工程師說(shuō) | 自制硬件還是外購(gòu)SOM和SBC系統(tǒng)方案？如何選擇才能加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期

Frank Urbe，Senior Manager, SST EMEA

使用模組系統(tǒng)（SOM）或單板計(jì)算機(jī)（SBC）的主要好處是可以充分利用您有限的研發(fā)資源，基于現(xiàn)成的SOM和SBC搭建快速響應(yīng)的解決方案。詳細(xì)了解即用型SOM和SBC的優(yōu)勢(shì)，以了解這些優(yōu)勢(shì)如何幫助您加快開(kāi)發(fā)周期。

近年來(lái)，自制或外購(gòu)、快速上市、可擴(kuò)展性和成本優(yōu)化等術(shù)語(yǔ)是客戶(hù)經(jīng)常探討的話(huà)題。客戶(hù)在提及這些詞匯時(shí)，通常是在談?wù)摶蚩紤]“計(jì)算機(jī)模塊的購(gòu)買(mǎi)方案”。在深入了解這些詳細(xì)信息之前，我們可以先了解一些定義

定義

單板計(jì)算機(jī)（Single Board Computer，SBC）是構(gòu)建在單個(gè)印刷電路板上的完整計(jì)算機(jī)，包含時(shí)鐘、微處理器、RAM、閃存、以太網(wǎng)和I/O控制器。

模組計(jì)算機(jī)（Computer-On-Module，COM）又稱(chēng)“模組系統(tǒng)”（System-On-Module，SOM），通常沒(méi)有可以直接連接外圍設(shè)備的I/O插座。必須將它們插入主板（通常稱(chēng)為擴(kuò)展板或基板）中，才能形成連接外部的I/O路徑。

使用SBS或SOM這種方式非常普遍，因?yàn)檫@樣可以讓終端客戶(hù)（例如，POS、工廠自動(dòng)化、醫(yī)療）專(zhuān)注于發(fā)揮自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力，例如：

● 定制專(zhuān)門(mén)的I/O的基板

●?設(shè)計(jì)擴(kuò)展卡（例如，基板上M.2外形尺寸）

●?優(yōu)化個(gè)性化應(yīng)用軟件

外形尺寸

說(shuō)起來(lái)容易，但是決定成敗的往往是細(xì)節(jié)。雖然SBC由應(yīng)用程序本身驅(qū)動(dòng)，但客戶(hù)會(huì)根據(jù)所選配件SOM的要求制定解決方案，而SOM在幾種情況下其外形會(huì)有所不同。本節(jié)將簡(jiǎn)要介紹一些縮略詞和主要外形尺寸。

主要的外形尺寸由SGET定義。SGET主要關(guān)注的是Arm架構(gòu)，因此我們正在仔細(xì)研究SGET的舉措。

SGET（嵌入式技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化組織）

嵌入式技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化組織（簡(jiǎn)稱(chēng)SGET）是一個(gè)由公司和組織組成的國(guó)際非營(yíng)利性協(xié)會(huì)，旨在共同開(kāi)發(fā)嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)的獨(dú)立規(guī)范。SGET e.V.是根據(jù)德國(guó)法律成立的注冊(cè)技術(shù)、科學(xué)和教育協(xié)會(huì)。其目的是提供一個(gè)平臺(tái)來(lái)定義和推廣嵌入式技術(shù)的行業(yè)公開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)。

SGET目標(biāo)：

●?提供一個(gè)平臺(tái)，推廣低成本、高性能嵌入式技術(shù)的行業(yè)規(guī)范

●?真正面向全球，而不僅限于歐洲

●?定義市場(chǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，擯棄官僚主義

●?所有規(guī)范均可無(wú)限制地免費(fèi)訪(fǎng)問(wèn)和下載

●?覆蓋面廣的開(kāi)放型組織

●?嵌入式技術(shù)（硬件、軟件、系統(tǒng)、接口、機(jī)制等）的獨(dú)立規(guī)范/工作組

從2021年起，瑞薩電子一直是SGET e.V.的成員。很重要的一點(diǎn)是，瑞薩電子和SGET共享我們?cè)?a class="article-link" target="_blank" href="/article/503831.html">MPU設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)以及如何從現(xiàn)場(chǎng)獲得所需反饋意見(jiàn)的經(jīng)驗(yàn)。

SGET成員https://sget.org/about-sget/members/

SGET行業(yè)公開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)?https://sget.org/standards/

SMARC“智能移動(dòng)架構(gòu)”

SMARC?（“智能移動(dòng)架構(gòu)”）是一款多功能小型計(jì)算機(jī)模塊，適用于需要低功耗、低成本和高性能的應(yīng)用場(chǎng)景。

該模塊使用的Arm SOC通常與許多常用設(shè)備（如平板電腦和智能手機(jī)）中使用的Arm SOC相似或者相同。

該模塊目前有兩種尺寸：

82mm×50mm和82mm×80mm。

●?模塊PCB有14個(gè)金手指引腳，引腳間距為0.5mm，采用可插拔的連接器接口

●?第三種規(guī)格也正在討論中

最新的規(guī)格是2.1，且目前SGET正在開(kāi)發(fā)一種更小的新外形尺寸。

圖1：對(duì)比全尺寸和半尺寸SMARC模塊

OSM（Open Standard Modules?）

Open Standard Modules?的全部理念都是為小尺寸、低成本嵌入式計(jì)算機(jī)模塊創(chuàng)建一套面向未來(lái)的多元化

全新標(biāo)準(zhǔn)，使其具備以下關(guān)鍵特征：

●?焊接、組裝和測(cè)試過(guò)程中的工作完全可由機(jī)器處理

●?具備各種可能的PCB封裝形式，可直接焊接，無(wú)需連接器

●?預(yù)定義的軟接口和硬件接口

●?軟硬件開(kāi)放源碼

Open Standard Module?（OSM）規(guī)格可用于為最流行的MCU32、Arm甚至X86架構(gòu)的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和分布式嵌入式模塊。面對(duì)越來(lái)越豐富的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，該標(biāo)準(zhǔn)有助于客戶(hù)利用模塊化嵌入式計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，滿(mǎn)足其在成本、空間和接口方面越來(lái)越高的要求。該標(biāo)準(zhǔn)還支持不同的外形尺寸（例如SMARC和專(zhuān)屬外形尺寸），并幫助開(kāi)發(fā)人員輕松擴(kuò)展其開(kāi)發(fā)規(guī)模。

圖2：基于OSM標(biāo)準(zhǔn)的外形尺寸變化

專(zhuān)屬外形尺寸

客戶(hù)所用的大多數(shù)模塊仍然采用專(zhuān)屬的外形尺寸。甚至OEM客戶(hù)也在自己開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)計(jì)算機(jī)模塊，目的是將硬件處理單元與應(yīng)用程序分開(kāi)，并將開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)分成兩個(gè)不同的工作組。專(zhuān)屬解決方案可讓客戶(hù)更加專(zhuān)注于專(zhuān)用的SOC但不錯(cuò)失SOC的任何功能，或者專(zhuān)注于產(chǎn)品特性，通過(guò)應(yīng)用或聚焦一個(gè)主要功能特點(diǎn)是常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)手段，比如縮小尺寸）。

為客戶(hù)帶來(lái)的好處

使用SOM或SBC的主要好處是不依賴(lài)于客戶(hù)自身現(xiàn)有的資源和專(zhuān)有知識(shí)?？蛻?hù)采購(gòu)SOM或SBC時(shí)，不需要具備MPU設(shè)計(jì)知識(shí)，因?yàn)樵撊蝿?wù)已經(jīng)外包給MPU專(zhuān)家?？焖倩ミB、高速信號(hào)連接和配套芯片選型方面的難題迎刃而解。

瑞薩電子提供兩項(xiàng)合作伙伴計(jì)劃來(lái)支持您的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)?！癛Z合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)計(jì)劃”提供基于RZ MPU的即用型合作伙伴解決方案，助力您加快電路板的開(kāi)發(fā)。另一方面，“首選合作伙伴計(jì)劃”是一個(gè)圍繞硬件打造的合作伙伴計(jì)劃：由我們的合作伙伴提供基于瑞薩RZ系列MPU以及瑞薩模擬器件、傳感器和連接技術(shù)的即用型硬件解決方案（包括BSP）。借助這兩項(xiàng)合作伙伴計(jì)劃，客戶(hù)就可以減少在硬件方面的工作，將更多精力放在“如何讓產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)差異化”上面。兩項(xiàng)合作伙伴計(jì)劃都可以面向消費(fèi)解決方案以及各種工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景（包括醫(yī)療設(shè)備在內(nèi)）提供解決方案和硬件。