17. August 2012

USB 3.0 Implementierungen beschleunigen

Mit dem Launch passender Chipsätze etabliert sich USB 3.0 derzeit auch auf Boardlevel- und Systemplattformen. Bedarf für den Schnittstellenstandard besteht im Bereich der Appliances, die einen Mehrwert aus diesem nominalen 5 GBit/s Performance-Schub oberhalb der maximalen USB 2.0-Performance von nominalen 600 Mbit/s generieren können. Dieser ermöglicht mit bis zu 2400 Mbit/s nutzbarer Datenrate den 7,5-fachen Durchsatz von USB 2.0 mit 320 Mbit/s.
Anwendungen, die von dem starken Performanceanstieg durch den Einsatz von USB 3.0 profitieren können, sind beispielsweise schnelle und hochauflösende Drucker oder Scanner und Massenspeicher sowie hochauflösende Rückfahrkameras in LKWs zur Rundumsicht, hochauflösende Test- & Measurement Peripherie sowie eine Vielzahl von Vision-Anwendungen wie Kamera-gestütztes Pick & Place, intelligente Überwachungssysteme in der Verkehrstechnik oder digitale Mikroskope. Zusätzlich zu Gigabit Ethernet zeichnet sich im Vision-Bereich bereits heute ab, dass USB3 Vision für den Nahbereich bis 5 meterführender Standard wird. Der USB3 Vision-Standard basiert zu 100% auf der USB 3.0-Spezifikation und addiert zusätzlich mit GenICam ein generisches Programmier-Interface. Das erleichtert die Anwendungsportierung und fördert die Interoperabilität der USB-Devices unterschiedlicher Hersteller. Die Vorteile für Anwender liegen dabei aber nicht nur in diesen Vision-Spezifikationen, sondern insbesondere auch in den Vorteilen von USB 3.0 selbst.

Daten- und Stromversorgung über ein Kabel

Zusätzlich zu der gegenüber USB 2.0 immens gestiegenen Performance zeichnet sich der zu USB 2.0 und 1.1 abwärtskompatible USB 3.0 Bus zudem auch durch eine einfache Verkabelung aus. Diese liefert sowohl Strom als auch Datenkommunikation in einem Kabel und reduziert damit den Installationsaufwand. Zudem werden die Peripherie-Geräte von den Herstellern PnP-fähig gemacht. Da Spezifikationen bereits ‚on the wire‘ definiert sind, sinkt der Implementierungsaufwand für Systemintegratoren deutlich. Künftig kommt USB 3.0 auch auf industriellen Computerplattformen fast überall zum Einsatz, weil die Unterstützung ab sofort und vermutlich für sehr lange Zeit in den Chipsätzen integriert sein wird. Das spart enorme Entwicklungskosten bei der Hardware gegenüber Standards wie beispielsweise Cameralink, wenngleich dieser Standard, der je nach Hersteller mit einem 80-bit Videopfad bis zu 6,8GBit/s bzw. 5400MBit/s verarbeiten kann, auch weiterhin über PCI- oder PCIe-basierte Framegrabber-Karten leicht unterstützt werden kann. Im Konsumbereich stellen Kamerahersteller bereits auf USB 3.0 um. Das legt nahe, den Standard auch für passende embedded Kameratechnologie im Nahbereich von industriellen Applikationen zu nutzen. Wesentliche Vorteilsargumente sind also auch reduzierte Kosten bei einem Mehr an Performance, Komfort und höherer Integration. Bedenkt man zudem, dass im Bereich des Videoprocessings viele Aufgaben auch an eine GPU anstelle eines Framegrabbers übergeben werden können, bietet das PC-Ökosystem Entwicklern für viele neue Entwicklungen in diesem Bereich langfristig durchaus den erfolgversprechenderen Lösungsweg.

USB 3.0 im Chipsatz oder als Bridge

Wesentlicher Kostenfaktor bei der PC-Implementierung von USB 3.0 ist grundsätzlich die Verfügbarkeit im Chipsatz. Seit den Launches der Intel Core Prozessoren der dritten Generation sowie der Prozessoren der AMD Embedded R-Series ist der neue Schnittstellenstandard USB 3.0 im Chipsatz der Prozessorhersteller integriert und damit auch als Standard auf Embedded Board- und Systemlevel verfügbar, was die Kosten – zumindest auf den ersten Blick – deutlich senkt. Massive Einführungen ins industrielle Umfeld stecken aber von Seiten der Embedded PC-Technolgie noch in den Kinderschuhen, weil zum einen die Chipsätze mit USB 3.0 gerade erst gelauncht wurden und damit noch eindesignt werden müssen. Zum anderen ist auch die Verfügbarkeit einer einigermaßen kostengünstigen Umsetzungen derzeit nur bedingt gegeben: Intel Core Prozessoren der dritten Generation gibt es derzeit nicht in günstigen Celeron-Varianten. Eine solche Implementierung ist folglich nicht besonders preiswert zu haben. Und die AMD R-Series muss zunächst noch die Design-In Schwellen überwinden. Insofern brauchen günstige OEM-Implementierungen noch Zeit, wenn denn nicht bereits vorher alternative Lösungen, beispielsweise mit USB 3.0-Bridges entwickelt wurden. Möglich ist dies beispielsweise mit der Kombination aus Celeron Prozessoren der zweiten Intel Core Generation unter dem Codenamen Sandy Bridge und zusätzlicher NEC-Bridge für USB 3.0. Mit einer solchen Lösung konnten bereits heute serienreife Lösungen umgesetzt werden, denn sie ist schon seit Anfang 2011 verfügbar. Umgesetzt wurde sie beispielsweise auf dem COM Express Typ 6 basierten Computer-on-Module Kontron COMe-bSC6, um Entwicklern eine möglichst schnelle Time-to-Market für diese höchst attraktive Schnittstelle bieten zu können. Dieses Design mit USB 3.0 ist damit eine der ersten Embedded-Implementierungen, die Kunden rund ein Jahr vor der Einführung von USB 3.0 unterstützenden Chipsätzen nutzen konnten und so massiv zur Beschleunigung der Time-to-Market für USB 3.0-Plattformen beitragen können. Eine solch frühe Verfügbarkeit neuester Technologien ist für innovative Unternehmen besonders wichtig, denn mit dem Launch der Chipsätze steigt auch bei Endkunden die Awareness bzw. Nachfrage nach USB 3.0 rasant. Wer als OEM parallel zu den Chipsatzlaunches USB 3.0-Implementierungen vorweisen kann, hat also einen wesentlichen Wettbewerbsvorteil. Dies geht jedoch nur, wenn man eine solche Technologie schon vorher zur Serienreife geführt hat.

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Ausgabe:
www.kontron.de

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