Qseven verbindet zwei Welten
Die MSC Vertriebs GmbH bietet jetzt kompakte Qseven-Module nicht nur mit Intel x86-Prozessoren, sondern auch auf der Basis der ARM/RISC-Architektur an. Die neue COM-Plattform MSC Q7-NT2 integriert einen Strom sparenden Tegra 290-Prozessor von NVidia mit Dual-Core ARM CPU und einem leistungsfähigen Grafikcontroller. Dank der hohen Grafikleistung bei niedriger Verlustleistung ist das Embedded-Modul sehr gut geeignet für professionelle Infotainment- und Digital Signage-Anwendungen.
Als einziger Standard für Computer-On-Module unterstützt Qseven heute neben x86-basierenden Prozessortypen auch die ARM/RISC-Prozessorarchitektur. Möglich wurde dies nur durch die Erweiterung der offenen Qseven-Spezifikation für Strom sparende Computer-on-Module im kompakten Formfaktor 70 x 70mm². Die neue Version 1.2 des COM-Standards, die im September letzten Jahres veröffentlicht wurde, beinhaltet erstmals ein ARM/RISC-Profil (Tabelle). Dank der Unterstützung unterschiedlicher Prozessorarchitekturen wird die Akzeptanz der Qseven-Technologie weiter rasant steigen und ihre Position neben den bestehenden COM-Formfaktoren COM Express und ETX im Markt weiter ausbauen. Dem vor etwa drei Jahren gegründeten Qseven-Konsortium haben sich bis heute neben den drei Gründungsmitgliedern, zu denen sich auch die MSC Vertriebs GmbH zählt, über zwanzig weitere Unternehmen angeschlossen.
Kompatibel zur aktuellen Spezifikation
Der Qseven-Standard nutzt die Definition der EAPI-Programmierschnittstelle wie sie in der COM.0 R2.0-Spezifikation festgelegt wurde. Damit haben Qseven- und COM Express-Module eine absolut identische offene Softwareschnittstelle. Parallel zum Release 1.2 der Spezifikation wurde die Qseven-Referenzplattform für Systemdesigner überarbeitet und an den neuen Standard angepasst. Alle in unterschiedlichen Varianten entwickelten Qseven-Module sind zur aktuellen Spezifikation kompatibel. Dank der Erweiterung und Aktualisierung des Standards bieten die Qseven-Produkte nun mehr Flexibilität und Softwarekompatibilität zu anderen Formfaktoren. Die MSC Vertriebs GmbH hat jetzt mit dem MSC Q7-NT2 ihre erste auf einem Strom sparenden ARM-Prozessor basierende Qseven-Plattform vorgestellt (Bild 1). Das kompakte Embedded-Modul verbraucht typisch nur 5W und ist für den erweiterten Umgebungstemperaturbereich von -40 bis +85°C spezifiziert. Das leistungsfähige Modul MSC Q7-NT2 basiert auf der Industrievariante des Low Power-Prozessor Tegra 290 von NVidia. Der Prozessor wurde ursprünglich für Netbook- und Tablet PC-Anwendungen konzipiert und wird jetzt erstmals auch in Embedded-PCs eingesetzt. Der Tegra 290-Chip besteht im Grunde aus acht einzelnen Prozessoren, die unterschiedliche Multimedia-Aufgaben wie Grafik, Audio, HD Video Decoding und Encoding in Hardware unterstützen. Damit ist das Qseven-Modul von MSC für eine Vielzahl von Multimedia-Anwendungen prädestiniert und erlaubt z.B. das Abspielen von HD Videos, Internet TV und schnelles Gaming. Die Anwendungen sind vielfältig und reichen über Internet-TV, z.B. Kunden- und Patienten-TV, und Video-Player, bis zu anspruchsvollen Digital Signage-Lösungen und Entertainmentsysteme, z.B. im Hotel oder an Flughäfen. Denkbar ist auch die Übernahme von Visualisierungs- und Bildaufbereitungs- und Bildauswertungsaufgaben, z.B. in der Industrieautomation und in der Medizintechnik. Darüber hinaus können die Module dank ihres erweiterten Temperaturbereichs für Industrieanwendungen in rauen Umgebungen und im Automotive-Bereich in Infotainment- und Infosystemen, z.B. im Bereich Public Transportation, eingesetzt werden.
Erweiterter Umgebungstemperaturbereich von -40 bis +85 °C
Zur Evaluierung und zum Design-In der COMs sind von MSC eine umfangreiche Evaluierungsplattform und Starter Kits lieferbar. Das auf einem ARM-Prozessor basierende Qseven-Modul MSC Q7-NT2 läuft unter dem Betriebssystem Microsoft Windows 7 Compact oder Linux. In der Zukunft wird es weitere Möglichkeiten geben, da Microsoft erst kürzlich bekannt gegeben hat, dass die nächste Windows-Version neben Intels x86-Prozessoren auch die ARM-Architektur unterstützen wird. Der Tegra 290 Mobile-Prozessor basiert auf einer Dual-Core CPU ARM Cortex A9, die mit bis zu 1GHz getaktet wird (Bild 2). Der Baustein wurde auf hohe Leistung und gleichzeitig auf einen niedrigen Stromverbrauch optimiert. Die einzelnen Kerne können zur Stromersparnis je nach Anwendung und Anforderung abgeschaltet werden. Der Cortex A9-Prozessor bietet darüber hinaus eine out-of-order-Befehlsausführung und optimiert dadurch die Programmabläufe, z.B. für schnelle Internet-Anwendungen. Als Grafikspezialist integriert NVidia im Tegra 290-Prozessor den Ultra-Low-Power 3D-Grafikcontroller GeForce OpenGL ES 2.0, der die benötigte Leistung für mobile 3D-Spiele und schnelle 3D-Benutzeroberflächen liefert. Die Grafikeinheit unterstützt MPEG4/H.264 Video Encoding (D1) und Decoding (Full HD) mit Auflösungen bis 1080p und erlaubt die gleichzeitige Dekodierung zweier Datenströme für 3D-Videos. Für die ruckelfreie Wiedergabe von Full HD-Videos mit einer Auflösung von 1920 x 1080 Bildpunkten bei maximaler Framerate (30p) und Streaming ist der integrierte 1080p-Videoprozessor zuständig. Der Bildsignalprozessor (ISP) ermöglicht die Bildoptimierung in Echtzeit mit Funktionen wie Bild- und Videostabilisierung, Face Tracking, fortschrittliche Trickfunktionen, Belichtungskorrektur, Kantenglättung und Rauschunterdrückung. Der Audiocontroller ist für unterschiedliche Audioformate, darunter AAC, AMR, WMA und MP3, ausgelegt. Ein ARM 7-Prozessor gewährleistet ein intelligentes Systemmanagement.
Bildoptimierung in Echtzeit
Das Qseven-Modul MSC Q7-NT2 ist mit einem bis zu 1GB großen DDR2 SDRAM-Speicher und einem NAND Flash Memory mit einer maximalen Kapazität von 8GB ausgestattet. Zum Anschluss von zwei großflächigen Displays sind eine moderne HDM 1.3I-Schnittstelle mit einer 1080p-Auflösung und ein Dual Channel LVDS Interface vorgesehen. Über den Videoeingang 1x 8-bit BT.656 (Feature-Stecker) lässt sich eine Kamera anschließen. An Standardschnittstellen verfügt die Baugruppe über maximal vier USB 2.0 Hosts, ein USB OTG, ein serielles UART Interface, AC 97 Audio und einen schnellen 10/100/1000 Base-T Fast-Ethernet-Anschluss (IEEE1588 Real Time). Zusätzlich sind eine I2C-Schnittstelle bis 400 Kbit/s und ein SPI Interface vorhanden. Die Anwenderdaten können auch über zwei SATAII-Kanäle gespeichert werden. Der Anschluss einer Speicherkarte ist über die SD/SDIO/MMC-Schnittstelle möglich. Neben dem auf der ARM-Architektur basierenden MSC Q7-NT2-Modul bietet MSC auch die Qseven-Plattform MSC Q7-TCTC-FD mit Intel E6x0-Mikroprozessor an (Bild 3). Die kompakten Module entsprechen ebenfalls der Version 1.20 der Qseven-Spezifikation und verfügen über einen CAN-Bus. Neben den kommerziellen Versionen sind leistungsfähige Module im Format 70 x 70mm² erhältlich, die für den erweiterten Umgebungstemperaturbereich von -40 bis +85°C ausgelegt sind.
Preiswertes Einstiegsmodell
Die Qseven-Plattform MSC Q7-TCTC-FD ist in vier Varianten mit Intel Atom E6x0-Prozessor lieferabar, die sich in der Rechenleistung unterscheiden. Das leistungsfähigste Modell basiert auf der CPU E680 mit 1,6GHz Taktfrequenz. Alternativ dazu stehen Module zur Verfügung, die den Prozessor E660 (1,3GHz), den E640 mit 1,0GHz oder – als Einstiegsmodell – eine Intel Atom E620 CPU integrieren, die mit 600MHz getaktet wird. Die E6x0-Prozessoren unterstützen Hyper Threading und die Intel Virtualisation-Technologie. Der Intel Atom E6x0-Prozessor ist über eine der vier PCI-Express-Lanes direkt mit dem Intel Platform Controller Hub EG20 PCH verbunden. Der Memory Controller und der Intel Graphics Media Accelerator GMA 600 sind in den Prozessor integriert. Die 2D/3D-fähige Grafik Engine läuft mit 400MHz und nutzt einen Videospeicher (UMA) mit einer Kapazität von bis zu 384MB. Der GMA 600 unterstützt die Beschleunigung von Video-Playback mit HD-Auflösung durch hardwaremäßige MPEG2- und MPEG4-Decodierung sowie die Codierung von Videos. Zum Anschluss von Displays sind eine LVDS-Schnittstelle (18/24Bit) mit einer maximalen Auflösung von 1280×768 Pixel und ein SDVO Interface mit bis zu 1280 x 1024 Bildpunkten vorhanden. Im Dual Independent Display Mode lassen sich zwei Displays gleichzeitig ansteuern.
Autor: Bernhard Andretzky, Product Marketing Manager Embedded Computer Technology, MSC Vertriebs GmbH
