Jakie są cechy przemysłowych płyt głównych ARM?
Przemysłowe płyty główne ARM charakteryzują się wysoką wydajnością, niskim kosztem i niskim zużyciem energii. Są szeroko stosowane w automatyce przemysłowej, HMI, robotyce, terminalach detalicznych, odtwarzaniu multimediów, stacjach ładowania i innych dziedzinach.
Charakterystyka przemysłowych płyt głównych ARM jest następująca:
1. Wysoka niezawodność i stabilność
W zastosowaniach sterowania przemysłowego stabilna i niezawodna wydajność jest podstawowym wymaganiem, gdzie przemysłowe płyty główne ARM mają wyraźne zalety. Po pierwsze, przemysłowe płyty główne ARM, jako system jednoukładowy-, wymagają do płynnego działania tylko kilku obwodów peryferyjnych. Po drugie, przy niskiej mocy cieplnej eliminują potrzebę stosowania wentylatorów i łagodzą obawy dotyczące wpływu temperatury na wydajność. Mogą pracować nieprzerwanie przez lata. Wreszcie na płycie znajduje się procesor i pamięć, które spełniają rygorystyczne wymagania środowiskowe, takie jak szeroki zakres temperatur i odporność na wibracje.
2. Solidna funkcjonalność
W porównaniu do mikrokontrolerów, przemysłowe płyty główne ARM z łatwością umożliwiają rozbudowę poprzez magistrale. W porównaniu z przemysłowymi płytami głównymi X86, płyty ARM w coraz większym stopniu odpowiadają ich możliwościom,-takim jak obsługa wielu portów COM, portów USB i wyświetlaczy. W zakresie multimediów wideo i transmisji danych dorównują one zasadniczo przemysłowym płytom głównym X86.
Przemysłowe płyty główne ARM
3. Wysoka prędkość przetwarzania
Procesory ARM to mikroprocesory RISC oferujące doskonałą wydajność przetwarzania danych i instrukcji, spełniające większość wymagań dotyczących sterowania przemysłowego i inteligentnych urządzeń końcowych na płycie głównej. Dodatkowo dane na przemysłowych płytach głównych ARM są zazwyczaj przechowywane w pamięci Flash, która wykorzystuje format binarny. Danych zewnętrznych nie można bezpośrednio kopiować z danych wewnętrznych, co zapewnia solidne bezpieczeństwo danych.
4. Krótki cykl rozwoju i duża elastyczność
Cykl rozwoju sprzętu dla przemysłowych płyt głównych-z procesorem ARM trwa zazwyczaj 3 miesiące, co znacznie obniża koszty badań i rozwoju oraz przyspiesza rozwój produktów klientów. Co więcej, przemysłowe płyty główne ARM oferują elastyczne opcje konfiguracji dostosowane do potrzeb użytkownika, takie jak rozmiar pamięci, redukcja sterowników systemowych, redukcja chipów peryferyjnych i ładowanie oprogramowania systemowego. To znacznie obniża koszty klienta, jednocześnie zwiększając ogólną efektywność i wydajność konserwacji systemu.
Różnice między przemysłowymi płytami głównymi a komercyjnymi płytami głównymi
W zależności od przeznaczenia płyty główne można podzielić na przemysłowe i komercyjne. Komercyjne płyty główne są używane głównie w komputerach domowych i biurowych, podczas gdy przemysłowe płyty główne są wdrażane głównie w środowiskach przemysłowych. W rezultacie przemysłowe i komercyjne płyty główne wykazują znaczne różnice konstrukcyjne.
1. Różne cykle życia
Zgodnie z prawem Moore'a komercyjne płyty główne są zwykle aktualizowane po 2 do 3 latach użytkowania. Na komercyjnym rynku płyt głównych priorytetem są następujące wartości docelowe: duża prędkość, doskonała grafika i wydajność w grach oraz niski koszt.
W porównaniu z komputerami komercyjnymi, komputery przemysłowe działają w zupełnie innych scenariuszach użytkowania i służą różnym celom. W zastosowaniach przemysłowych każde urządzenie ma zazwyczaj określone zadania operacyjne i zastosowania. Po zdefiniowaniu aplikacji można określić wymaganą prędkość i możliwości przetwarzania grafiki komputera przemysłowego bez konieczności ciągłych aktualizacji. W porównaniu do szybkości i ceny klienci przemysłowi kładą większy nacisk na-długoterminową stabilną pracę. Przemysłowe płyty główne mają zazwyczaj żywotność od 5 do 8 lat.
2. Różnice w materiałach komponentów elektronicznych
Płyty główne to płytki obwodów drukowanych (PCB), a rdzeń płytek PCB składa się z różnych elementów elektronicznych. Różne cykle serwisowe przemysłowych i komercyjnych płyt głównych prowadzą do wyraźnych kontrastów w doborze komponentów elektronicznych.
W porównaniu do przemysłowych płyt głównych, komercyjne płyty główne mają niższe wymagania dotyczące stabilności produktu i środowiska operacyjnego. W przypadku komponentów wrażliwych na upływ czasu zazwyczaj korzystają z materiałów-klasy komercyjnej. Na przykład popularne kondensatory elektrolityczne są szeroko stosowane w komercyjnych płytach głównych. Służy to dwóm celom: zaspokojeniu potrzeb rynku komercyjnego i obniżeniu kosztów płyt głównych.
Komponenty przemysłowych płyt głównych muszą wytrzymywać szeroki zakres temperatur (-40°C do 80°C), aby zapewnić niezawodną pracę w wymagających środowiskach (długotrwała, ciągła praca, wibracje, kurz, promieniowanie itp.). Ponadto komponenty przemysłowych płyt głównych muszą wytrzymywać wysokie temperatury i wilgotność. Aby sprostać wymaganiom aplikacji, przemysłowe płyty główne wykorzystują wysokiej jakości chipowe kondensatory elektrolityczne, kondensatory tantalowe i kondensatory ceramiczne. Jest to jeden z powodów, dla których przemysłowe płyty główne kosztują więcej niż komercyjne.
3. Różnice w PCB
Komercyjne płyty główne wykorzystują-czterowarstwową konstrukcję PCB. Zazwyczaj płytki drukowane PCB są podzielone na cztery warstwy. Górna i dolna warstwa służą jako warstwy sygnałowe, natomiast dwie środkowe warstwy pełnią rolę płaszczyzn uziemienia i mocy. Płaszczyzny uziemienia i zasilania są umieszczone centralnie. W przemysłowych płytach głównych zastosowano konstrukcje PCB składające się z sześciu lub więcej warstw, specjalnie zaprojektowane w celu zwiększenia odporności płyty na zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) i kompatybilności elektromagnetycznej (EMC), poprawiając w ten sposób ogólną stabilność.
4. Różnice w procesorze
(1) Zużycie energii
Przemysłowe płyty główne zazwyczaj wykorzystują procesory-o niskim poborze mocy, aby wytrzymać trudne warunki panujące w przemysłowych zastosowaniach sterujących.
(2) Projekt obwodu
Przemysłowe płyty główne muszą wytrzymać szeroki zakres temperatur i napięć w zastosowaniach przemysłowych, charakteryzując się szerszą tolerancją napięcia niż płyty komercyjne-zwykle pracujące w zakresie 9–36 V. Wymaga to bardziej precyzyjnego układu obwodów i konstrukcji procesora.
(3) Różna rezystancja EMI
Komercyjne płyty główne przechodzą wyłącznie komercyjne testy EMC, co skutkuje niższą odpornością na zakłócenia elektromagnetyczne. Przemysłowe płyty główne wymagają wysokiej odporności na zakłócenia elektromagnetyczne i muszą przejść pomyślnie testy i certyfikaty EMI, EMC oraz inne testy i certyfikaty.
5. Procesy planowania i testowania produkcji
Przemysłowe płyty główne są często opracowywane do określonych zastosowań i mogą nadawać się tylko do określonych zastosowań. W związku z tym ich zakres zastosowania jest ograniczony, natomiast komercyjne płyty główne kierowane są na rynki ogólnokrajowe i mogą być produkowane w bardzo dużych partiach. Ze względu na wielkość alokacja kosztów planowania produkcji przemysłowych płyt głównych jest znacznie wyższa niż w przypadku komercyjnych płyt głównych. Stanowi to kolejny czynnik przyczyniający się do dysproporcji cenowych pomiędzy płytami głównymi przemysłowymi i komercyjnymi.
Komercyjne płyty główne przechodzą przede wszystkim trzy procesy kontroli: ICT, FUTION i MANU. Zanim przemysłowe płyty główne wejdą do produkcji, muszą przejść wiele rygorystycznych procedur testowych, zazwyczaj od T5 do T7. Poza ICT, FUTION i MANU wymagane są dodatkowe testy temperatury, wibracji, bezpieczeństwa i innych parametrów, aby zapewnić jakość każdej przemysłowej płyty głównej.
6. Inne rozważania
(1) Przemysłowe płyty główne obsługują więcej interfejsów
Mogą jednocześnie obsługiwać PCI, PCIe, Mini PCIe, wiele portów COM, wiele portów USB, wbudowane magistrale GPIO, możliwość podwójnego wyświetlania, interfejsy HDMI, DVI, VGA i LPT. Karty-o pełnej długości można łączyć z płytami montażowymi, aby obsługiwać wiele rozszerzeń ISA, PCI i PCIe.
(2) Przemysłowe płyty główne posiadają funkcje ochronne
Dzięki wyspecjalizowanej konstrukcji przemysłowe płyty główne umożliwiają automatyczne ponowne uruchamianie układu nadzoru i ochronę przed przepięciami w przypadku nietypowych warunków, takich jak wyłączenie systemu. Zapewnia to w pełni wysokie wymagania dotyczące stabilności w trudnych warunkach.