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10-2021

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Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

SBC/Boards/Module Neues

SBC/Boards/Module Neues Embedded-Modul auf NXP-Basis Dank seiner Crossover-CPU bietet das TQMa117xL die optimale Grundlage für die Realisierung von kostengünstigen und energieeffizienten Steuerungen Das TQMa117xL, auf Basis der i.MX RT1170 CPU von NXP, punktet mit einem schlanken Umfang von nur 31x31 Millimetern und stellt alle Signalpins über insgesamt 240 LGA-Pins zur Verfügung. Das Modul ist mit ausreichend externem Speicher, einem optionalen Security Chip sowie einem an die CPU angebundenen PMIC ausgestattet. Damit wird TQMa117xL selbst höchsten Ansprüchen gerecht. Dank der Vielseitigkeit des Prozessors und der sehr guten Verlustleistung von unter einem Watt verspricht dieses Moduldesign schon jetzt multiple Anwendbarkeit in vielen Steuerungen. Mit dem TQMa117xL hat TQ ein neues LGA-Modul auf Basis der i.MX RT1170 MPU von NXP entwickelt. Diese neue Generation der i.MX RT-Prozessorfamilie von NXP wird auch als Crossover-CPU bezeichnet, da sie eine Brücke zwischen CPU und MPU schlägt. In die Peripherie der MPU sind ein leistungsfähiger Cortex-M7-Core mit bis zu 1 GHz CPU-Frequenz, unterstützt von einem Cortex-M4-Core mit bis TQ-Group www.tq-group.com zu 400 MHz sowie viele Schnittstellen verbaut, z. B. Gigabit Ethernet, CAN FD, USB 2.0, UART und SPI. Darüber hinaus ist das Modul mit einer Grafikprozessor-Unit (GPU) mit 2D-Unterstützung ausgestattet. Für zuverlässigen, leistungsfähigen Modul-Betrieb auch bei höheren Temperaturen sorgt ein von der CPU unabhängiges, externes PMIC (Power Management IC). Erweiterbarer Speicher Das TQMa117xxL wird mit einem 16 Bit breiten LP-SDRAM ausgestattet, das einen Speicherausbau von bis zu 64 GB erlaubt. Als Festspeicher kommt ein Quad-SPI- NOR-Flashspeicher mit einer Kapazität von bis zu 256 MB zum Einsatz. Weitere Systemkomponenten wie eine externe und damit stromsparende Real-Time-Clock (RTC), ein User-EEPROM-Speicher sowie ein Temperatursensor runden das Moduldesign ab. Als Betriebssystem wird Free RTOS – inklusive vieler Applikationsbeispiele – umgesetzt. Security-Chip Für Anwendungsbereiche, die erhöhte Sicherheitsfunktionen benötigen, steht der Security-Chip SE050 als Bestückungsoption zur Verfügung. Das Modul ist aufgrund der LGA-Technik direkt mit dem Mainboard verlötet und somit auch für Einsatzbereiche geeignet, die ein sehr flaches und robustes Design erfordern. Erste Muster sind ab Ende September verfügbar. „Als langjähriger Partner von NXP freuen wir uns sehr, ein preisgünstiges Modul auf Basis dieser leistungsfähigen Crossover-CPU anbieten zu können. Diese Neuentwicklung bietet Anwendungen wie kleinen Gateways, Raumsteuerungen, dezentraler Intelligenz in der Automatisierung, Zeiterfassungssystemen oder sogar sprachgesteuerter Aufzugsteuerung eine ideale Plattform“, erläutert Konrad Zöpf, verantwortlicher Produktmanager bei TQ. Passendes Mainboard Angepasst an die zahlreichen Einsatzmöglichkeiten des TQMa117xL, entwickelt TQ parallel zum Modul auch ein passendes Mainboard. Neben vielfältigen Schnittstellen wie zweimal Gigabit Ethernet, zweimal USB 2.0 sowie zweimal CAN FD galvanisch getrennt und einem SD-Karten-Interface, werden auch jeweils vier digitale 24V In-/Outputs zur Steuerung externer Peripherie-Geräte realisiert. Erweitert wird das Mainboard mit einem analogen Front end von NXP (NAFE13388B40BS). Mit ihm lassen sich bis zu acht programmierbare, analoge Inputs nutzen. Die Anbindung von Touchdisplays mit einer Auflösung von bis zu 1280x800 Pixel ist über eine MIPI-DSI- oder alternativ eine LVDS-Schnittstelle möglich. Klein und skalierbar Darüber hinaus punktet das nur 160 x 100 mm kleine Mainboard mit einer WiFi- und Mobilfunk-Option, skalierbar von LTE bis Nero-Band, für drahtlose Kommunikation. Drei User-LEDs und ein CSI-Interface mit zwei Lanes zur Kamera-Anbindung sowie die Möglichkeit, das industrietaugliche Mainboard über Ethernet zu versorgen, machen das Design perfekt. Der SBC (Single Board Computer), bestehend aus ver lötetem LGA-Modul und Mainboard, ist aufgrund seiner vielen Funktionen bereits als fertig qualifiziertes Industrieboard einsetzbar. Darüber hinaus lässt er sich als Grundlage für eigene Designs nutzen: angefangen bei smarten HMI- Lösungen in der Gebäudeautomation über dezentrale Intelligenz zur Steuerung von Funktionen bis hin zu Echtzeit-Aufnahme von Sensordaten in der Automatisierung. Die wichtigsten Merkmale • Display bis zu WXGA (1280x800) @60 fps • Bis zu 3x CAN • Integrierter Cortex-M4-Prozessor • High-Speed-Kommunikation via 2x Gbit-Ethernet- (1x TSN / 1x AVB), 2x USB-2.0-Schnittstelle • Geringe Verlustleistung (typ. 1 W) • Integrierte Sicherheitsfunktionen ◄ 20 PC & Industrie 10/2021

SBC/Boards/Module Update des COM-Express-Basic-Moduls für den harten, industriellen Einsatz TQ präsentiert Update seines Flaggschiff-Moduls TQMx110EB mit 11. Generation Intel Core und Intel Xeon Prozessoren (H-Serie) TQ stellt sein Modul-Flaggschiff TQMx110EB mit neuen Prozessorvarianten für den harten, industriellen Einsatz und einer Langzeit- Verfügbarkeit von 15 Jahren vor. Das COM-Express-Basic-Modul unterstützt damit die von Intel im August dieses Jahres neu vorgestellten Intel High-End-Mobil-Prozessoren (Codename Tiger Lake H) für Anwendungen im Embeddedund Industrieumfeld. Mit dem TQMx110EB bietet TQ nun ein Modul mit 8-Core x86-Prozessoren sowie den neuesten Innovationen der x86 PC-Technologie auch für Applikationen mit erweiterten Anforderungen an Temperatur, Zuverlässigkeit, langfristige Verfügbarkeit und Echtzeitunterstützung an. Anwendungsbereiche wie Medizintechnik, Luftfahrt, industrielle Bildverarbeitung, Künstliche Intelligenz, Augmented Reality, Industrieautomatisierung, Robotik und Industrial-IoT profitieren so von dieser neuen, besonders energieeffizienten High-End-Technologie. Langfristig verfügbar Das TQMx110EB setzt neue Maßstäbe in puncto CPU-, GPU- und Systemleistung für COM-Expressbasierte Embedded-Systemlösungen und wird ab jetzt auch mit lang fristig verfügbaren Embedded- Prozessoren angeboten, die abhängig vom Modell auch für negative Temperaturbereiche spezifiziert sind. Die 11. Generation der Coreund Xeon-Prozessoren von Intel basieren auf neuester Mikroarchitektur und sind dank des 10nm-Fertigungsprozesses besonders energieeffizient: Es sind sowohl Ausführungen mit 45 W CPU Thermal Design Power (TDP) als auch sparsamere Ver sionen mit 25 W CPU TDP für die Realisierung lüfterloser Systeme verfügbar. Die Ausstattung mit bis zu acht Cores / 16 Threads, 24 MB Cache und leistungsstarker Intel-UHD-Grafik der zwölften Generation (basierend auf der Intel-Grafik-Architektur Iris Xe) machen das Modul optimal einsetzbar für anspruchsvolle Multi- Tasking-Anwendungen und Workload-Konsolidierung. Lösungen im Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI) und Machine Vision profitieren zusätzlich von neuen Befehlssätzen für Vektor-Neuronale-Netzwerke (VNNI), die für einen enormen Leistungsschub bei Inferenz-Anwendungen sorgen. „Ich freue mich sehr, dass wir als enger und langjähriger Intel-Partner mit Titanium-Status nun die neueste Prozessor- Technologie auch für anspruchsvolle Embedded-Lösungen anbieten können und damit ein Maximum an Performance für alle unsere Kunden verfügbar machen. Aufgrund unserer robusten, leistungsstarken Embedded- Module sind die innovativen Prozessoren optimal einsetzbar für individuelle Industrielösungen; und das alles realisiert TQ mit dem Qualitätsanspruch Made in Germany – komplett hausintern von der Entwicklung bis zur Fertigung“, sagt Harald Maier, Product & Business Management x86 bei TQ. Hochauflösende 8K-Darstellungen Dank des neuen, optimierten Intel-UHD-Grafik-Controllers sorgt das Embedded-Modul für beeindruckende Grafikleistung und brillante, hochauflösende 8K-Darstellungen. Zusammen mit vier unabhängigen Display-Ausgängen ergeben sich daraus völlig neue Einsatzmöglichkeiten im Bereich hochauflösender Multi-Monitor-Anzeigesysteme, die auch in harten Industrieumgebungen, unter Outdoor-Bedingungen oder in sensiblen Bereichen wie der Medizintechnik einsetzbar sind. Ebenso unterstützt das Modul anspruchsvolle Videoverarbeitung in den Bereichen Video-Encoding/-Decoding/-Transcoding und Rendering. Erweiterungsmöglichkeiten Das Embedded-Modul stellt mit der neuen Prozessor-Generation 16 PCIe Lanes (Gen 4) direkt von der CPU an den COM-Express- Steckern zur Verfügung und bietet damit die Möglichkeit, zusätzliche Grafikkarten, Framegrabber, Hochleistungs-IO-Karten und NVMe- Speicher mit extrem hoher Bandbreite direkt an die CPU anzubinden und höchste System-Performance zu erzielen. Die Schnittstelle bietet dabei hohe Flexibilität: bis zu drei Devices in unterschiedlicher Kombination (x16, x8/x8 oder x4/x4/x8) werden unterstützt. High-End-Applikationen im Bereich Embedded- Vision profitieren ebenfalls von dieser direkten Anbindung, da Kamera- Module somit große Datenmengen ohne Umwege und ohne Protokoll- Overhead direkt in die CPU und den Speicher liefern können. Durchgängige Höchstleistung Der bis zu 64 GB große, ultraschnelle DDR4-3200 Arbeitsspeicher ermöglicht darüber hinaus durchgängig höchste Leistung und vermeidet Engpässe im internen Datenfluss. Abhängig vom Prozessormodell wird dabei auch ECC (Error Correction Code) unterstützt, um auch in besonders kritischen Systemumgebungen den zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. Als Zusatzoption lässt sich auf dem Modul auch eine bis zu 1 TB große, super-schnelle NVMe x4 SSD bestücken. Ausgestattet mit der neuen 500er Chipsatz- Generation von Intel, die mit hoher Datenbandbreite an die CPU angebunden ist, bietet das Modul zahlreiche High-Speed-Schnittstellen für die Kommunikation mit Peripheriekomponenten, Massenspeicher und zusätzlichen Funktionserweiterungen. Das Modul stellt dabei acht weitere PCIe Lanes, schnelles 2.5 Gigabit Ethernet, 4x USB 3.2 Gen 2 (mit je 10 Gbit/s), 8x USB 2.0 sowie vier super-schnelle SATA III Ports zur Verfügung, die sich in unterschiedlichen RAID-Konfigurationen betreiben lassen. • TQ-Group www.tq-group.com PC & Industrie 10/2021 21

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© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel