Spiegazione dello standard OSM per i System-on-Module

Standard per i SoM (System-on-Module)

Vari standard per i SoM (System-on-Module), come SMARC e Qseven (Figura 1), sono stati adottati da progettisti di prodotti, architetti di soluzioni e ingegneri di sistema. SGeT (Standardization Group for Embedded Technologies), un'associazione internazionale no-profit di aziende e organizzazioni, collabora e sviluppa specifiche indipendenti per la tecnologia informatica embedded. La scelta di uno standard del settore per i System-on-Module favorisce la scalabilità della tecnologia e l'interoperabilità tra i fornitori.

Recentemente, SGeT ha definito un nuovo standard per i System-on-Module: OSM o Open Standard Module, con l'esclusiva proposta di essere un System-on-Module saldabile. Lo standard consente di aggiungere un ulteriore livello di robustezza grazie al design LGA e alla tecnologia di montaggio superficiale.

Figura 1: Gli standard per i SoM (System-on-Module) includono SMARC, Qseven e OSM. (Immagine per gentile concessione di iWave)

Spiegazione dello standard OSM

Open Standard Module, il più recente standard del settore per i System-on-Module, è stato presentato nel dicembre 2020. Per creare un nuovo standard versatile e a prova di futuro per i moduli computerizzati embedded di piccole dimensioni e a basso costo, SGeT ha rilasciato le specifiche OSM 1.0. OSM è uno dei primi standard per i moduli di computer embedded direttamente saldabili e scalabili.

OSM si sta facendo strada nel settore con moduli computerizzati embedded dalle dimensioni pari a un francobollo, sostituendo i moduli con dimensioni pari a una carta di credito. OSM consente di sviluppare, produrre e distribuire moduli embedded per le architetture MCU32, Arm® e x86. Le caratteristiche principali di un modulo OSM comprendono:

1. Completamente lavorabile a macchina durante la saldatura, l'assemblaggio e il collaudo
2. Contenitore LGA pre-stagnato per la saldatura diretta senza connettore
3. Interfacce software e hardware predefinite
4. Open-source nel software e nell'hardware

Il nuovo standard è disponibile in quattro dimensioni - zero, piccola, media e grande - a seconda dei contatti LGA disponibili sul modulo (Figure 2a e 2b). I quattro diversi fattori di forma possono essere integrati l'uno nell'altro.

Figura 2a: Dimensioni, fattori di forma e piedinature OSM standard. (Immagine per gentile concessione di iWave)

Figura 2b: Dimensioni OSM standard codificate a colori secondo la Figura 2a. (Immagine per gentile concessione di iWave)

OSM utilizza un contenitore LGA simmetrico per collegare la PCB del modulo alla PCB della scheda base. Le tecnologie di contatto possono essere FTGA, ENIG LGA o BGA, a discrezione del produttore. Le specifiche consentono inoltre ai produttori di moduli di adottare altezze diverse in base ai requisiti, con la possibilità di estendere il modulo attraverso un distanziale PCB.

I moduli a partire dal formato S offrono interfacce video per un massimo di 1x RGB e DSI a 4 canali. I moduli di formato M possono supportare anche 2x eDP/eDP++, mentre i moduli di formato L aggiungono un'interfaccia 2x LVDS per la grafica. Le configurazioni massime possono quindi fornire fino a sei uscite video in parallelo. Tutti i moduli a partire dal formato S offrono inoltre un'interfaccia seriale per telecamera a 4 canali (CSI). I moduli di formato L offrono fino a 10 canali PCIe per una rapida connessione delle periferiche; i moduli di formato M offrono 2x PCIe x1 e i moduli di formato S 1x PCIe x1. In considerazione dell'ingombro estremamente ridotto, i moduli di formato 0 non offrono gli I/O menzionati, ma offrono tutte le interfacce elencate nella specifica OSM, che prevede fino a 5x Ethernet per la comunicazione tra sistemi.

In tutti i moduli è presente un'area di comunicazione dedicata, che mette a disposizione 18 pin per segnali d'antenna per diverse tecnologie wireless e 19 pin per segnali specifici del produttore.

Perché prendere in considerazione OSM?

I principali vantaggi di un modulo OSM includono la saldatura diretta su PCB e la resistenza alle vibrazioni, il fattore di forma compatto con un rapporto pin/area minimo e la possibilità di scalare la tecnologia.

Poiché il modulo può essere saldato direttamente sulla scheda di supporto, è adatto a prodotti soggetti a vibrazioni e che richiedono un fattore di forma compatto. Un esempio è il gruppo di connettività di un veicolo elettrico a 2 ruote. I moduli OSM offrono ai progettisti una soluzione con un mix ideale di scalabilità, fattore di forma e costo.

Per un numero crescente di applicazioni IoT, questo standard aiuta a combinare i vantaggi dell'elaborazione modulare embedded con i crescenti requisiti in termini di costo, spazio e interfacce. Le potenziali applicazioni di un modulo OSM includono sistemi embedded, IoT ed edge connessi all'IoT che eseguono sistemi operativi open-source e sono utilizzati in ambienti industriali difficili.

Portafoglio di SoM OSM di iWave

iWave Systems, leader nella progettazione e produzione di System-on-Module, ha recentemente presentato iW-RainboW-G40M (Figura 3): un modulo OSM i.MX 8M Plus saldabile. iW-Rainbow-G40M integra il potente processore i.MX 8M Plus nello standard OSM 1.0, offrendo potenti funzionalità di IA e apprendimento automatico in un modulo compatto.

Figura 3: Parte superiore e inferiore del System-on-Module iW-G40M. (Immagine per gentile concessione di iWave)

Due unità di elaborazione del segnale (ISP) e un processore di rete neurale dedicato fino a 2,3 TOPS fanno di i.MX 8M Plus un dispositivo ideale per applicazioni di domotica, città intelligente, IIoT e altre, grazie alle sue capacità avanzate di apprendimento automatico, visione e multimedialità.

Caratteristiche principali del modulo

• i.MX 8M Plus dual/quad lite/quad
• 2 GB LPDDR4 (fino a 8 GB)
• 16 GB eMMC (fino a 256 GB)
• Wi-Fi (802.11b/g/n/ac/ax) (ax è opzionale)
• Bluetooth 5.0
• 2 porte CAN-FD
• 2 interfacce RGMII
• PCIe 3.0 x 1
• LVDS x 2
• Modulo LGA di formato L

Il modulo offre ai progettisti un'opzione flessibile e scalabile per i loro prodotti, riducendo al contempo il time-to-market. Grazie alla disponibilità di interfacce industriali come CAN-FD, connettività di rete reattiva e interfacce ad alta velocità, il processore è ideale per Impresa 4.0 e sistemi di automazione che supportano l'elaborazione intelligente e veloce di dati multimediali.

Grazie a un kit di sviluppo e a un SoM pronto per la produzione, il progettista può abbattere il time-to-market riducendo i rischi. Il modulo è pronto per le applicazioni e viene fornito con tutti i driver software e BSP necessari, con supporto software per Ubuntu, Android e Linux.