系統(tǒng)級模塊標(biāo)準(zhǔn)

　　產(chǎn)品設(shè)計(jì)師、解決方案架構(gòu)師和系統(tǒng)工程師采用了各種系統(tǒng)級模塊標(biāo)準(zhǔn)，如 SMARC 和 Qseven（圖 1）。SGeT（嵌入式技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化小組）是一個(gè)由公司和組織組成的國際非營利性協(xié)會，他們聯(lián)合制定獨(dú)立的嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)規(guī)范。為系統(tǒng)級模塊選擇行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有助于提高技術(shù)的可擴(kuò)展性，并能利用供應(yīng)商之間的互操作性。

　　最近，SGeT 定義了一個(gè)新的系統(tǒng)級模塊標(biāo)準(zhǔn) – OSM 或開放標(biāo)準(zhǔn)模塊，其獨(dú)特的價(jià)值定位是可焊接式系統(tǒng)級模塊。該標(biāo)準(zhǔn)通過 LGA 設(shè)計(jì)和表面貼裝技術(shù)多加了一層堅(jiān)固性。

圖 1：系統(tǒng)級模塊標(biāo)準(zhǔn)包括 SMARC、Qseven 和 OSM。（圖片來源：iWave）

　　OSM 標(biāo)準(zhǔn)解讀

　　開放標(biāo)準(zhǔn)模塊是最新的系統(tǒng)級模塊行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，于 2020 年 12 月推出。為了針對小尺寸、低成本的嵌入式計(jì)算機(jī)模塊制定一個(gè)面向未來的通用新標(biāo)準(zhǔn)，SGeT 發(fā)布了 OSM 1.0 規(guī)范。OSM 是可直接焊接和可擴(kuò)展的嵌入式計(jì)算機(jī)模塊的首批標(biāo)準(zhǔn)之一。

　　OSM 正在逐漸進(jìn)入該行業(yè)，其推出郵票大小的嵌入式計(jì)算機(jī)模塊來取代信用卡大小的模塊。OSM 允許針對 MCU32、Arm? 和 x86 架構(gòu)開發(fā)、生產(chǎn)和分銷嵌入式模塊。OSM 模塊的主要特點(diǎn)包括：

• 　　在焊接、裝配和測試過程中，完全可以通過機(jī)器進(jìn)行處理
• 　　預(yù)鍍錫的 LGA 封裝，可直接焊接，無需連接器
• 　　預(yù)先定義的軟、硬接口
• 　　軟件和硬件的開源

　　全新的標(biāo)準(zhǔn)有四種不同的尺寸，包括零號、小號、中號和大號，具體根據(jù)模塊上可用的 LGA 觸點(diǎn)而有所不同（圖 2a 和 2b）。這四種不同的外形尺寸可以互相搭配使用。

圖 2a：標(biāo)準(zhǔn) OSM 尺寸、外形尺寸和引腳分配表。（圖片來源：iWave）

圖 2b：根據(jù)圖 2a 用顏色編碼的標(biāo)準(zhǔn) OSM 尺寸。（圖片來源：iWave）

　　開放標(biāo)準(zhǔn)模塊使用對稱的 LGA 封裝，這適用于連接模塊 PCB 和底板 PCB。熔融錫球柵陣列、ENIG LGA 或 BGA 可作為接觸技術(shù)使用，具體由制造商決定。此外，這些規(guī)范還允許模塊供應(yīng)商根據(jù)要求采用不同的高度，并可選擇通過“PCB 間隔柱”進(jìn)行擴(kuò)展。

　　從小號開始，模塊提供視頻接口，最多可達(dá) 1 個(gè) RGB 和一個(gè) 4 通道 DSI。中號模塊可以額外支持 2 個(gè) eDP/eDP++，大號模塊增加了 2 個(gè)用于圖形的 LVDS 接口。因此，最高配置可以提供多達(dá) 6 個(gè)并行視頻輸出。從小號開始，所有模塊都會進(jìn)一步提供一個(gè) 4 通道相機(jī)串行接口 （CSI）。大號模塊提供多達(dá) 10 條 PCIe 通道，用于快速連接外設(shè)；中號模塊提供 2 條 PCIe x1，小號模塊提供 1 條 PCIe x1。考慮到超微型化的基底面，零號模塊不具備上述的任何 I/O，但會提供 OSM 規(guī)范中列出的所有接口，而該規(guī)范為系統(tǒng)間通信提供高達(dá) 5x 以太網(wǎng)。

　　所有模塊都有一個(gè)專用的通信區(qū)域，為不同的無線技術(shù)提供 18 個(gè)天線信號引腳，還有 19 個(gè)引腳可用于制造商特定的信號。

　　為什么考慮 OSM？

　　OSM 模塊的主要優(yōu)點(diǎn)包括具有抗振性的 PCB 可焊接模塊、具有最小引腳面積比的緊湊外形尺寸以及提供技術(shù)可擴(kuò)展性。

　　由于該模塊可以直接焊接到承載卡上，因此非常適合易受振動影響和需要緊湊外形尺寸的產(chǎn)品。例如，電動兩輪車的連接性儀表板。OSM 模塊為設(shè)計(jì)人員提供了一種解決方案，使其能在可擴(kuò)展性、外形尺寸和成本方面實(shí)現(xiàn)完美組合。

　　對于越來越多的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，該標(biāo)準(zhǔn)有助于將模塊化嵌入式計(jì)算的優(yōu)勢與成本、空間和接口方面日益增長的要求相結(jié)合。OSM 模塊的潛在應(yīng)用包括物聯(lián)網(wǎng)連接的嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)和邊緣系統(tǒng)，這些系統(tǒng)運(yùn)行開源操作系統(tǒng)并能用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。

　　OSM 系統(tǒng)級模塊的 iWave 產(chǎn)品組合

　　iWave Systems 是設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)級模塊的領(lǐng)導(dǎo)者，最近推出了 iW-RainboW-G40M（圖 3）：可焊接式 i.MX 8M Plus OSM 模塊。iW-Rainbow-G40M 在緊湊的 OSM 1.0 標(biāo)準(zhǔn)中集成了強(qiáng)大的 i.MX 8M Plus 處理器，從而能在一個(gè)緊湊的模塊上提供強(qiáng)大的 AI 和機(jī)器學(xué)習(xí)能力。

圖 3：iW-G40M 系統(tǒng)級模塊的頂部和底部圖片。（圖片來源：iWave）

　　i.MX 8M Plus 配備兩個(gè)圖像信號處理器 （ISP） 和一個(gè)高達(dá) 2.3 TOPS 的專用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，具有機(jī)器學(xué)習(xí)、視覺和先進(jìn)的多媒體功能，非常適合智能家居、智能城市、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　該模塊的主要特點(diǎn)

• 　　i.MX 8M Plus 雙通道/四通道 lite/四通道
• 　　2 GB LPDDR4（最多可達(dá) 8 GB）
• 　　16 GB eMMC（最高可達(dá) 256 GB）
• 　　Wi-Fi （802.11b/g/n/ac/ax）（ax 可選）
• 　　藍(lán)牙 5.0
• 　　2 個(gè) CAN-FD 端口
• 　　2 個(gè) RGMII 接口
• 　　PCIe 3.0 x 1
• 　　LVDS x 2
• 　　大號 LGA 模塊

　　該模塊能讓設(shè)計(jì)人員在他們的產(chǎn)品中加入靈活性和可擴(kuò)展性，同時(shí)能縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。處理器配有 CAN-FD 等工業(yè)接口、時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò)和高速接口，因此非常適合那些支持對多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行快速智能化處理的工業(yè) 4.0 和自動化系統(tǒng)。

　　借助開發(fā)工具包和生產(chǎn)就緒型 SOM，設(shè)計(jì)人員可以在減少風(fēng)險(xiǎn)的情況下加快產(chǎn)品上市時(shí)間。該模塊是應(yīng)用就緒型產(chǎn)品，并配備所有必要的軟件驅(qū)動程序和 BSP，以及 Ubuntu、Android 和 Linux 軟件支持。