隨著英特爾的 Apollo Lake 處理器，SGET 發(fā)布了 SMARC 2.0 規(guī)范，讓許多工程師想知道，“我應(yīng)該選擇哪種信用卡大小的外形尺寸 - COM Express Mini、Qseven 或 SMARC 2.0？”

首先，這里有一些保證；行業(yè)口號(hào)“永不改變運(yùn)行系統(tǒng)”仍然有效?；?COM Express Mini 或 Qseven 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工程師選擇了一個(gè)可靠的平臺(tái)，他們可以在未來(lái)很多年繼續(xù)使用這兩種外形尺寸。但是對(duì)于新系統(tǒng)設(shè)計(jì)有什么建議呢？那些系統(tǒng)設(shè)計(jì)者應(yīng)該考慮什么？這個(gè)問(wèn)題沒(méi)有簡(jiǎn)單的答案，需要市場(chǎng)洞察力才能做出正確的決定，所以讓我們先簡(jiǎn)要回顧一下計(jì)算機(jī)模塊 （COM） 的歷史，以了解全貌。

DIMM-PC：第一個(gè)信用卡大小的模塊

信用卡大小的 x86 模塊的歷史比人們預(yù)期的要長(zhǎng)，因?yàn)樵谛〕叽缵厔?shì)開(kāi)始之前就有了第一個(gè)變體。DIMM-PC 是第一個(gè)基于 x86 技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化信用卡大小的外形尺寸，早在 1998 年就推出了。它的尺寸為 40 mm x 68 mm，基于 DIMM 內(nèi)存插槽，具有 144 個(gè)專用于 ISA 總線的引腳組合帶有額外的標(biāo)準(zhǔn)化 I/O，包括鍵盤(pán)、軟盤(pán)、IDE 磁盤(pán)、LPT 打印機(jī)端口、串行接口等。它為專用系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn)化和可擴(kuò)展的核心。這種模塊化方法是新的，并建立了標(biāo)準(zhǔn)化 COM 市場(chǎng)，因?yàn)?DIMM-PC 成為這一新類別 x86 板的第一個(gè)事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。

DIMM-PC 模塊板載沒(méi)有復(fù)雜的圖形（CRT 很常見(jiàn)），因?yàn)樵谀切┤兆永?，圖形最常見(jiàn)于專用芯片上，即使在低功耗設(shè)備中也是如此。因此，圖形必須設(shè)計(jì)在載板上。DIMM-PC 模塊配備了當(dāng)今領(lǐng)先的低功耗 x86 處理器，例如 40MHz 的 ALI 386SX、100MHz 的 STPC Elite 或 133MHz 的 AMD SC520。但處理器性能的提高導(dǎo)致 DIMM-PC 進(jìn)入死胡同，因?yàn)樘幚砥髯兊酶蟆?003 年推出的 Intel Pentium M 處理器和本世紀(jì)頭十年推出的大多數(shù) x86 處理器對(duì)于信用卡大小的模塊來(lái)說(shuō)太大且耗電。新的信用卡大小的模塊再次推出需要幾年時(shí)間。

與此同時(shí)，PCI 和 PCI Express 等擴(kuò)展總線被引入，新的 COM 外形不斷發(fā)展。下一個(gè)可用的模塊標(biāo)準(zhǔn)是 2000 年的 ETX，支持 ISA 和 PCI。PICMG于2005年正式推出的COM Express增加了PCI Express。這兩種規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的尺寸都比當(dāng)時(shí)常見(jiàn)的處理器大得多。處理器技術(shù)的使用模型也在該時(shí)間段內(nèi)發(fā)生了變化。筆記本電腦、平板電腦和智能手機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，智能小型設(shè)備的長(zhǎng)期趨勢(shì)由此誕生。由于這些設(shè)備同時(shí)使用處理器競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手 x86 和 ARM，因此有必要重新考慮為 COM 設(shè)計(jì)新的信用卡大小標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸的方式。

COM Express 迷你

COM Express Mini 外形尺寸在 2012 年被 PICMG 批準(zhǔn)為 COM Express Basic 和 COM Express Compact 外形尺寸的衍生產(chǎn)品，它沒(méi)有解決集成 ARM 處理器的需求，而是保留在 x86 生態(tài)系統(tǒng)中——但 Qseven 和 SMARC 做到了。 因此，如果您的目標(biāo)是基于 ARM 的設(shè)計(jì)或包含兩種處理器架構(gòu)的設(shè)計(jì)，建議您從您的選擇列表中刪除 COM Express Mini，因?yàn)?COM Express 根本不服務(wù)于該架構(gòu)。

相反，COM Express 提供了其他模塊外形所沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)。自從 COM Express 于 2003 年作為 ETX Express 推出并于 2005 年被 PICMG 采用以來(lái)，它作為一個(gè)領(lǐng)先的模塊標(biāo)準(zhǔn)有著最悠久的歷史。因此，信用卡大小的 COM Express Mini 嵌入了歷史悠久的綜合 COM Express生態(tài)系統(tǒng)。得益于統(tǒng)一的連接器技術(shù)和設(shè)計(jì)指南，即使模塊尺寸的引腳在某些區(qū)域有所不同，開(kāi)發(fā)人員也可以重復(fù)使用許多功能。COM Express Basic 和 Compact 提供 6 型引腳（現(xiàn)在為服務(wù)器提供 7 型），COM Express Mini 提供 COM Express 10 型引腳。然而，設(shè)計(jì)人員有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，他們可以利用它們?cè)?COM Express 的基礎(chǔ)上擴(kuò)展他們的設(shè)計(jì)，從配備 Intel Atom 處理器的 Mini 模塊到用于服務(wù)器領(lǐng)域的 Intel Xeon D 處理器。由于引腳變化，存在一些限制，但其余部分 - 包括營(yíng)銷方面，例如提供領(lǐng)先的 COM Express 標(biāo)準(zhǔn) - 是一致的。

COM Express Type 10 僅提供 220 個(gè)引腳這一事實(shí)略有限制。盡管如此，在 I/O 方面，它提供了完整的類似 PC 的功能集，包括 LVDS 和 DDI 圖形、千兆以太網(wǎng)、PCI Express 和用于通用擴(kuò)展的 USB，以及串行接口和 GPIO。最后，誰(shuí)在一個(gè)設(shè)計(jì)中使用了所有不同的 I/O？總體而言，COM Express Mini 是一個(gè)成熟的選擇，但如果您的設(shè)計(jì)沒(méi)有與進(jìn)一步的 COM Express 設(shè)計(jì)相結(jié)合，那么 Qseven 和 SMARC 2.0 可能更有吸引力。那么 Qseven 與 SMARC 2.0 的區(qū)別是什么，反之亦然？

230 還是 314 引腳？

在連接器方面，Qseven 提供 230 個(gè)引腳，而 SMARC 2.0 提供 314 個(gè)引腳。SMARC 更面向功能豐富的多媒體應(yīng)用，而 Qseven 提供更多 I/O，這是深度嵌入式和工業(yè)領(lǐng)域的要求。所有其他好處都是可比的。與 COM Express 相比，這兩種標(biāo)準(zhǔn)都可以實(shí)現(xiàn)更纖薄的設(shè)計(jì)，因?yàn)樗鼈兊倪吘夁B接器是平的。兩者都有可靠的連接器供應(yīng)商，其中三個(gè)供應(yīng)商支持 Qseven 連接器，兩個(gè)供應(yīng)商支持 SMARC 2.0 連接器。

Qseven 和 SMARC 2.0 之間接口數(shù)量的差異在某種程度上也是一個(gè)價(jià)格指標(biāo)。Qseven 專為不太復(fù)雜的設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)，SMARC 專為需要信用卡大小模塊的高端應(yīng)用而設(shè)計(jì)。因此，一般而言，任何決定都取決于嵌入式系統(tǒng)的任務(wù)。一旦了解了這種差異，您就可以查看首選模塊類別的專用接口，然后決定它是否適合，因?yàn)閺墓?yīng)商和市場(chǎng)份額的角度來(lái)看，今天的格局或多或少是平衡的。Technavio 等分析師的最新研究表明，在 2016 年至 2020 年的預(yù)測(cè)期內(nèi)，全球 COM 市場(chǎng)預(yù)計(jì)將以接近 18% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，而 COM Express、SMARC 和 Qseven 目前是主要的外形因素。

Qseven 接口與 SMARC 2.0 接口

為了最終確定最適合 ARM 或 x86 低功耗處理器的小尺寸模塊標(biāo)準(zhǔn)，我們現(xiàn)在只需檢查接口（表 1）。

［表 1 | 通過(guò) COM Express Mini、Qseven 2.1 和 SMARC 2.0 連接器的本地 I/O］

如上所述，Qseven 非常適合工業(yè)和深度嵌入式設(shè)計(jì)。為此，它通過(guò)多達(dá) 2 個(gè) USB 3.0、8 個(gè) USB 2.0 以及多達(dá) 4 個(gè)串行接口或 CAN 總線提供出色的工業(yè)外圍設(shè)備支持。此外，最多可以通過(guò)模塊上的扁平箔連接器連接兩個(gè) MIPI CSI 相機(jī)。對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)連接，它還具有一個(gè)千兆以太網(wǎng)端口。至于顯示器支持，Qseven 模塊最多可驅(qū)動(dòng)三個(gè)獨(dú)立顯示器。

SMARC 2.0 模塊提供幾乎相同的整體功能集，但將 I/O 數(shù)量更多地平衡到數(shù)字標(biāo)牌、自動(dòng)售貨機(jī)和信息娛樂(lè)等市場(chǎng)的多媒體應(yīng)用。與 Qseven 相比，SMARC 最多支持四個(gè)獨(dú)立顯示器。此外，音頻通過(guò)高清音頻和 I2S 并行擴(kuò)展，這在許多手持消費(fèi)設(shè)備中很常見(jiàn)。與 Qseven 相比，相機(jī)輸入是通過(guò)連接器執(zhí)行的。

SMARC 2.0 提供的一項(xiàng)獨(dú)特功能是對(duì)模塊本身的無(wú)線技術(shù)的支持。為此，規(guī)范在模塊上保留了一個(gè)專門(mén)用于放置微型射頻連接器的特殊區(qū)域。所有具有無(wú)線功能的 SMARC 2.0 模塊都將這些連接器置于相同位置，以確保一致的互換性。理想情況下，WLAN 和藍(lán)牙等邏輯設(shè)備的連接以模塊化方式集成，并符合 M.2 1216 接口規(guī)范。這允許廣泛選擇無(wú)線電協(xié)議，從而使最終用戶應(yīng)用程序的定制具有高度靈活性。

此外，SMARC 2.0 還支持 2x 千兆以太網(wǎng)，這對(duì)于連接的應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)是一個(gè)特別的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗С诌壿嫼桶踩矫嫱耆蛛x的兩個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，或者節(jié)省電纜的線路甚至冗余環(huán)形拓?fù)?。例如，如果您想在火車、公共汽車和飛機(jī)中使用功能強(qiáng)大的信息娛樂(lè)和流媒體網(wǎng)關(guān)，您可以使用 SMARC 以信用卡格式將所有必需的組件預(yù)先集成在單個(gè)模塊上。

結(jié)論

確定最佳信用卡大小的外形尺寸是設(shè)計(jì)評(píng)估過(guò)程中所有新連接的堅(jiān)固型移動(dòng)設(shè)備、車載系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和網(wǎng)關(guān)以及瘦客戶端直至迷你邊緣和云服務(wù)器的重要步驟。所有三個(gè)最新的信用卡大小的模塊標(biāo)準(zhǔn)都提供了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)——您可以決定哪種優(yōu)勢(shì)最適合您的設(shè)計(jì)。

同樣重要的是選擇正確的模塊供應(yīng)商。在這里，有必要找出那些可以最大程度和盡可能高效地簡(jiǎn)化這些嵌入式模塊使用的模塊。這方面的一個(gè)指標(biāo)是，它們應(yīng)該提供所有外形尺寸，而不僅僅是一些外形尺寸，因?yàn)樗梢詾槟峁└玫淖稍円约皬囊环N外形尺寸遷移到另一種外形尺寸的更好選擇。此外，請(qǐng)查看 BSP、固件和通信中間件，因?yàn)樗鼈冊(cè)诨ヂ?lián)世界中變得越來(lái)越重要。

這并不意味著供應(yīng)商應(yīng)該用整個(gè)系統(tǒng)的云來(lái)補(bǔ)充其產(chǎn)品，因?yàn)樗肋h(yuǎn)不會(huì)完全滿足客戶的需求。更重要的是仔細(xì)查看電路板和模塊級(jí)別本身提供的內(nèi)容。例如，板管理控制器是專有的嗎？然后小心，因?yàn)樗赡鼙蛔C明是一個(gè)死胡同。最好選擇開(kāi)放的、非專有的 API，因?yàn)殚_(kāi)放性和標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)有工程工作最有效和最簡(jiǎn)化重用的基礎(chǔ)。還要檢查是否為 ARM 和 x86 提供了集成支持，因?yàn)樽詈米屢幻こ處熤С纸y(tǒng)一產(chǎn)品系列的兩種架構(gòu)，而不是讓兩名不同的工程師擁有兩條不同的產(chǎn)品線。這也需要統(tǒng)一的 API。

最后，檢查文檔。最好有更多的內(nèi)容頁(yè)面，而不是只有最低限度的內(nèi)容。還要考慮在您或您的客戶所在的任何地方依賴當(dāng)?shù)氐闹圃炷芰?。這將允許您或您的客戶在當(dāng)?shù)刭?gòu)買，還可以幫助解決潛在的政府貿(mào)易限制。

Qseven 和 SMARC 2.0 之間的主要區(qū)別在于接口的數(shù)量，它將應(yīng)用領(lǐng)域劃分為更深入的 Qseven 嵌入式應(yīng)用和更專注于 SMARC 2.0 的多媒體設(shè)計(jì)。

【圖1 | Intel Atom、Celeron 和 Pentium 處理器可用于 SMARC 2.0、Qseven、COM Express Mini 模塊甚至 COM Express Compact 模塊。］

各種信用卡大小的模塊的占用空間僅略有不同。

審核編輯：郭婷