嵌入式板卡的應(yīng)用熱點及技術(shù)挑戰(zhàn)

王 瑩

應(yīng)用熱點

嵌入式計算機目前應(yīng)用的領(lǐng)域多為對計算機有特殊要求的領(lǐng)域，如對溫度、濕度、震動、沖擊、尺寸大小等有特殊要求，這些領(lǐng)域包括工業(yè)自動化、工業(yè)控制、交通、醫(yī)療、通信以及航空航天、國防等領(lǐng)域。隨著國家綠色能源的大力推廣，諸多城市地鐵項目的獲準，嵌入式計算機在風(fēng)力發(fā)電、軌道交通等相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用成為矚目的熱點。

技術(shù)挑戰(zhàn)總覽

這些熱點應(yīng)用對嵌入式板卡提出了許多技術(shù)挑戰(zhàn)。

凌華科技指出，通常，嵌入式產(chǎn)品在生命周期以及業(yè)務(wù)驅(qū)動方面需做優(yōu)化的處理，為此在嵌入式產(chǎn)品設(shè)計時應(yīng)考慮如下因素：

·可靠性和穩(wěn)定性：無風(fēng)扇、低功耗以及冗余的設(shè)計將被整合在嵌入式產(chǎn)品的設(shè)計中，以減少外界環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境對系統(tǒng)的影響；

·寬溫及軍用寬溫級：通常在軍工、交通等領(lǐng)域?qū)η度胧疆a(chǎn)品的寬溫范圍有嚴苛的要求，為此，產(chǎn)品必須在設(shè)計之初就要考慮這些需求，并貫穿到整個設(shè)計及制造、驗證、檢驗等環(huán)節(jié)中：

·緊湊尺寸及輕便設(shè)計：軍工以及一些關(guān)鍵性任務(wù)應(yīng)用、便攜式設(shè)備和車載設(shè)備對嵌入式系統(tǒng)的尺寸以及重量都會有嚴格的要求；

·系統(tǒng)整合性能及軟件服務(wù)支持：嵌入式BIOS和操作系統(tǒng)的支持將針對不同的應(yīng)用有不同的支持，具有競爭力的嵌入式產(chǎn)品供應(yīng)商通常在系統(tǒng)整合和軟件支持方面具備豐富的經(jīng)驗和強大的技術(shù)能力，以滿足應(yīng)用需求：

·電源管理功能：超低功耗設(shè)計可以滿足電源的長時間工作，以減少系統(tǒng)對電能的過度依賴；

·無縫升級：從成本效率及系統(tǒng)互用性上考慮，嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品需要在升級時，只需更換部分組件或計算系統(tǒng)目阿完成整個升級工作；

·性能功耗比：在單位能耗下能夠提供更強的性能輸出。

寬溫值得重視

具體來說，每家企業(yè)都有自己的核心產(chǎn)品策略和特色，例如，磐儀(ARBOR)科技圍繞寬溫下功夫，并實現(xiàn)了可靠性和穩(wěn)定性。據(jù)磐儀企劃部曹經(jīng)理介紹，之所以選擇寬溫為突破點，是由于中國地域遼闊、全球氣候又在急劇惡化，導(dǎo)致南、北地區(qū)，冬、夏季節(jié)溫差明顯加大，給嵌入式產(chǎn)品在這些領(lǐng)域中的應(yīng)用帶來更加苛嚴的考驗。特別是野外電力控制、鐵路南北運行線路中的車載設(shè)備，需耍具備更加寬幅的高低溫耐受能力。

因此，磐儀計劃于近期對其全線產(chǎn)品做一次規(guī)格調(diào)整：將常溫產(chǎn)品的工作溫度從原來的0℃-60℃調(diào)整為，20℃-+70℃：寬溫規(guī)格調(diào)整為-40℃—+85℃。

但是，磐儀的寬溫產(chǎn)品與某些廠商的篩選式寬溫產(chǎn)品有著根本性的不同。篩選式寬溫產(chǎn)品本身還是常溫規(guī)格的產(chǎn)品。是對常溫規(guī)格的產(chǎn)品進行高低溫耐受極限測試，如果測試通過了，就劃歸為寬溫產(chǎn)品；如果沒通過，就還算是常溫產(chǎn)品。這種寬溫產(chǎn)品是常溫規(guī)格中的佼佼者，但卻是寬溫應(yīng)用中的潛在危險者。最容易發(fā)生的危險就是電容在高溫下發(fā)生爆炸，導(dǎo)致某組電壓與地線短路，進而引發(fā)設(shè)備燒毀甚至發(fā)生火災(zāi)。

因此，需要寬溫產(chǎn)品從設(shè)計、選材開始，就充分考慮產(chǎn)品的寬幅溫差適應(yīng)能力。并且加強生產(chǎn)品質(zhì)管控。

小型化，綠色化

而威盛電子的嵌入式板卡則圍繞小型化、綠色化方面下功夫。例如，威盛電子嵌入式平臺事業(yè)部為業(yè)界定義了Mini-ITX、Nano-ITX、Pico，ITX、Pico-ITXe、Mobile-ITX等多種微型化設(shè)計的板型規(guī)范，已陸續(xù)成為商用及工業(yè)系統(tǒng)廠商接納的標準：2009年該公司又推出Em-ITX板型，則在兼顧微型化特性以外，從多功能、通用性上做了新的嘗試。在綠色化方面，威盛板卡主要采用其綠色化的威盛Nano處理器。例如Pico，ITXflocmx7.2cm嵌入式主板EPIA，P720搭配的威盛VX855高清多媒體芯片組，處理器頻率IGHz，整體功耗只有8W，卻可支持H.264 1080p硬解碼加速，可謂高清視頻播放的殺手級產(chǎn)品。

都分嵌入式板卡企業(yè)的特點

凌華科技：嵌入式產(chǎn)品包括AdvancedTCA、CompactPCI、ETX/COMexpress以及工業(yè)電腦等，完整的產(chǎn)品線可以滿足不同應(yīng)用的需求。特別是在COM(模塊化電腦)產(chǎn)品上擁有的專業(yè)能力以及一系列緊湊型、低功耗和無風(fēng)扇的嵌入式解決方案。

凌華還成功收購美國嵌入式產(chǎn)品領(lǐng)導(dǎo)品牌、PCI04創(chuàng)始者Ampro公司，創(chuàng)立Ampro byADLINK品牌，可以提供始于設(shè)計并貫穿整個制造過程的寬溫及軍用寬溫級嵌入式產(chǎn)品和系統(tǒng)。

磐儀科技：寬溫產(chǎn)品從設(shè)計、選材開始，就充分考慮產(chǎn)品的寬幅溫差適應(yīng)能力。

為了保證質(zhì)量，在選用零部件方面，磐儀不惜花費高額成本，全部選用發(fā)熱量低、工作溫度范圍寬廣的零部件。在設(shè)計過程中，研發(fā)工程師結(jié)合每個零部件的高低溫特性和動、靜態(tài)工作點。對于本身發(fā)熱量稍大，在高溫環(huán)境下可能造成隱患的小零件，會采用增大零件底部敷銅面積，以幫助散熱或增加輔助散熱片等措施。對于低溫環(huán)境下特性變化較大的零件，比如電容，除了選用較為昂貴的受溫差影響較小的電容外，適當增加電容的用量。以彌補低溫環(huán)境下的容量損失。在生產(chǎn)、檢驗過程中，100％執(zhí)行增寬溫度范圍的高低溫性能測試驗收(比公布的低溫低5℃，高溫高5℃)。

威盛電子嵌入式平臺事業(yè)部：威盛自己做芯片，同時提供板卡標準，例如最新的Em-ITX等。在嵌入式板卡方面有很多成功的經(jīng)驗，一些成功案例如：美國軍方委托第三方公司開發(fā)的戰(zhàn)地救援機器人，采用威盛嵌入式平臺，可以托起1SOkg的傷員，并可溫柔靈巧地將之送到救護車上或戰(zhàn)地醫(yī)院。韓國客戶采用Nano-ITX板型做車載電腦系統(tǒng)，具有GPS及高清多媒體娛樂功能。威盛嵌入式方案中標西班牙醫(yī)院數(shù)字標牌的政府采購項目，采用了定制的Linux,~作系統(tǒng)及軟件。體現(xiàn)了威盛在客制化技術(shù)服務(wù)方面的優(yōu)勢：通過掌握自身處理器的核心技術(shù)，為客戶開發(fā)基于不同操作系統(tǒng)的驅(qū)動和BIOS。

威盛嵌入式非?？春弥袊臄?shù)字標牌、POS機、視頻監(jiān)控、車載電腦、工控、電力、交通、醫(yī)療電子等應(yīng)用領(lǐng)域。

安捷倫工業(yè)測試儀器“橙動中國”

1月14日，安捷倫科技召開主題為“安全便捷橙動中國”的工業(yè)電子測量儀器中國經(jīng)銷商年會，并推出具有優(yōu)秀移動性、高精度和良好經(jīng)濟性的安捷倫工業(yè)電子測量儀器系列產(chǎn)品。同時，安捷倫部分手持式儀器開始使用更醒目的橙色作為外表顏色，以突出體現(xiàn)安捷倫在確保用戶安全方面的不懈努力。這種顏色更鮮明，具有更高的可見度，并且在工業(yè)上通常用于表示“警示色”，可以提醒用戶注意安全。

安捷倫副總裁兼基礎(chǔ)儀器部總經(jīng)理Ee Huei Sin表示：“越來越多的現(xiàn)場工程師和技術(shù)人員希望，測量儀器能夠方便地運輸、安裝和維護。為滿足這些需求。儀器必須具有以下3個關(guān)鍵特性：移動性、精度和經(jīng)濟性。安捷倫工業(yè)電子測量儀器(IET)的設(shè)計初衷是為這些關(guān)鍵領(lǐng)域提供高價值的測試設(shè)備?！弊钚峦瞥龅腢1210系列手持式鉗形表具有高達1000 A的大電流測量能力，能夠測量直徑達2英寸的電纜，進一步保護工程師和技術(shù)人員在高電壓和大電流環(huán)境下工作的安全性，U1240B、U1250B系列數(shù)字萬用表和U1210A鉗形表具有CAT III1000 V、CATIV 600v的安全等級。獲得IEC61010知CSA標準認證，并通過了比這些標準更嚴格的附加高壓測試。