SMARC 2.0 – Die nächste Generation

Das Internet der Dinge (IoT) ist ein fester Bestandteil unseres mittlerweile extrem „smarten“ Alltags. Der technologische Fortschritt und die damit einhergehende Vernetzung von Mensch und Maschine sind überall sichtbar. Sie erleichtern unseren privaten und beruflichen Alltag: Viele Aktivitäten, wie die Steuerung einer Maschine oder die Kontrolle des Kühlschrankinhalts sind heute einfach per Laptop oder Smartphone möglich. Die Digitalisierung stellt die Hersteller technischer Lösungen aber auch vor die Herausforderung, eine Vielzahl von Geräte mit unterschiedlichen technologischen Voraussetzungen zu vernetzen. Hierfür braucht es Standards wie SMARC 2.0. Nur so können die unterschiedlichen Hardware-Komponenten unkompliziert miteinander verbunden werden. Das ist sowohl für die Benutzerfreundlichkeit als auch für die Zukunftsfähigkeit der Produkte enorm wichtig.

SMARC – Der Standard für Computer on Modules

Leistungsfähige und vernetzte Kleincomputer, sogenannte Embedded Systems, werden bereits seit längerem in Industrie, in Unternehmen und im privaten Alltag eingesetzt. Die kleinen Multitalente machen viele IoT-Anwendungen überhaupt erst möglich. Denn sie sind gleichzeitig extrem platzsparend und äußerst robust, ohne dabei an Leistung einzubüßen. Sie sammeln, analysieren und werten Daten aus und tragen dank so identifizierter Optimierungspotentiale zum Unternehmenserfolg bei. Embedded Systems fußen oft auf der Smart Mobility Architecture – kurz SMARC, einem Standard für Computer on Modules (COMs). Das Einsatz-Portfolio von SMARC reicht von Lösungen im Automationsmarkt bis hin zu grafischen und Bild-zentrierten Geräten, die einen sehr niedrigen Energieverbrauch erfordern und extremen Umweltbedingungen trotzen müssen. Die Module dienen ebenso als Bausteine für sehr kleine tragbare Handheld-Geräte sowie für größere Endgeräte, bei denen der Verbrauch wenige Watt nicht überschreiten darf und die Rechnerleistung außergewöhnlich hoch sein muss. Das Einsatzspektrum ist so breit gefächert, dass es von der Industrie, über Smartphones und Tablets bis hin zu zukunftsweisenden Mensch-Maschine-Schnittstellen reicht. Und die Einsatzmöglichkeiten der SMARC-Module sind noch längst nicht ausgereizt.

Innovationstreiber SMARC

Nur drei Jahre nach der Einführung der ersten Version von SMARC wurde dieses Jahr bereits die finale Version 2.0 von der SGET (Standardization Group für Embedded Technologies e.V.) eingeführt. Nicht umsonst, denn der SMARC-Standard hat in nur drei Jahren bewiesen, dass er der Innovationstreiber im Ultra-Low-Power-Embedded Markt ist. Aber was genau macht die neue Version besser als ihre Vorgängerin?

„SMARC 2.0 ermöglicht uns Herstellern langlebige Produkte für die IoT-Applikationen der Zukunft zu entwickeln.”
Martin Unverdorben, Product Manager SMARC at Kontron, Chairman of the SDT.01 in the SGET

Die Spezifikationen von SMARC 2.0 bieten hauptsächlich eine verbesserte Pin-Belegung. Auch wurden die Prozessorschnittstellen, die mit dem ursprünglichen Standard Set von 2013 für Low-Profile Formfaktor-Module harmonieren, verbessert. Die 314 Kontakte der SMARC-Konnektoren müssen heute nicht nur mit ARM-Prozessoren, sondern auch mit x86-Architekturen kompatibel sein – zwei sehr unterschiedliche Prozessor-Architekturen. Bei ARM beispielsweise muss der Konnektor eine parallele TFT-Anzeige, MIPI-Anzeigen-Schnittstelle, Kamera-Schnittstellen, multiple SPI-Verbindungen und SDIO-Schnittstellen unterstützen. Zur selben Zeit muss er auch mit x86-Anforderungen kompatibel sein und mehrere USB- und PCI-Express-Leitungen und anderes mehr bieten.

Verschiedene wenig genutzte und teilweise veraltete Schnittstellen wurden deshalb gestrichen. Dazu zählen etwa die parallele Kamera-Schnittstelle, das Parallel-Display-Interface, die Taktanforderungssignale, die alternativen Funktionsblöcke, SPDIF, ein I2S (von 3) und die eMMC-Schnittstelle zum Carrier.

Das SMARC-sXAL Computer-On-Module auf Basis der aktuellsten Intel-Prozessorgenerationen ist für das IoT optimiert und bietet maximale Grafik- und Prozessorleistung.

Die Neuerungen im Überblick:

• Die neue Version 2.0 ist mit V1.1 Pins kompatibel und ermöglicht so die Weiterverwendung vorhandener V1.1 Pins mit neuen Schnittstellen. Ein möglicher Schaden bei der Platzierung älterer Module in einem V2.0-kompatiblen Carrier-Board oder umgekehrt, beim Einsatz eines V2.0-kompatiblen Moduls in einem V1.1-kompatiblen Carrier-Board kann somit ausgeschlossen werden.

• Neue Schnittstellen, inklusive 2-Kanal-LVDS, ein zweiter Ethernet-Port, IEEE 1588 Trigger-Signale, eine vierte PCI Express Lane, zusätzliche USB-Ports (jetzt bis zu 6x USB 2.0 und 2x USB SS Signale), x86 Power-Management-Signale, eSPI und DP++.

• Drei digitale Anzeigen: Für die primäre Anzeige können 2x 24-Bit-LVDS, eDP (4 Kanäle) oder MIPI DSI (4 Kanäle) verwendet werden, für die Sekundäranzeige entweder HDMI oder DP++ und für die dritte Anzeige DP++.

Kompatibilität ist das A und O

Die SGET hat die SMARC-Spezifikationen auf Basis von Feedback-Stimmen aus dem Market weiter entwickelt. Während dieses Prozesses war das Ziel, eine neue Version der Pin-Belegung zu erschaffen und gleichzeitig so weit wie möglich kompatibel mit der V1.1 Pin-Belegung zu bleiben. Dementsprechend wurden bei SMARC 2.0 ausgewählte, zuvor wenig genutzte V1.1 Pins neuen Bestimmungen zugeführt, um neue Schnittstellen zu erkennen. Das übergeordnete Prinzip dabei war, dass kein Schaden entstehen sollte, wenn ein V1.1-konformes Modul in einen V2.0-konformen Carrier eingebaut wird bzw. wenn ein V2.0-konformes Modul in einen V1.1-konformen Carrier eingebaut wird.

SMARC-Standard ist kein starres Gebilde

Die SGET hat bereits im Jahr 2012 erkannt, wie wichtig ein einheitlicher ARM-COM Standard für die Branche ist, da die unterschiedlichen Schnittstellen von ARM und x86 oft eine spezifische Umsetzung verlangen. Neue Schnittstellen erfordern jedoch ein zukunftsorientiertes Pinout. Gemeinsam mit Kontron und weiteren Unternehmen aus der Branche hat die SGET in nur zwei Monaten auf diese Anforderungen aus dem Markt reagiert und mit SMARC einen ersten globalen Embedded Standard Anfang 2013 etabliert. Dieser schnelle Entwicklungszyklus und das rasante Tempo, mit welchem der SMARC im Markt Verbreitung gefunden hat, zeigt deutlich, dass der SMARC-Ansatz einen Nerv auf Kundenseite getroffen hat und braucht auch einen Vergleich mit älteren Formfaktoren nicht zu scheuen. Trotzdem muss ein Standard wie SMARC lebendig sein. Er muss mit dem Tempo, mit dem sich unsere Branche weiter entwickelt, Schritt halten und muss auf neue Anforderungen aus dem Markt reagieren. Daher ist das Update der SMARC-Spezifikationen nur der nächste Schritt auf der Evolutionsleiter. SMARC 2.0 wird ohne Zweifel die Basis für viele zukunftsweisende und hoch entwickelte Anwendungen in den nächsten Jahren sein. Kontron ist fest entschlossen den Spitzenplatz bei SMARC-Innovationen zu behaupten. Wir haben bereits im November 2016 unser erstes SMARC 2.0 Computer-on-Module auf Basis der neuesten Intel Prozessorgenerationen vorgestellt und planen die Einführungen von weiteren Produkten in 2017. Diese werden, wie alle aktuellen Embedded Boards und Controller von Kontron, IoT-fähig sein und von der tiefen Software-Integration profitieren.

Weiterführende Links:

• ElektronikPraxis: “Die Evolution der Smart Mobility ARChitecture (SMARC) auf einen Blick”
• Technische Infos zum SMARC 2.0 Standard auf der SGET Website. 
• Kontron Blogpost: The SMARC Evolution