Computer-on-Modules, die alles mitmachen

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Unter noch härteren Bedingungen sind Nutzfahrzeuge im Bergbau unterwegs. Eine Steuerungslösung verwendet hier eine Architektur aus zwei ESMini-Modulen mit Intel Atom E600. Die CPUs sind per Ethernet verbunden und teilen sich die Aufgaben: eine CPU steuert die Fahrzeugfunktionen an, die andere bildet eine Mensch-Maschine-Schnittstelle – Grafikausgabe inklusive. Ergänzend zu den seriellen Anschlüssen hat man hier über ein FPGA auf dem COM-Träger weitere Spezialfunktionen realisiert. Das System ist konduktionsgekühlt und steckt in einem IP67-geschützten, explosionssicheren Kassettengehäuse.

Anwendungen und ihre Anforderungen

Trotz begrenztem Platz enthalten auch PKWs oder Busse immer mehr Elektronik, meist tief in die Fahrzeuge eingebettet. Größe und Kühlung spielen dann entscheidende Rollen, deshalb ist ESMini hier ebenfalls vorteilhaft. Bei Testfahrten überwacht ein Datenlogger Bussysteme und Steuergeräte über CAN, LIN, FlexRay oder MOST. Er zeichnet Daten hochpräzise auf, überträgt sie intern über PCI Express und an einen externen PC via Ethernet. Ähnlich aufgebaut ist ein SCADA-System, das Daten in Bussen und LKWs erfasst und vorverarbeitet. Für ein optimales Flottenmanagement bestimmen die Geräte per GPS die Fahrzeugposition und kommunizieren über UMTS drahtlos mit der Zentrale.

Im Schienenverkehr sind größere Displays sehr gefragt. Sie halten nicht nur die Fahrgäste, sondern auch den Fahrer auf dem Laufenden. Für mehr Sicherheit im U-Bahnbereich sorgt ein Überwachungssystem mit vier Videokameras, die ihre Bilddaten zu einem Panel-PC in der Fahrerkabine übertragen. Der Rechner enthält ein ESMexpress mit Intel Core 2 Duo und einen 15"-TFT-Monitor. Er entspricht der Bahnnorm EN 50155, kommt ohne Lüfter aus, ist wartungsfrei und vandalensicher. MEN implementiert diesen und ähnliche Display-Computer modular mit Computer-on-Modules, optimierten Trägerkarten und dem jeweils passenden Gehäuse, z.B. mit IP54-Schutz. Durch ihre e1-Zulassung sind die Geräte flexibel einsetzbar.

Noch höhere Anforderungen stellen Avionik-Anwendungen, bei denen COM-Module mit in die Luft gehen. In neuen und auch nachgerüsteten Display-Lösungen fürs Cockpit soll ein ESMexpress-Modul mit leistungsfähiger Multicore-CPU zum Einsatz kommen. Der QorIQ von Freescale mit unterschiedlich dimensionierten Prozessoren ist hier die Basis für ein neues, skalierbares Standard-COM-Modul von MEN. Durch den Fokus auf raue Umgebungen und die passende Prozessor-Architektur ist das Modul bestens geeignet für sicherheitskritische Flugzeug-Elektronik.

Ein COM-Modul für verschiedene Trägerkarten

Eine der Stärken der ANSI/VITA 59 ist die Pin-Kompatibilität der Module. Die Verfügbarkeit der Schnittstellen kann zwar von Modul zu Modul variieren, doch sie liegen immer auf den gleichen Pins. Das macht die COMs austauschbar und das System skalierbar. Man kann ein Modul von der Stange wählen, das den aktuellen Anforderungen entspricht, egal ob zur Nachrüstung der Rechenleistung oder für Gerätevarianten. Der Träger bleibt gleich.

Gibt es mehrere Geräte mit verschiedenen Ein-/Ausgabe-Aufgaben, kann man das gleiche COM-Modul auf dedizierte Trägerkarten aufstecken. Für vernetzte Systeme mit kompakten, dezentralen Einheiten, die unterschiedlich konfiguriert sind, stellen kompatible COM-Module eine kostengünstige Baukastenlösung dar. Massenspeicher werden nach Bedarf auf dem Träger bestückt und über USB und SATA angesteuert.

Die Auswahl an verfügbaren Prozessoren reicht vom verlustarmen Intel Atom bis zum Mehrkern-PowerPC, wobei auch dieser vom Quadcore-P3041 bis hin zum P4080 mit acht Kernen und modernster Speicherverwaltung skalierbar ist. Einzige Einschränkung bei ESMexpress: die Verlustleistung darf nicht höher als 35 W sein.

* * Susanne Bornschlegl ... ist Technische Redakteurin bei MEN Mikro Elektronik, Nürnberg.

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