英特爾、AMD 和其他處理器制造商集成到其最新處理器系列中的新功能引發(fā)了規(guī)范修訂，以利用新的 IC 架構功能。負責修訂 COM Express 的個人也認識到為可能的未來技術騰出空間的重要性。支持高級圖形和顯示對于嵌入式計算平臺的意義越來越大。設計過程的動態(tài)還必須考慮嵌入式行業(yè)的小型化和移動性趨勢，這繼續(xù)挑戰(zhàn)電路板和模塊供應商開發(fā)和標準化盡可能小的因素。

PICMG 發(fā)布的 COM Express Computer-On-Module 標準的 2.0 版，以解決由于最新處理器架構提供的額外圖形和顯示功能而出現(xiàn)的下一代嵌入式系統(tǒng)要求。但是，利用這種增強的功能并將其應用于小型開發(fā)需要設計人員對 Revision 2.0 引腳類型定義以及實現(xiàn)它們的重要考慮因素有透徹的了解。

引腳類型 1 到 5：從傳統(tǒng)到無傳統(tǒng)

PICMG 組織獨立于供應商的接口規(guī)范和外形尺寸的目標是為設計人員提供一個堅實的平臺，在該平臺上開發(fā)面向未來并承諾長期可用性的產(chǎn)品。

引腳輸出類型 1 從單個連接器開始，并支持傳統(tǒng)主機和通信接口。Type 2 通過添加第二個連接器來構建功能，Type 2 升級支持 32 位 PCI 接口和 IDE 端口，以支持傳統(tǒng) PATA 設備和 CompactFlash 存儲卡。還有更多支持 PCI Express 圖形 （PEG） 的 PCI Express 通道。將引腳輸出類型 3 與類型 2 進行比較表明，在引腳輸出類型 3 上，僅替換了 IDE 引腳，從而為額外的千兆以太網(wǎng) （GbE） 功能讓路。因此，Type 3 沒有傳統(tǒng)接口，但現(xiàn)在最多支持三個 GbE 通道。在引腳輸出類型 4 中，為 PCI 保留的引腳被重新分配，為 10 個額外的 PCI Express 通道創(chuàng)造空間。這些可用作 PCIe 通道 0-15 或第二個 PEG 端口通道 16-31。最后，

引腳類型 6 將圖形提升到另一個層次

PICMG 開發(fā)了 COM Express 標準的 Type 6 引腳，專門用于利用新處理器系列的擴展圖形功能。對于 Type 6，傳統(tǒng) PCI 引腳現(xiàn)在用于支持數(shù)字顯示接口和額外的 PCI Express 通道。此外，以前分配給 IDE 接口的引腳現(xiàn)在保留用于仍在開發(fā)中的未來技術。SuperSpeed USB 是這些可能的未來技術之一，因為 16 個空閑引腳提供了足夠的線路來將 USB 2.0 端口實現(xiàn)為 SuperSpeed USB （USB 3.0） 端口，與 USB 2.0 相比，這需要額外的一對。

英特爾選擇了 PEG 的 COM Express 支持作為外部顯卡的高速總線。這些卡滿足日益增長的性能需求，還支持不同的輸出設備。6 型引腳已專門定義以適應這些要求。

引腳類型 6 通過提供三個專用于新數(shù)字顯示接口 （DDI） 的新端口來支持高級圖形選項。嵌入式系統(tǒng)設計可以為高清多媒體接口 （HDMI） 單獨配置這些端口，或分別為電氣兼容的數(shù)字視覺接口 （DVI） 或 DisplayPort （DP） 配置這些端口。DDI 端口 1 支持額外的串行數(shù)字視頻輸出 （SVDO）。SDVO 在類型 6 中的 PEG 端口上沒有復用（這種復用在引腳輸出類型 2 定義下是可能的）。但是，對于 Type 6，外部 PEG 圖形卡可以與嵌入式圖形并行使用，例如，用于具有四個以上屏幕的多顯示器應用程序或用于使用通用圖形處理單元 （GPU） 的數(shù)據(jù)處理。

對 SDVO 的支持現(xiàn)在正式成為 Rev. 2.0 中 COM Express 標準的一部分。借助英特爾芯片組支持的 SDVO 接口，COM Express 可以靈活地支持各種圖形信號。例如，設計人員現(xiàn)在可以輕松實現(xiàn) DVI。DVI 使設計人員能夠經(jīng)濟高效地集成數(shù)字顯示器和雙顯示器解決方案。

Type 6 允許開發(fā)人員通過 DDI 使用 DisplayPort、HDMI 和 DVI 圖形接口。DisplayPort 是一種通用互連，與 HDMI 不同，它是 VESA 的免版稅標準化，確保其廣泛普及。DisplayPort 不僅具有 17.28 Gbps 的更高數(shù)據(jù)傳輸速率（與 LVDS 的 2.835 Gbps 和 DVI 的 4.95 Gbps 相比），而且還具有微包協(xié)議，允許標準的簡單擴展。DisplayPort 還支持輔助通道。這允許通過 E-DDC、E-EDID、DDC/CI 和 MCCS 等 VESA 標準雙向連接到控制設備，以提供真正的即插即用操作。除了 DisplayPort 的靈活性之外，它的輔助通道還可用于外圍設備，如觸摸屏顯示器、USB 連接、相機和麥克風。

DisplayPort 最終可能會取代 HDMI（當前消費市場最喜歡的接口）。HDMI 不是為嵌入式市場開發(fā)的，該領域的經(jīng)驗是 HDMI 經(jīng)常受到驅(qū)動和機械變化的影響。DisplayPort 更好地滿足嵌入式應用需求，包括長達七年的長期可用性。

使用 Type 10 變得更小

Type 10 解決了更新的和極小的處理器的要求。從 Type 1 遷移到 Type 10 時需要注意一些差異，即使兩種引腳輸出類型相互兼容。在 pin-out Type 1 中，SATA 端口 2 和 3 被分配在 A 和 B 行中，但這些在 pin-out Type 10 中不再保留。這些針仍然可以用作 SATA 端口，但現(xiàn)在保留用于替代USB 3.0 等用途。從 Type 1 遷移到 Type 10 時，建議不要將 SATA 2 和 3 連接到模塊連接器上，以便模塊保持兼容并同時為 USB 3.0 做好準備。表 1 顯示了差異。

表 1： COM Express Rev 2.0 規(guī)范從引腳排列類型 1 到引腳排列類型 10 的變化滿足了下一代超小型處理器的需求。

隨著 COM Express Rev 2.0 的到來，Type 10 和 Type 6 支持串口。這些引腳以前用于 VCC 12 V。但是，Kontron 等專業(yè)制造商通過在模塊上包含保護電路來確保與現(xiàn)有載板的兼容性。開發(fā)人員可以使用新功能，同時避免完全修改現(xiàn)有載板布局的時間和費用。

另一個區(qū)別是 Type 10 使用第二個 LVDS 通道、TV 輸出和 VGA 通過 DDI 支持 SDVO 端口（或 DisplayPort 或 HDMI/DVI）。盡管從 Type 10 中被淘汰，VGA 支持也不會被遺漏，因為預計它在未來只會扮演次要角色。Type 10 模塊（例如 Kontron nanoETXexpress-TT）不僅為最新的顯示接口提供原生支持，還為雙獨立顯示器提供原生支持，因為它們將繼續(xù)支持 LVDS 通道。一直在使用控創(chuàng) nanoETXexpress-SP 等超小型模塊的客戶可能不會發(fā)現(xiàn)差異很大?；?Atom 的 Type 1 模塊的設計使得模塊保留了前 VGA 和第二通道 LVDS 引腳的引腳以支持 SDVO。

Type 10 和 Type 6 現(xiàn)在也支持安全數(shù)字 I/O （SDIO），復用現(xiàn)有的 GPIO 信號?？蛇x地，添加兩個 3.3 V TTL 串行端口，這是許多傳統(tǒng)應用程序所需要的。這些變化展示了 PICMG 標準在響應市場需求方面的靈活性。這兩個端口可用于不同的用途，例如 RS-232、RS-485、CANbus 或其他雙線接口。

普遍的變化

影響所有 COM Express 模塊類型的進一步變化是，目前形式的連接器現(xiàn)在已獲準用于 PCI Express （PCIe） Gen2 信號。雖然連接器或其引腳沒有發(fā)生物理變化，但開發(fā)人員在路由模塊和載板時必須遵守 PCIe Gen2 的新規(guī)則。此外，AC‘97 引腳現(xiàn)在用于支持 AC’97 和高清音頻。

影響所有引腳的另一個變化是，除了以前的固件集線器之外，還有一個用于內(nèi)部和外部引導的新 BIOS 固件接口，該接口已由下一代處理器實現(xiàn)。這是一個串行外設接口 （SPI），是模塊和載板上固件閃存的未來接口。該規(guī)范保留了用于 SPI 的引腳。COM Express Rev. 2.0 為所有模塊類型指定了外部固件支持。低引腳數(shù) （LPC） 接口在早期版本中用于此目的，新模塊必須支持 SPI，但如果芯片組繼續(xù)支持它，仍可能通過 LPC 從外部額外支持閃存固件。固件閃存發(fā)生這種變化的原因是新的小型處理器僅支持 SPI 引導設備。

隨著更小“緊湊”外形尺寸的首次亮相，優(yōu)勢隨之而來

COM Express Rev. 2.0 將新的緊湊型模塊的尺寸定義為 95 mm x 95 mm，除了減少占用空間外，物理要求、連接器放置和引腳排列與成功的完全一樣基本的外形尺寸。好處是廣泛采用的 2 型引腳設計現(xiàn)在也可用于空間受限的應用（圖 1）。

圖 1：新的 COM Express 95 毫米 x 95 毫米緊湊外形尺寸支持符合 COM Express 規(guī)范的平板電腦大小的移動設計。

概括

COM Express 模塊的更新規(guī)范是匹配新處理器架構功能和市場需求的急需響應。只有靈活地適應小型化和圖形性能等新需求，標準才能具有可持續(xù)性。PICMG COM Express Rev. 2.0 標準為嵌入式設計人員提供了一個很好的指標，可以預測未來的發(fā)展方向。作為唯一獨立于供應商的模塊化計算機標準，COM Express 繼續(xù)成為嵌入式市場未來高級應用的重要推動者。新的緊湊外形和 Rev 2.0 定義的兩個新引腳顯示，COM Express 概念的優(yōu)勢得到了完整保留。它們?yōu)榍度胧较到y(tǒng)設計人員提供了對現(xiàn)有應用程序的完全兼容性。

審核編輯：郭婷