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凭借ESMexpress标准MEN Mikro Elektronik填补了工业嵌入式应用中恶劣环境条件和安全关键要求下系统对模块市场的空白。与PICMG管理的COM Express标准不同,ESMexpress目前准备由VITA根据ANSI进行标准化。官方名称为ANSI-VITA 59,RSE Rugged System-On-Module Express。

应用领域

System-On-Modules(SOM)或Computer-On-Models(COM)是插件模块上的完整计算机。通过在单个载体板上配置I/O,可以根据应用程序定制功能,从而节省成本和上市时间。

ESMexpress标准是为需要高强度电子设备的应用而开发的,即使在恶劣的环境条件下也能确保安全可靠的运行。这尤其适用于铁路和航空电子应用,部分适用于工业自动化和医疗工程以及一般的移动应用。

技术方面

因此,在ESMexpress的开发过程中,主要关注的是无风扇冷却概念,该概念为高达35瓦特的功耗以及支持传导和对流冷却而准备。为了实现这一点,填充的PCB被安装到一个框架中,并完全封闭在一个铝制外壳中。外壳和PCB之间的螺纹接头产生的高压支持组件的热连接。

如果各个ESMexpress模块的功耗需要额外的冷却措施,则外壳要么连接到外部散热系统(传导),要么与散热用散热器结合(对流)。同时,外壳确保了电子部件的最佳EMC保护。

另一个重要点是抗冲击和振动。为此,使用八个螺钉将模块固定在载波板上,使用了一个连接器,该连接器用于MIL和铁路应用,并支持高达8 GHz的差分信号。机械坚固的连接器堆叠高度为5 mm,最小公差为+/-0.3 mm,配备固定分配的电源触点,并规定工作温度为-55°C至+125°C。

电信号分布在两个120针的连接器上,并且仅为现代串行总线定义。对于PCI Express,有四个单通道端口(4×1)和一个端口,可以配置为1×16、1×8、2×4或2×1。

此外,还有三个千兆以太网(也称为10-Gigabit)、八个USB、三个SATA、SDVO、LVDS、HD Audio、几个公用信号和一个12V电源。为了保证ESMexpress模块的互换性,在不允许选项的情况下,引脚分配是固定的。

关于处理器架构,只要不超过35W的最大功耗,ESMexpress就完全开放。当然,所有的Intel平台都可以使用,比如以Intel Atom开始的新UMPC系列,或者带有移动芯片组的Intel Core架构,例如带有965GME的Core 2 Duo。PowerPC-CPU也非常适合,例如飞思卡尔PowerQUICC-III系列的MPC8548。

商业方面

为了实现ESMexpress模块的诱人价格,机架或散热器等机械部件已尽可能标准化,并将作为标准产品在市场上销售。独立于模块的功能和应用领域,模块也可以在没有外壳的情况下使用。

通过100%SMD模块的全自动化生产,可以实现电子部件的成本节约。根据模块功能,可以省略两个120针连接器中的一个。此外,为了节省成本,偶尔需要通过FPGA中的IP核连接额外的单个I/O也被转移到了载波板上。

作为ANSI标准,ESMexpress提供了更多的优势,例如,由于开发时间更短或关键应用中停产组件的易更换性,成本降低,所需的长期可用性为15年以上。

最后,无论不同的概念如何,ESMexpress都与COM Express兼容。通过一个符合COM.0 Basic Form Factor Type 2并适应机械和插脚的适配器板,ESMexpress模块可以在COM Express承载板上使用。反之亦然,可以为COM Express和ESMexpress模块准备承载板。