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SBC/Boards/Module Die

SBC/Boards/Module Die Industrie 4.0 Anbindung meistern compact und mini) und wurde ständig weiterentwickelt und aktualisiert, aktuell gilt die Version 2.1. Wichtigste Meilensteine sind dabei der Launch der neuen Pin-Outs Spezifikationen Typ 6 und Typ 10 (u.a. mit USB 3 und DDI) sowie die offizielle Verabschiedung des kreditkartengroßen COM Express Mini Formats (84 mm x 55 mm) im Jahr 2012. Sehr hilfreich für Entwickler sind zudem der Carrier-Designguide, der viele Details zum Aufbau der Carrierboards spezifiziert, sowie die EAPI Spezifikation (Embedded Application Programming Interface), die regelt, wie die Boards angesprochen werden sollen. Sie ermöglicht damit boardseitig bereits einen hohen Standardisierungsgrad der Kommunikation, der in vielen anderen Bereichen der Industrie 4.0 bzw. M2M und IoT Kommunikation noch entwickelt bzw. vereinbart werden muss. Kommunikation vereinheitlichen Damit bietet COM Express bereits spezifikationsbedingt wesentliche Bausteine, die Entwickler für den Aufbau Industrie 4.0 tauglicher Embedded Designs benötigen. Eine wichtige Kernaufgabe ist hierbei oft, die Kommunikation und den Datenaustausch in Richtung Industrie 4.0 Applikationen zu regeln. Viele Punkte, die beispielsweise das Inventory-, Health- und Maintenance-Management betreffen, sind dabei bereits grundlegend in EAPI angelegt, beispielsweise das Management von GPIOs. Es gibt jedoch noch weitere Elemente, die Entwickler für den Aufbau eines zuverlässigen Industrie 4.0 Gateways benötigen. Das haben Hersteller wie Intel erkannt und mit quasi hauseigenen Mitteln die sogenannten Intel Gateway Solutions für das IoT geschaffen. Es handelt sich dabei um ein funktionsvalidiertes, linuxbasiertes Softwarepaket von Intel, Wind River und McAfee, mit dem der OEM ein Bündel an Funktionen für die Anbindung und Kommunikation sowie das Management der Embedded Devices erhält. Das Paket beinhaltet beispielsweise McAfee Embedded Control, das u.a. durch dynamisches Whitelisting Szenario der Industrie 4.0 Derzeit werden rund 85% der industriellen Embedded Systeme noch Stand-alone ohne Industrie-4.0- Anbindung betrieben. congatec, führender Hersteller von Comput hat deshalb eine Industrie 4.0 Definition für COM Express Module entwickelt. Sie soll Maschinen- und Anlagenbauern die Industrie 4.0 Anbindung erleichtern. Industrie 4.0 wird moderne Informations- und Kommunikationstechnologien mit industriellen Prozessen, Geräten und Produkten verschmelzen. Das bedeutet für diese Prozesse, Geräte und Produkte nichts anderes, als dass sie ITK- Technologie integrieren bzw. eine Anbindung an ITK-Systeme erhalten müssen. Schon heute steuert und bedient die Industrie viele ihrer Geräte, Maschinen und Anlagen mit ITbasierten Embedded Systemen. Was ihnen zu 85% jedoch fehlt, ist die Kommunikationsanbindung zu den cyber-virtuellen Cloud-Systemen, die aus den einzelnen Bits und Bytes die Big-Data Mehrwerte generieren, die sich Anwender von Industrie 4.0 versprechen. Gateway-Standardisierung erforderlich Auf Geräte-, Maschinen- und Anlagenebene fordern die Applikationsentwickler des OEM deshalb oft die Migration der Embedded IT-Systeme hin zu Embedded ITK-Systemen: Die aktuell verwendete Embedded Computing Plattform soll auch die Industrie 4.0 Kommunikationsaufgaben meistern können. Embedded Boards mit einer standardisierten Integration industrietauglicher zellularer Interfaces gibt es derzeit jedoch nicht. OEMs, die aufgrund der spezifischen Interface-Anforderungen auf Computer-on-Module Standards gesetzt haben, können jedoch von einem entscheidenden Vorteil des modularen Designs profitieren: SIM- Steckplätze oder aber alternativ ein miniPCIe Steckplatz für passende SIM-Erweiterungskarten lassen sich vergleichsweise einfach in Carrierboards integrieren. Wichtige Connectivity Standards wie WiFi, Bluetooth, ZigBee, SIM, RFID und NFC lassen sich direkt oder über mini- PCIe Erweiterungskarten auf dem Carrierboard integrieren. COM Express für Industrie 4.0 COM Express ist dabei der Standard, der sich für Industrie 4.0 Applikationen besonders eignet: Er ist zum einen besonders industrietauglich, zum anderen universell einsetzbar. Zudem basieren die meisten industriellen OEM Designs mit Computer-on-Modulen bereits heute auf dieser weltweit führenden Spezifikation. COM Express unterstützt zudem alle gängigen x86 Interfaces, deckt eine extrem hohe Performance bandbreite ab, die vom Low-Power x86er Intel Atom oder AMD Embedded G-Series SoC bis hin zu Intel Core Prozessoren reicht, und bietet höchste Sicherheit dank differentieller Signale und hochfrequenztauglichem und robustem Steckverbinder. Der Module-Standard der PICMG wurde im Jahre 2005 erstmals veröffentlicht, bietet drei unterschiedliche Größen (basic, 14 PC & Industrie 8/2015

SBC/Boards/Module die Ausführung von nicht zugelassenem Code verhindert, gleichzeitig aber auch Policy-basierte Updates erlaubt. Durch die Integration solcher Lösungen erhält der OEM ein bis hin zum Betriebs system abgestimmtes Softwarepaket. IP-Schutz für den OEM COM Express Konzept mit Intel Core 5. Generation COM Express Modul Compact und Carrierboard. Schützen Entwickler ihre eigene Applikationssoftware zusätzlich beispielsweise durch eine hardwarebasierte Encryption-Engine, lässt sich auch der eigene Code vor Piraterie und Missbrauch schützen. Der Sentinel HL Chip von Gemalto (ehemals SafeNet) kann hierfür z.B. auf dem COM Express Carrier integriert werden und so den derzeit höchstmöglichen Schutz gegen bösartige Hardware-Angriffe wie Differential Power Analysis (DPA) und Reverse Engineering mittels Elektronenmikroskopie bieten. OEM werden noch diverse weitere Anforderungen an ihr spezifisches COM Express basiertes Design stellen, da es gerade die von ITlern oft als Peripherie bezeichneten kundenindividuellen Interfaces und Devices sind, die ebenfalls integriert werden müssen. Die Kombination aus verlässlicher Hardware und einem durchgängig von der Firmware bis hin zum Betriebssystem abgestimmten Softwarepaket stellt dabei in jedem Anwendungsfall die „Root of Trust“ für Industrie 4.0 und IoT-Anwendungen dar. Letztlich kann sie aber nur der Hardwareentwickler wirklich sicherstellen, denn er muss alle gewünschten Funktionen in das individuelle Design integrieren. Hierfür braucht er passende Spezifikationen und Design-Guides, die ihm das Design-In erleichtern. Mit der Industrie 4.0 Definition für COM Express versucht congatec neue Dynamik in das COM Express Geschäft zu bringen und gibt gleichzeitig auch die Marschrichtung für Carrierboard Designs vor. Ziel ist es, sich unter anderem von proprietären Lösungsansätzen für die Industrie-4.0-Anbindung abzugrenzen und durch eine weitere Standardisierung die besondere Schlagkraft von COM Express als führenden industriellen Module-Standard zu stärken. • congatec AG www.congatec.com Hochpräzise, potentialfrei isolierte 16 bit Analog-Ausgabe-Karte AMC bietet eine Analog-Ausgabe-Karte mit dem gewissen Extra an, wie z. B. höchste Betriebs- und Störsicherheit sowie Präzision. Die bewährte ME-6100 PCI mit 4, 8 oder 16 Kanälen ist absolut industrie- und labortauglich durch vollständig potentialfreie, galvanische Isolation aller Kanäle. Das bedeutet, die ME-6100 PCI ist eine der wenigen Analog-Ausgabe-Karten mit vollständiger Opto- Isolation. Diese Opto-Isolation bedeutet bei den Modellen „i“ eine gemeinsame Masse zwischen den Kanälen und dem PC mit Bezug zu einer gemeinsamen Masse (ME-6100i/4 PCI und ME-6100i/16 PCI). Bei den Modellen „p“ hat jeder Kanal sogar seine eigene Masse (ME-6100p/8 PCI und ME-6100p/16 PCI). Dadurch haben die Analog-Augabe- Karten eine komplette, galvanische Isolation von Kanal zu Kanal und vom PC. Somit ist eine absolute Betriebssicherheit gewährleistet, auch in Umgebungen mit vielen Störungen und bei Potential-Unterschieden zwischen Messort und PC. Als weiteres Highlight bietet die ME-6100 PCI hochpräzise 16-bit- Wandlung mit 500 kHz pro Kanal und über FIFOs auf den ersten 4 Kanälen. Folgende Eigenschaften zeichnet die ME-6100 PCI aus • Bereich ±10 V • eigener 16 bit/max. 500 kHz Präzisions - D/A-Wandler pro Kanal; transparente Ausgabe • automatischer Abgleich, keine Potentiometer • 16 TTL-Digital-I/O-Kanäle, organisiert als 2x 8 bit Ports; portweise als Ein-/Ausgänge programmierbar • je ein FIFO auf Kanal 1 - 4 für erweiterte Betriebsarten: kontinuierliche oder periodische, timer-gesteuerte Ausgabe von Datensätzen im FIFO; Ausgabe periodischer Signale bis 250 kHz (Rechteck-Signal) • PC-Messkarte für PCI oder 3 HE Compact- PCI/PXI • mit ME-Synapse Remote-Umsetzung der 3 HE CompactPCI-Versionen auf Ethernet/ LAN, USB oder PCI-Express x1 over Cable • AMC - Analytik & Messtechnik GmbH Chemnitz info@amc-systeme.de www.amc-systeme.de PC & Industrie 8/2015 15