Jste zde

EPIC - nová platforma jednodeskových průmyslových počítačů

Antonín Vojáček, 7. Červenec 2006 - 20:00
V roce 2004 byl definována nová platforma jednodeskových průmyslových embedded počítačů, označená jako EPIC. Vestavné průmyslové deskové počítače (embedded PC) založené na platformě EPIC jsou o sice něco větší než desky PC/104, ale již obsahují veškeré komun. rozhraní (LPT, COM, Ethernet, PS/2 atd.) včetně slotu pro rozšiřující karty PC/104 a video rozhraní.

Zhruba před rokem jsem napsal článek o jednoduchém průmyslovém PC firmy Octagon Systems Comporation, označená jako Micro PC, které bylo možné na výstavě Amper 2005 bylo možné na stánku firmy INTRAX . V nabídce zmíněné americké firmy však jsou i další deskové platformy vestavných průmyslových počítačů, označované jako Embedded PC. Mezi nejmodernější platformy patří EPIC. Ten byl v celku definován až v roce 2004 a spojuje v sobě modularitu platformy karet PC/104 a univerzálnost systémem "vše potřebné na jedné desce" běžná pro platformu EBX. Jednodeskové počítače EPIC se obvykle vyznačují nízkopříkonovým a však výkonným procesorem a všemi dnes obvyklými periferiemi pro vzájemnou komunikaci s ostatními PC a snímači, pro ovládání uživatelem, i rozhraními pro zobrazení dat na displej a jejich uložení na zálohovací a přenosná média. Zmínit lze například Ethernet, EIDE, LPT, USB, floppy, video rozhraní a CPU s OS DOS, Windows nebo Linux. Odolnost zase dokládá schopnost pracovat v rozsahu teplot -40°C až 85°C nebo vydržet nárazový šok/vibrace až 40g/5g.

Struktura jednodeskových systémů EPIC

Jak již bylo řečeno výše, platforma označená zkratkou EPIC z názvu Embedded Platform for Industrial Computing, je relativně nový standard v oblasti jednodeskových průmyslových počítačů SBC (Single Board Computer). Jak je vidět na následujícím obrázku, má definované kompaktní rozměry 115 mm x 165 mm, které jsou na rozhraní standardů PC/104 a EBX. Pro zpětnou kompatibilitu i možnost dalšího rozšíření, EPIC podporuje jak celosvětově velmi rozšířenou platformu PC/104 a PC/104-Plus, tak i nové vysokorychlostní propojovací standardy typu PCI Express nebo ExpressCard.

Porovnání rozměrů používaných platforem průmyslových deskových PC

Právě z důvodu zpětné kompatibility s PC/104 má EPIC i definované oblasti (Zones), kde se které součásti a bloky mají nalézat - viz následující obrázek. Napájecí obvody a procesor CPU s periferiemi mají definované přesnou pozici po zajištění potřebného chlazení a eliminaci vlivu rušení, stejně jako oblasti vhodné pro umístění konektorů (např. několik Ethernet portů, 4 nebo i více seriových portů, víceúčelové I/O piny, video rozhraní a další i specifické rozhraní typu IEEE 1394 Firewire™. Prakticky celá pravá část je pak vyhrazena povinnému PC/104 rozhraní, přičemž prostor pod ním lze libovolně využít, a však jsou zde limitované výšky součástek a možnosti chlazení.


 

Definování rozměrů platformy EPIC a oblastí funkčních bloků deskového počítače (detail = kliknutí na obrázek)

Druhy EPIC v nabídce firmy Octagon

Jednodeskové průmyslové počítače platformy EPIC jsou v nabídce firmy Octagon dostupné s následujícími procesory:

 

EPIC XE-700

Tato deska využívá nízkopříkonový procesor typu x86 5.generace s volitelným taktováním 66/133 MHz, který je vhodný pro OS DOS nebo Linux v textovém režimu s jádrem 2.6. Lze však případně použít i OS Windows CE.net nebo Real-Time QNX Momentics. Operační systémy, ve formě dodatečných kitů, společně s kabely a mnoha jinými doplňky se dodávají v rámci tzv. OS Embedder kits. BIOS podporuje klasické INT (Interrupt) rutiny, přičemž obsahuje i INT17, který umožňuje snadno přistupovat do EEPROM a RTC a řídit watchdog.

Další vlastnosti:

  • Procesor: 32bitový STPC Atlas CPU, 5th generation x86 (plně kompatibilní s Intel), 66/133 MHz
  • Integrovaná paměť: 64 MB SDRAM, 64 KB Flash, 1024 slov v EEPROM
  • Komunikační porty a rozhraní: 2xplný RS-232, 2xRS-232/422/485, LPT (ECP & EPP], EIDE (HDD,CD-ROM, CF), Floppy, Ethernet 10/100Base -T, 2xUSB 1.1, PC/104 (16–bit ISA Bus), PC/104 Plus (32bit. PCI Bus), Digital I/O
  • HMI : standardní PS/2 port pro klávesnici a myš, speaker, XVGA video pro CRT & ploché TFT displeje (až 1280x1024 bodů)
  • BIOS: Phoenix
  • Napájení: 5 V DC, max. 1,5 A
  • Další: watchdog, RTC (Real-Time Clock)

EPIC XE-800

Tyto SBC využívají moderní procesor AMD Geode GX1, který je kompatibilní s Pentium II a se také využívá pro kapesní počítače. Jako operační systém lze opět použít Windows CE.NET, Linux (zde už i s grafickým rozhraním), Real- Time QNX, případně DOS 7.1. BIOS podporuje klasické INT (Interrupt) rutiny, přičemž obsahuje i INT17, který umožňuje snadno přistupovat do EEPROM a RTC a řídit watchdog. Na IDE a EIDE rozhraní lze připojit různá zařízení pro čtení a záznam dat jako jsou CD a DVD mechaniky, harddisky (HDD), flash paměti. Jak zdrojový nosič pro zvolený operační systém se využívá Compact Flash karta připojená přes čtečku na IDE rozhraní.

Další vlastnosti:

  • Procesor: AMD Geode GX1 CPU s chipsetem CS5530A, 300 MHz, MMX
  • Integrovaná paměť: 512 MB SDRAM SO-DIMM, 1024 slov v EEPROM
  • Komunikační porty a rozhraní: 2xRS-232/422/485 (COM1 a COM2) , 6x USB (4x 2.0 a 2x 1.1), IDE (Compact Flash I&II), EIDE (CD-ROM, HDD, CF), 48x opticky izolované digitální I/O, PC/104 (16–bit ISA Bus), PC/104 Plus (32bit. PCI Bus)
  • HMI : standardní PS/2 port pro klávesnici a myš, speaker, XVGA video pro CRT & ploché TFT displeje (až 1280x1024 bodů)
  • Napájení: 5 V DC, max. 1,5 A
  • Další: watchdog (časování 2 ms až 128 s), DMA, RTC (Real-Time Clock)

 

 

EPIC XE-900

Poslední řada jednodeskových počítaču EPIC je nabízena ve třech provedeních s různým taktováním použitého nízkopříkonového procesoru VIA EDEN ESP. Volit lze z frekvencí 400 MHz, 733 MHz nebo 1 GHz. Zatímco nejnižší taktování umožňuje použít počítač v teplotním rozsahu –40° až +85 °C, při frekvenci 1 GHz je již nutné procesor chladit proudícím vzduchem, tj. větrákem, a i přesto je teplotní rozsah nižší (–40° až +70 °C). Procesoru navíc "pomáhají" dva chipy VIA VT8606 a VIAVT82C686B pracující jako komunikační mosty - viz níže blokové schéma.

Další vlastnosti:

  • Procesor: 32bitový VIA EDEN ESP low–power CPU, verze: 400 MHz, 733 MHz nebo 1 GHz, mosty VIA VT8606 a VIAVT82C686B
  • Integrovaná paměť: 512 MB SDRAM SO-DIMM, 1024 slov v EEPROM
  • Komunikační porty a rozhraní: 4x RS-232, 2xRS-422/485/TTL, LPT (IEEE1284 EPP a ECP módy), 2x USB 1.1 (podpora USB HDD, USB Flash), IDE (Compact Flash I&II), EIDE/ATA-4 (CD-ROM, CF, EIDE zařízení), 24x opticky izolované digitální I/O, PC/104–Plus (32bit. PCI Bus)
  • HMI: standardní PS/2 a USB port pro klávesnici a myš, video pro CRT (až 1920 x 1440 x 24 bodů) & ploché TFT displeje (až 1600 x 1200 bodů)
  • Napájení: 5V DC, max. 3.5 A
  • Další: watchdog (časování 1, 10 nebo 60 s), DMA, RTC (Real-Time Clock), ACPI 2.0 a PCI power
    management

Operační systémy a programování

Firma Octagon Systems přímo nabízí operační systémy vhodné pro konkrétní SBC v podobě tzv. OS Embedder Kits, které obsahují vše potřebné k úspěšnému nahrání a zprovoznění daného OS na dané desce. Součástí jsou i tištěné manuály, CD-ROMy, potřebné kabely nebo přídavná paměťová média.

Pro v tomto článku uváděné jednodeskové počítače na platformě EPIC je sortiment OS následující:

  • Linux OS Embedder - je založen na optimalizovaném kernelu verze 2.6, celý kit obsahuje open source code, GPL licence, sadu potřebných driverů, Extended 3 File System (EXT3), podporu bezdrátové i síťové komunikace. Vhodný je pro stabilní řídící programy psané v programovacím jazyku C.
  • Windows OS Embedder - pro systém MicroPC hlavně Windows CE.net (v budoucnu i Windows XP Embedded), podpora bezdrátových technologií, grafiky, síťová komunikace, sada potřebných driverů, Windows API
  • QXN OS Embedder - QNX Momentics, deterministický, odolný a stabilní operační systém optimalizovaný pro real-time aplikace a zpracování signálů, součástí je potřebná sada driverů.
  • DOS OS Embedder - DOS 7.1 (ROM-DOS Datalight licence) , součástí všech karet jako firmware uložený v ROM chipu, je tedy v ceně každé CPU karty. Používání na Octagon CPU kartách není vázáno žádnou licencí. Vhodný pro rychlé řídící a zpracovávající aplikace programované převážně v programovacím jazyku C. Samozřejmostí je plná podpora INT přerušení jako v PC.

Příklady použití

Využití je téměř neomezené. Systém sestavený ze zde uváděných jednodeskových počítačů případně rozšířených o PC/104 karty je možné použít jak přímo v průmyslu továren a výrobních hal, tak i v laboratorních podmínkách nebo jako součástí rozvaděče, například v podobě MaR topných systémů ve výměníkové stanici. Teplotní a vibrační odolnost MicroPC je tomu přizpůsobená. Z tohoto důvodu jsou na SBC použity sice méně výkonné, ale odolnější procesory z pohledu elektromagnetického rušení a teploty (například nevyžadují větrák ani jiné nadstandardní chlazení).

Závěr

O více informací, včetně cen, mohou zájemci požádat pražskou firmu INTRAX - Řízení průmyslových procesů prostřednictvím emailu intrax@intrax.cz. Tato firma distribuuje komponenty firmy Octagon Systems do České republiky. Další informace v podobě pdf datasheetů a webových stránek lze získat na dobře provedených stránkách výrobce firmy Octagon Systems Comporation (viz DOWNLOAD & Odkazy).

Antonín Vojáček
vojacek@ hwg.cz

DOWNLOAD & Odkazy

Hodnocení článku: