Каковы характеристики промышленных материнских плат ARM?
Промышленные материнские платы ARM отличаются высокой производительностью, низкой стоимостью и низким энергопотреблением. Они широко используются в промышленной автоматизации, HMI, робототехнике, торговых терминалах, воспроизведении мультимедиа, зарядных станциях и других областях.
Характеристики промышленных материнских плат ARM следующие:
1. Высокая надежность и стабильность.
В приложениях промышленного управления стабильная и надежная работа является фундаментальным требованием, в котором промышленные материнские платы ARM имеют явные преимущества. Во-первых, поскольку промышленным материнским платам ARM, являющимся однокристальной системой, для бесперебойной работы требуется лишь несколько периферийных схем. Во-вторых, благодаря низкой тепловой мощности они устраняют необходимость в вентиляторах и уменьшают опасения по поводу влияния температуры на производительность. Они могут работать непрерывно годами. Наконец, встроенные процессор и память соответствуют строгим экологическим требованиям, таким как широкий температурный диапазон и устойчивость к вибрациям.
2. Надежная функциональность
По сравнению с микроконтроллерами промышленные материнские платы ARM легко расширяются за счет шин. По сравнению с промышленными материнскими платами X86, платы ARM все больше соответствуют их возможностям,-таким как поддержка нескольких COM-портов, USB-портов и дисплеев. В видео-мультимедиа и передаче данных они практически не уступают промышленным материнским платам X86.
Промышленные материнские платы ARM
3. Высокая скорость обработки
Процессоры ARM — это RISC-микропроцессоры, обеспечивающие превосходную эффективность обработки данных и инструкций и отвечающие большинству требований промышленного управления и интеллектуальных терминальных устройств на материнской плате. Кроме того, данные на промышленных материнских платах ARM обычно хранятся во флэш-памяти, которая использует двоичный формат. Внешние данные не могут быть напрямую скопированы из внутренних данных, что обеспечивает надежную безопасность данных.
4. Короткий цикл разработки и высокая гибкость
Цикл разработки аппаратного обеспечения промышленных материнских плат на базе ARM- обычно занимает не более трех месяцев, что значительно снижает затраты на исследования и разработки и ускоряет разработку продуктов для клиентов. Кроме того, промышленные материнские платы ARM предлагают гибкие возможности конфигурации, адаптированные к потребностям пользователя, такие как размер памяти, сокращение количества системных драйверов, количество периферийных чипов и загрузка системного программного обеспечения. Это существенно снижает затраты клиентов, одновременно повышая общую эффективность и производительность обслуживания системы.
Различия между промышленными материнскими платами и коммерческими материнскими платами
В зависимости от предполагаемого использования материнские платы можно разделить на промышленные и коммерческие. Коммерческие материнские платы в основном используются в домашних и офисных компьютерах, тогда как промышленные материнские платы в основном используются в промышленных условиях. Следовательно, промышленные и коммерческие материнские платы имеют существенные различия в конструкции.
1. Различные жизненные циклы
Согласно закону Мура, коммерческие материнские платы обычно обновляются через 2–3 года использования. На рынке коммерческих материнских плат приоритетными являются следующие целевые значения: высокая скорость, превосходная производительность графики и игр, а также низкая стоимость.
По сравнению с коммерческими компьютерами промышленные компьютеры работают в совершенно других сценариях использования и служат разным целям. В промышленных приложениях каждое устройство обычно имеет фиксированные рабочие задачи и приложения. После определения приложения можно определить требуемую скорость и возможности обработки графики промышленного компьютера без необходимости постоянных обновлений. По сравнению со скоростью и ценой промышленные заказчики уделяют больше внимания долгосрочной-стабильной работе. Промышленные материнские платы обычно имеют срок службы от 5 до 8 лет.
2. Различия в материалах электронных компонентов
Материнские платы представляют собой печатные платы (PCB), а ядро печатных плат состоит из различных электронных компонентов. Различные циклы обслуживания промышленных и коммерческих материнских плат приводят к резким контрастам в выборе электронных компонентов.
По сравнению с промышленными материнскими платами, коммерческие материнские платы предъявляют более низкие требования к стабильности продукта и операционной среде. Обычно они используют материалы коммерческого-класса для-чувствительных к времени компонентов. Например, в коммерческих материнских платах широко используются обычные электролитические конденсаторы. Это преследует две цели: удовлетворение коммерческого рынка и снижение стоимости материнских плат.
Компоненты промышленных материнских плат должны выдерживать широкий диапазон температур (-от 40 °C до 80 °C), чтобы гарантировать надежную работу в сложных условиях (длительная непрерывная работа, вибрация, пыль, радиация и т. д.). Кроме того, компоненты промышленных материнских плат должны выдерживать высокие температуры и влажность. Для удовлетворения требований приложений в промышленных материнских платах используются высококачественные электролитические конденсаторы, танталовые и керамические конденсаторы. Это одна из причин, по которой промышленные материнские платы стоят дороже, чем коммерческие.
3. Различия печатных плат
В коммерческих материнских платах используется четырехслойная печатная плата. Обычно печатные платы разделены на четыре слоя. Верхний и нижний слои служат сигнальными слоями, а два средних слоя функционируют как плоскости заземления и питания. Плоскости заземления и питания расположены по центру. В промышленных материнских платах используются конструкции печатных плат с шестью или более слоями, специально разработанные для повышения устойчивости платы к электромагнитным помехам (EMI) и электромагнитной совместимости (EMC), тем самым улучшая общую стабильность.
4. Различия в процессорах
(1) Потребляемая мощность
Промышленные материнские платы обычно используют процессоры-с низким энергопотреблением, чтобы выдерживать суровые условия, характерные для промышленных систем управления.
(2) Проектирование схемы
Промышленные материнские платы должны выдерживать широкий диапазон температур и напряжений в промышленных приложениях и иметь более широкий допуск по напряжению, чем коммерческие платы,-обычно работающие в диапазоне 9–36 В. Это требует более точной схемы и конструкции ЦП.
(3) Различное сопротивление электромагнитным помехам
Коммерческие материнские платы проходят только коммерческое тестирование на электромагнитную совместимость, что приводит к снижению устойчивости к электромагнитным помехам. Промышленные материнские платы требуют высокой устойчивости к электромагнитным помехам и должны пройти испытания на электромагнитные помехи, электромагнитную совместимость и другие тесты и сертификаты.
5. Планирование производства и процессы тестирования
Промышленные материнские платы часто разрабатываются для конкретных приложений и могут подходить только для определенных целей. Следовательно, сфера их применения ограничена, тогда как коммерческие материнские платы ориентированы на национальные рынки и могут производиться очень большими партиями. Из соображений объема распределение затрат на планирование производства промышленных материнских плат значительно выше, чем на коммерческие. Это еще один фактор, способствующий разнице цен между промышленными и коммерческими материнскими платами.
Коммерческие материнские платы в основном проходят три процедуры проверки: ICT, FUTION и MANU. Прежде чем промышленные материнские платы поступят в производство, они должны пройти множество строгих процедур тестирования, обычно от T5 до T7. Помимо ICT, FUTION и MANU, для обеспечения качества каждой промышленной материнской платы требуются дополнительные испытания на температуру, вибрацию, безопасность и другие параметры.
6. Другие соображения
(1) Промышленные материнские платы поддерживают больше интерфейсов
Они могут одновременно поддерживать PCI, PCIe, Mini PCIe, несколько портов COM, несколько портов USB, встроенные шины GPIO, возможности двух дисплеев, интерфейсы HDMI, DVI, VGA и LPT. Полноразмерные карты-можно использовать в сочетании с объединительными панелями для поддержки нескольких расширений ISA, PCI и PCIe.
(2) Промышленные материнские платы имеют защитные функции
Благодаря специализированной конструкции промышленные материнские платы обеспечивают автоматический сторожевой перезапуск и защиту от скачков напряжения во время нештатных ситуаций, таких как выключение системы. Это полностью обеспечивает высокие требования к стабильности в суровых условиях.