卡的應(yīng)用熱點(diǎn)及技術(shù)挑戰(zhàn)

王 瑩

應(yīng)用熱點(diǎn)

嵌入式計(jì)算機(jī)目前應(yīng)用的領(lǐng)域多為對(duì)計(jì)算機(jī)有特殊要求的領(lǐng)域，如對(duì)溫度、濕度、震動(dòng)、沖擊、尺寸大小等有特殊要求，這些領(lǐng)域包括工業(yè)自動(dòng)化、工業(yè)控制、交通、醫(yī)療、通信以及航空航天、國(guó)防等領(lǐng)域。隨著國(guó)家綠色能源的大力推廣，諸多城市地鐵項(xiàng)目的獲準(zhǔn)，嵌入式計(jì)算機(jī)在風(fēng)力發(fā)電、軌道交通等相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用成為矚目的熱點(diǎn)。

技術(shù)挑戰(zhàn)總覽

這些熱點(diǎn)應(yīng)用對(duì)嵌入式板卡提出了許多技術(shù)挑戰(zhàn)。

凌華科技指出，通常，嵌入式產(chǎn)品在生命周期以及業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)方面需做優(yōu)化的處理，為此在嵌入式產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如下因素：

·可靠性和穩(wěn)定性：無(wú)風(fēng)扇、低功耗以及冗余的設(shè)計(jì)將被整合在嵌入式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，以減少外界環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的影響；

·寬溫及軍用寬溫級(jí)：通常在軍工、交通等領(lǐng)域?qū)η度胧疆a(chǎn)品的寬溫范圍有嚴(yán)苛的要求，為此，產(chǎn)品必須在設(shè)計(jì)之初就要考慮這些需求，并貫穿到整個(gè)設(shè)計(jì)及制造、驗(yàn)證、檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)中：

·緊湊尺寸及輕便設(shè)計(jì)：軍工以及一些關(guān)鍵性任務(wù)應(yīng)用、便攜式設(shè)備和車載設(shè)備對(duì)嵌入式系統(tǒng)的尺寸以及重量都會(huì)有嚴(yán)格的要求；

·系統(tǒng)整合性能及軟件服務(wù)支持：嵌入式BIOS和操作系統(tǒng)的支持將針對(duì)不同的應(yīng)用有不同的支持，具有競(jìng)爭(zhēng)力的嵌入式產(chǎn)品供應(yīng)商通常在系統(tǒng)整合和軟件支持方面具備豐富的經(jīng)驗(yàn)和強(qiáng)大的技術(shù)能力，以滿足應(yīng)用需求：

·電源管理功能：超低功耗設(shè)計(jì)可以滿足電源的長(zhǎng)時(shí)間工作，以減少系統(tǒng)對(duì)電能的過(guò)度依賴；

·無(wú)縫升級(jí)：從成本效率及系統(tǒng)互用性上考慮，嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品需要在升級(jí)時(shí)，只需更換部分組件或計(jì)算系統(tǒng)目阿完成整個(gè)升級(jí)工作；

·性能功耗比：在單位能耗下能夠提供更強(qiáng)的性能輸出。

寬溫值得重視

具體來(lái)說(shuō)，每家企業(yè)都有自己的核心產(chǎn)品策略和特色，例如，磐儀(ARBOR)科技圍繞寬溫下功夫，并實(shí)現(xiàn)了可靠性和穩(wěn)定性。據(jù)磐儀企劃部曹經(jīng)理介紹，之所以選擇寬溫為突破點(diǎn)，是由于中國(guó)地域遼闊、全球氣候又在急劇惡化，導(dǎo)致南、北地區(qū)，冬、夏季節(jié)溫差明顯加大，給嵌入式產(chǎn)品在這些領(lǐng)域中的應(yīng)用帶來(lái)更加苛嚴(yán)的考驗(yàn)。特別是野外電力控制、鐵路南北運(yùn)行線路中的車載設(shè)備，需耍具備更加寬幅的高低溫耐受能力。

因此，磐儀計(jì)劃于近期對(duì)其全線產(chǎn)品做一次規(guī)格調(diào)整：將常溫產(chǎn)品的工作溫度從原來(lái)的0℃-60℃調(diào)整為，20℃-+70℃：寬溫規(guī)格調(diào)整為-40℃—+85℃。

但是，磐儀的寬溫產(chǎn)品與某些廠商的篩選式寬溫產(chǎn)品有著根本性的不同。篩選式寬溫產(chǎn)品本身還是常溫規(guī)格的產(chǎn)品。是對(duì)常溫規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行高低溫耐受極限測(cè)試，如果測(cè)試通過(guò)了，就劃歸為寬溫產(chǎn)品；如果沒通過(guò)，就還算是常溫產(chǎn)品。這種寬溫產(chǎn)品是常溫規(guī)格中的佼佼者，但卻是寬溫應(yīng)用中的潛在危險(xiǎn)者。最容易發(fā)生的危險(xiǎn)就是電容在高溫下發(fā)生爆炸，導(dǎo)致某組電壓與地線短路，進(jìn)而引發(fā)設(shè)備燒毀甚至發(fā)生火災(zāi)。

因此，需要寬溫產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、選材開始，就充分考慮產(chǎn)品的寬幅溫差適應(yīng)能力。并且加強(qiáng)生產(chǎn)品質(zhì)管控。

小型化，綠色化

而威盛電子的嵌入式板卡則圍繞小型化、綠色化方面下功夫。例如，威盛電子嵌入式平臺(tái)事業(yè)部為業(yè)界定義了Mini-ITX、Nano-ITX、Pico，ITX、Pico-ITXe、Mobile-ITX等多種微型化設(shè)計(jì)的板型規(guī)范，已陸續(xù)成為商用及工業(yè)系統(tǒng)廠商接納的標(biāo)準(zhǔn)：2009年該公司又推出Em-ITX板型，則在兼顧微型化特性以外，從多功能、通用性上做了新的嘗試。在綠色化方面，威盛板卡主要采用其綠色化的威盛Nano處理器。例如Pico，ITXflocmx7.2cm嵌入式主板EPIA，P720搭配的威盛VX855高清多媒體芯片組，處理器頻率IGHz，整體功耗只有8W，卻可支持H.264 1080p硬解碼加速，可謂高清視頻播放的殺手級(jí)產(chǎn)品。

都分嵌入式板卡企業(yè)的特點(diǎn)

凌華科技：嵌入式產(chǎn)品包括AdvancedTCA、CompactPCI、ETX/COMexpress以及工業(yè)電腦等，完整的產(chǎn)品線可以滿足不同應(yīng)用的需求。特別是在COM(模塊化電腦)產(chǎn)品上擁有的專業(yè)能力以及一系列緊湊型、低功耗和無(wú)風(fēng)扇的嵌入式解決方案。

凌華還成功收購(gòu)美國(guó)嵌入式產(chǎn)品領(lǐng)導(dǎo)品牌、PCI04創(chuàng)始者Ampro公司，創(chuàng)立Ampro byADLINK品牌，可以提供始于設(shè)計(jì)并貫穿整個(gè)制造過(guò)程的寬溫及軍用寬溫級(jí)嵌入式產(chǎn)品和系統(tǒng)。

磐儀科技：寬溫產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、選材開始，就充分考慮產(chǎn)品的寬幅溫差適應(yīng)能力。

為了保證質(zhì)量，在選用零部件方面，磐儀不惜花費(fèi)高額成本，全部選用發(fā)熱量低、工作溫度范圍寬廣的零部件。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，研發(fā)工程師結(jié)合每個(gè)零部件的高低溫特性和動(dòng)、靜態(tài)工作點(diǎn)。對(duì)于本身發(fā)熱量稍大，在高溫環(huán)境下可能造成隱患的小零件，會(huì)采用增大零件底部敷銅面積，以幫助散熱或增加輔助散熱片等措施。對(duì)于低溫環(huán)境下特性變化較大的零件，比如電容，除了選用較為昂貴的受溫差影響較小的電容外，適當(dāng)增加電容的用量。以彌補(bǔ)低溫環(huán)境下的容量損失。在生產(chǎn)、檢驗(yàn)過(guò)程中，100％執(zhí)行增寬溫度范圍的高低溫性能測(cè)試驗(yàn)收(比公布的低溫低5℃，高溫高5℃)。

威盛電子嵌入式平臺(tái)事業(yè)部：威盛自己做芯片，同時(shí)提供板卡標(biāo)準(zhǔn)，例如最新的Em-ITX等。在嵌入式板卡方面有很多成功的經(jīng)驗(yàn)，一些成功案例如：美國(guó)軍方委托第三方公司開發(fā)的戰(zhàn)地救援機(jī)器人，采用威盛嵌入式平臺(tái)，可以托起1SOkg的傷員，并可溫柔靈巧地將之送到救護(hù)車上或戰(zhàn)地醫(yī)院。韓國(guó)客戶采用Nano-ITX板型做車載電腦系統(tǒng)，具有GPS及高清多媒體娛樂功能。威盛嵌入式方案中標(biāo)西班牙醫(yī)院數(shù)字標(biāo)牌的政府采購(gòu)項(xiàng)目，采用了定制的Linux,~作系統(tǒng)及軟件。體現(xiàn)了威盛在客制化技術(shù)服務(wù)方面的優(yōu)勢(shì)：通過(guò)掌握自身處理器的核心技術(shù)，為客戶開發(fā)基于不同操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)和BIOS。

威盛嵌入式非常看好中國(guó)的數(shù)字標(biāo)牌、POS機(jī)、視頻監(jiān)控、車載電腦、工控、電力、交通、醫(yī)療電子等應(yīng)用領(lǐng)域。

安捷倫工業(yè)測(cè)試儀器“橙動(dòng)中國(guó)”

1月14日，安捷倫科技召開主題為“安全便捷橙動(dòng)中國(guó)”的工業(yè)電子測(cè)量?jī)x器中國(guó)經(jīng)銷商年會(huì)，并推出具有優(yōu)秀移動(dòng)性、高精度和良好經(jīng)濟(jì)性的安捷倫工業(yè)電子測(cè)量?jī)x器系列產(chǎn)品。同時(shí)，安捷倫部分手持式儀器開始使用更醒目的橙色作為外表顏色，以突出體現(xiàn)安捷倫在確保用戶安全方面的不懈努力。這種顏色更鮮明，具有更高的可見度，并且在工業(yè)上通常用于表示“警示色”，可以提醒用戶注意安全。

安捷倫副總裁兼基礎(chǔ)儀器部總經(jīng)理Ee Huei Sin表示：“越來(lái)越多的現(xiàn)場(chǎng)工程師和技術(shù)人員希望，測(cè)量?jī)x器能夠方便地運(yùn)輸、安裝和維護(hù)。為滿足這些需求。儀器必須具有以下3個(gè)關(guān)鍵特性：移動(dòng)性、精度和經(jīng)濟(jì)性。安捷倫工業(yè)電子測(cè)量?jī)x器(IET)的設(shè)計(jì)初衷是為這些關(guān)鍵領(lǐng)域提供高價(jià)值的測(cè)試設(shè)備。”最新推出的U1210系列手持式鉗形表具有高達(dá)1000 A的大電流測(cè)量能力，能夠測(cè)量直徑達(dá)2英寸的電纜，進(jìn)一步保護(hù)工程師和技術(shù)人員在高電壓和大電流環(huán)境下工作的安全性，U1240B、U1250B系列數(shù)字萬(wàn)用表和U1210A鉗形表具有CAT III1000 V、CATIV 600v的安全等級(jí)。獲得IEC61010知CSA標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，并通過(guò)了比這些標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格的附加高壓測(cè)試。