En matière de matériel personnalisé pour systèmes embarqués, les développeurs disposaient traditionnellement de deux options principales : concevoir un ordinateur monocarte (SBC) sur mesure ou utiliser un module informatique (COM) comme base. Si les deux approches présentent des avantages, elles comportent également des inconvénients.

Les cartes SBC personnalisées offrent une solution sans compromis, mais leur conception exige un investissement important en ingénierie. Les cartes COM proposent un processus de développement simplifié, mais peuvent ne pas répondre à certains critères de conception essentiels. Ces compromis engendrent des défis majeurs pour les applications où le délai de mise sur le marché, le coût et la robustesse sont primordiaux.

Pour relever ce défi, le Groupe de normalisation des technologies embarquées (SGET) a introduit une nouvelle spécification appelée Open Standard Module (OSM). OSM apporte les avantages du concept de module de calcul ouvert au format système intégré (SiP).

Cet article explique les principes fondamentaux d'OSM et met en lumière ses avantages uniques. Il montre comment les développeurs tirent parti de cette nouvelle norme pour créer des systèmes embarqués personnalisés, performants et économiques, destinés à des applications telles que l'automatisation industrielle, les transports et l'informatique de périphérie.

Introduction à OSM

“Le terme ” système intégré » désigne l’intégration des composants essentiels d’un système embarqué (processeur, mémoire, stockage et matériel de communication) dans un seul boîtier. Grâce à cette approche, les modules OSM offrent une solution complète et prévalidée pour les systèmes embarqués, simplifiant ainsi la conception et réduisant considérablement les délais et les coûts de développement.

À bien des égards, le format OSM ressemble aux solutions informatiques sur module telles que COM Express et SMARC. Cependant, OSM offre un format plus compact et un boîtier BGA soudable plus robuste. De ce fait, un module OSM s'apparente davantage à un composant qu'à une solution intégrée.

La norme OSM spécifie quatre tailles avec des brochages rétrocompatibles. Le tableau suivant présente un aperçu de chaque taille :

	Dimensions	Classe de processeur	Brochage
Taille zéro d'OSM	30 x 15 mm	Classe microcontrôleur	120 broches : Interfaces essentielles telles que I2C, SPI, UART et GPIO
Taille S	30 x 30 mm	Du microcontrôleur aux processeurs d'application bas de gamme	230 broches : Ajoute des interfaces telles que USB, I2S, CAN, SDIO et un seul port Ethernet
Taille M OSM	30 x 45 mm	Processeurs d'application de milieu de gamme	320 broches : Ajoute la prise en charge des interfaces LVDS, CSI et DSI ; plusieurs ports Ethernet et PCIe
Taille L OSM	45 x 45 mm	Processeurs d'application de milieu de gamme, notamment x86 et Arm	662 broches : Ajoute la prise en charge du SATA, des lignes PCIe supplémentaires et davantage d’interfaces d’affichage telles que eDP et HDMI.

Les modules OSM de taille L sont particulièrement adaptés aux applications embarquées exigeantes qui requièrent des performances de traitement, une connectivité et une flexibilité importantes. Par exemple, OSM-IMX93 Il s'agit d'un module de taille L offrant des capacités impressionnantes en IA et en graphisme dans un format basse consommation. Il propose :

• NXP^® Processeur i.MX série 93 avec architecture double cœur Arm Cortex-A55 et un cœur Arm Cortex-M33, ainsi qu'un processeur neuronal microNPU Arm Ethos™-U65 intégré (NPU)
• Jusqu'à 2 Go de mémoire LPDDR4L et 128 Go de stockage eMMC
• Graphiques intégrés avec interfaces LVDS et DSI
• Interfaces double GbE (dont une compatible TSN), I²S, CAN et USB 

Des modules comme ceux-ci peuvent facilement prendre en charge des tâches exigeantes telles que la robotique, les véhicules autonomes, les systèmes aérospatiaux et de défense, les interfaces homme-machine industrielles et les appareils IoT destinés aux consommateurs.

Il est important de noter que la nature ouverte des OSM favorise un vaste écosystème. Des modules compatibles sont disponibles auprès de plusieurs fournisseurs, ce qui contribue à atténuer le risque de rupture de la chaîne d'approvisionnement et à garantir un cycle de vie plus long pour les produits.

De plus, les modules OSM sont compatibles avec toutes les architectures de processeurs dont l'encombrement est limité. Les développeurs ont ainsi accès aux solutions Arm, RISC-V et x86 de Rockchip, NXP, Texas Instruments, Intel, MediaTek, Qualcomm et bien d'autres, ce qui leur offre un choix et une flexibilité accrus dans leurs conceptions.

Cartes SBC personnalisées vs. OSM

Si la flexibilité de conception était le seul critère important, les cartes SBC personnalisées seraient imbattables. Cependant, d'autres facteurs entrent en jeu. Le développement d'une carte SBC personnalisée représente un effort d'ingénierie considérable, notamment en matière d'intégrité du signal et de gestion thermique. Le développement logiciel peut également s'avérer complexe, car les développeurs partent souvent de zéro.

De plus, les cartes SBC personnalisées doivent subir des tests de qualification rigoureux afin de garantir leur conformité aux normes de fiabilité et environnementales requises pour l'application visée. Ces tests peuvent être longs et coûteux, allongeant ainsi le cycle de développement et augmentant les coûts.

À l'inverse, les modules OSM offrent une approche simplifiée et économique. Grâce à leur format pré-validé, ils prennent en charge les aspects les plus complexes de la conception de circuits. La conception logicielle est également simplifiée, car les développeurs disposent d'un point de départ standardisé.

Les modules OSM offrent également plusieurs avantages en termes de flexibilité et d'évolutivité. La standardisation du brochage et des interfaces permet aux développeurs de passer facilement d'un fournisseur OSM à un autre ou d'adopter des modules plus récents au gré des évolutions technologiques, sans nécessiter de modifications importantes de la conception de la carte porteuse. Cette modularité favorise une conception plus pérenne et contribue à protéger l'investissement initial dans le matériel personnalisé.

OSM vs. COMs

À l'instar d'OSM, les modules COM offrent également des modules de calcul prévalidés et standardisés. De ce fait, les modules COM et OSM présentent des avantages similaires. Toutefois, les modules COM traditionnels ne conviennent pas à certaines applications embarquées.

La fiabilité et la robustesse sont des points essentiels pour les modules COM, qui se fixent à la carte porteuse via un connecteur pouvant constituer un point de défaillance. Les modules OSM offrent un avantage considérable par rapport aux modules COM à cet égard, grâce à leur boîtier BGA soudable. En supprimant le besoin d'un connecteur entre le module et la carte porteuse, les modules OSM offrent une résistance supérieure aux vibrations et aux contraintes mécaniques.

Les modules COM sont également trop volumineux pour certaines applications — un autre problème que résout la norme OSM. Alors que les modules COM Express ne peuvent pas descendre en dessous de 55 x 84 mm, par exemple, les modules OSM ne dépassent pas 45 x 45 mm. En d’autres termes, les petits modules COM ont généralement la taille d’une carte de crédit, tandis que les modules OSM sont plus proches de la taille d’un timbre-poste.

La conception compacte et soudable des modules OSM les rend particulièrement adaptés à l'assemblage automatisé. En effet, ils peuvent être livrés en bobines ou en plateaux, éliminant ainsi tout besoin de placement manuel. Cette conception optimisée pour la production permet aux modules OSM d'offrir une meilleure rentabilité que les systèmes traditionnels à base de composants COM, notamment pour les applications à grand volume.

Un autre avantage des modules OSM réside dans leur compatibilité multi-architecture. Alors que les standards COM sont généralement conçus pour une architecture de processeur unique, les modules OSM sont indépendants de toute architecture. Bien que les modules OSM ciblent principalement les applications à faibles performances, ils acceptent une alimentation jusqu'à 42,5 W, ce qui leur permet de prendre en charge les plateformes x86 et d'autres processeurs haut de gamme.

Ajouter de la valeur à la conception de vos systèmes embarqués

Malgré tous les avantages qu'offre OSM, la conception et le développement d'un système embarqué sur mesure peuvent s'avérer complexes et chronophages. En collaborant avec un fournisseur de solutions OSM expérimenté comme ADLINK, vous pouvez optimiser votre processus de développement, réduire les délais de mise sur le marché et vous concentrer sur vos compétences clés et les exigences spécifiques de votre application.

Une solution possible consiste à utiliser une solution pré-conçue au niveau de la carte, basée sur la spécification OSM. Cette approche réduit les coûts de développement initiaux et accélère la mise sur le marché, tout en conservant la possibilité d'opter pour une conception OSM personnalisée pour les produits futurs.

Lorsque viendra le moment de concevoir une solution sur mesure, les services de conception de cartes porteuses d'ADLINK vous aideront à créer une solution évolutive qui optimise les performances tout en minimisant les coûts de développement. De plus, un partenariat avec ADLINK vous donnera accès à un support de fabrication, à des services d'intégration logicielle/micrologicielle et à de nombreux autres services d'assistance.

Enfin, ADLINK propose une gamme complète de produits répondant à un large éventail d'exigences applicatives. Celle-ci comprend une gamme complète de modules Q7, SMARC et autres modules COM, des cartes SBC prêtes à l'emploi et diverses solutions IoT et de périphérie pré-intégrées. Notre engagement envers les feuilles de route technologiques et notre capacité à fournir des solutions robustes pour une grande variété d'applications font de nous un partenaire de confiance pour les développeurs de solutions matérielles embarquées.

Conclusion

Pour le choix des composants matériels personnalisés destinés aux systèmes embarqués, les développeurs disposent aujourd'hui d'un choix plus vaste que jamais, chaque solution présentant ses propres avantages. OSM offre notamment un format SIP, une conception robuste soudable, un format compact et la compatibilité avec les machines de placement de composants, autant d'atouts qui en font un excellent choix pour de nombreuses applications.

Les développeurs peuvent bénéficier de ces avantages et bien plus encore en collaborant avec ADLINK pour obtenir des solutions complètes et évolutives pré-conçues au niveau carte et des cartes porteuses personnalisées basées sur la spécification OSM. Ils pourront ainsi réduire leurs coûts de développement, accélérer la mise sur le marché et maximiser leur retour sur investissement. Pour commencer, consultez notre informations sur le produit ou demander un consultation.