Neuer offener Standard

Motherboards - Trotz stetiger Innovation in der Computertechnologie hat der Formfaktor PC/104 seit 1992 Bestand. Ihm wird weiterhin Wachstum prognostiziert. Mit ›JRex/JFLEX‹ tritt jedoch ein neuer offener Standard auf, der für neue Designs die technologisch attraktivere Designvariante darstellt.

24. August 2005

PC/104 ist einer der etabliertesten Formfaktoren der Embedded-Computer-Technologie. Er verarbeitet seit dreizehn Jahren erfolgreich in industriellen Applikationen Daten auf kleinstem Raum. Attraktiv ist er insbesondere deshalb, weil durch das einfache Zusammenstecken von Prozessor- und I/O-Boards sofort bedarfsgerechte Lösungen von seiten der Hardware verfügbar sind. Dies alles auf kleinstem Raum (es gibt keinen kleineren Formfaktor für PC-Motherboards) mit einem offenen Standard und mit hoher Granularität. Wiederverwertbarkeit und Kompatibilität über alle Herstellergrenzen hinweg sichern Entwicklern und Konstrukteuren langfristig den Bestand der einmal getätigten Entwicklung. Dies alles gibt es zu attraktiven Marktpreisen und weiterhin mit gesundem Stückwachstum, so VDC in einer im April 2005 veröffentlichten Studie. Dennoch steht dieser Formfaktor vor seiner größten Herausforderung seit der Markteinführung: Aktuelle Prozessoren passen nicht mehr auf den Footprint, der aus der ersten Spezifikation kommende ISA-Bus zu Anbindung der Erweiterungsbaugruppen ist rückläufig in der Anwendung und die RoHS-Verordnung trägt ihr übriges dazu bei, daß bei den hierfür erforderlichen Veränderungen für neue Lösungen auch neuere Technik eingesetzt wird. Dennoch muß Altes bewahrt bleiben, um eine Langzeitverfügbarkeit gewährleisten zu können.

Höchste Performance ermöglichen

Um PC/104-Erweiterungskarten weiterhin sowohl mit PCI wie auch mit ISA ansprechen und dennoch aktuelle Prozessoren einsetzen zu können, hat Kontron mit seinen ›speedMOPS‹-CPU-Baugruppen den Prozessor aus dem Sandwich- Footprint des PC/104-Formfaktors herausgenommen und den Formfaktor für diese Baugruppen auf 3,5 Zoll festgesetzt, um hier ebenfalls Standardgehäuse einsetzen zu können. Damit garantieren diese CPU-Baugruppen den OEM und Anwendern bestgekühlte High-Performance (größer Intel Pentium III) für PC/104-Erweiterungsbaugruppen sowie die langfristige Gültigkeit der PC/104- I/O-Spezifikation inklusive (!) ISA-Bus. Alle speedMOPS-Module zeichnen sich durch das gleiches Pinout bei Keyboard, COM1 und COM2 sowie 44pin IDE, LPT und 1st LAN aus. Diese einheitlichen Merkmale erleichtern das Upgrade innerhalb der Kontron-(speed)MOPSPC/ 104-Produktfamilie. Der sehr einfache Anschluß von Displays erfolgt bei den Baugruppen über das JILI- oder JIPA-Interface, welche automatisch erkennen, welches Display angeschlossen ist, und alle Videoparameter selbständig einstellen. Damit sind (speed)MOPSPC/ 104 plug& orkfähig.

Neue Standard-PC-Funktionen

Embedded-Computer-Technologie profitierte schon immer von Standard-PC Funktionalität. In industriellen Applikationen wie Motion Controllern oder Servoreglern, die eigentlich keine Grafik/Visualisierung benötigen, bestechen sie durch reine Softwaresteuerung sowie Parametrierung- und Maintenance- Funktionen über Standard-PCSchnittstellen wie RS232 und seine Derivate bzw. heute USB. Heute ist darüber hinaus ein starker Trend hin zu Industrial-/ Echtzeit-Ethernet zu verzeichnen. Morgen kommen auch dezentrale Bluetooth-I/Os zum Einsatz. Die industrielle Feldebene wird damit zunehmend auch durch PC-Technologie geprägt. Damit einhergehend steigt auch der Bedarf an Standard-Schnittstellen für Embedded-Computer-Systeme, an die diese Feldgeräte angeschlossen werden. Aus diesem Grund ist es eine logische Konsequenz, diese nicht mehr auf Erweiterungsbaugruppen für PC/104 anzubieten, sondern sie direkt auf das CPU-Board zu bringen. EPIC, der neue Motherboard-Standard des PC/104-Konsortiums für PC/104-Erweiterungsbaugruppen ist die Antwort auf diesen Trend und löst gleichfalls das Problem des Prozessorplatzes. Gleichzeitig ist EPIC der platzsparendste Motherboard- Standard, denn auch hier werden die Baugruppen - in Abgrenzung zu konventionellen Motherboard-Standards - parallel zum Motherboard gesteckt, und erfreut sich seit dem Launch in 2004 stark zunehmender Nachfrage. Eric Gulliksen, Embedded Hardware Practice Director bei VDC, geht nach aktuellen Marktdaten davon aus, daß der EPIC-Markt von rund 0,7 Mio. USD in 2004 auf etwas mehr als 8 Mio. in 2005 wachsen wird und von 2005 bis 2008 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 32 Prozent. Damit läge der Umsatz in 2008 bei über 24 Mio. USD. Somit wird EPIC seit der Entwicklung von PC/104 vor 13 Jahren der erfolgversprechendste Formfaktor für kleine bis mittlere Embedded Single Board Computer: Mit 114,3 mm x 165,1 mm (4.5 Inch x 6.5 Inch) ist EPIC oberhalb von PC/104 und 3,5“ und unterhalb von 5,25“ EBX bzw. Mini-ITX angesiedelt. Während EPIC als Standard des PC/104- Konsortiums jedoch nicht definiert, daß die volle PC/104plus-Funktion auf einem EPIC-Board vorhanden sein muß, sind bei Kontron jedoch stets der Erweiterungsbaugruppen- Support sowohl für PCI als auch ISA weiterhin vorhanden. Und dies auch bei Baugruppen, die RoHS-konform gefertigt sind. Andere Hersteller von EPIC-Boards unterstützen hingegen nur noch PCI-Erweiterungsbaugruppen. Damit ist Kontron der einzige Anbieter am Markt, der neueste Technologie auch weiterhin für diese im Bereich der Consumerelektronik mittlerweile unbedeutende, aber für industrielle Applikationen absolut hin reichende Technologie anbietet. Der Formfaktor alleine ist zwar noch immer einer der entscheidenden Kaufentscheidungskriterien, doch zunehmend treten auch andere Faktoren in den Vordergrund: Zuverlässige/langlebige Produkte, Produktverfügbarkeit/Lieferbarkeit, technischer Support sowie Erfahrung/Geschäftsbeziehung mit dem Anbieter haben hier höchste Bedeutung. So eine aktuelle Studie der VDC Corporation.

Neuer Formfaktor-Standard

Kontron hat in diesem Zusammenhang übrigens die höchste Auszeichnung bekommen: Das Unternehmen darf sich neben neun anderen Unternehmen und als einziges Unternehmen mit europäischem Muttersitz ›VDC Platinum Vendor 2004-2005‹ nennen. Bewertet wurde die Kundenzufriedenheit bei über 400 Lieferanten. Ungeachtet der damit extrem lange verfügbaren Systemlösungskomponenten für PC/104-basierte Automatisierungslösungen mit PCI und ISA entwickelte Kontron einen weiteren Standard, der mit EPIC-basierten Lösungen vergleichbar ist, allerdings auf ISA verzichtet und auch die Altlasten beseitigt, die PC/104 einfach aufgrund seines doch hohen Alters und damit damals noch nicht verfügbarer Technologie mit sich führen muß: Das JRex/ JFLEX CPU-I/O-Board-Konzept im 3,5- Zoll-Format ist mit 102 mm x 147 mm etwas kleiner als EPIC (115 x 165 mm). Die I/O-Baugruppen werden über SMT-bestückbare Steckverbinder ausgeführt und die Anbindung der externen Peripherie erfolgt ebenfalls über SMT-bestückbare Standard-Steckverbinder. Gegenüber PC/104 besticht das Konzept damit durch kostengünstigere Fertigung der Boards und schnellere sowie ebenso kostengünstigere Anschlüsse der externen Peripherie, denn bei PC/104 werden die Baugruppen über teurere Pressfit-Stecker angebunden und die externe Peripherie über Kabelsätze, die on-Board embedded Steckverbinder haben und am anderen Ende mit externen Steckern versehen sind, die am Gehäuse befestigt werden müssen. Zudem entfällt die PCI-zu-ISA-Brücke, die bei PC/104-kompatiblen neuen Baugruppen heute notwendig ist, da die neuen Prozessorchipsätze ISA nicht mehr unterstützen.

Martin Bodenschatz, Kontron Embedded Modules, Deggendorf

Erschienen in Ausgabe: DIGEST/2005