Revision des COM-Standards COM.0 Formfaktor und Pinouts für die Zukunft

Nach fünf Jahren hat die PICMG eine neue Revision des Computer-on-Module-Standards COM.0 freigegeben. Mit der Version COM.0 Rev. 2.0 reagiert sie auf die neuen Funktionen, mit denen Intel, AMD und andere Hersteller ihre neuen Prozessoren bereichern. Mit zwei neuen Pinouts wurden einige Schnittstellen aus dem Design genommen und damit Platz für zukünftige Technik geschaffen.

Anbieter zum Thema

ISH Ingenieursozietät GmbH

E.E.P.D. Electronic Equipment Produktion & Distribution GmbH

congatec GmbH

Kontron Europe GmbH

Neben zwei neuen Pinouts wurde auch die stärkere Rolle von Grafik und Display berücksichtigt. Durch diese Optimierungen ist nun der Weg für kleinere COM-Express-Formfaktoren frei geworden. Trotzdem werden auch die bisherigen Pinout-Typen weiter mit neuen Chipgenerationen verfügbar sein und somit die Skalierbarkeit der bestehenden Applikationen sicherstellen.

In der Spezifikation COM Express COM.0 definiert die PICMG den Standard für Computer-on-Module (COM) als einen bootfähigen Host-Computer in Form einer einzelnen, hochintegrierten Komponente. Die herstellerunabhängige Spezifizierung von Schnittstellen und Formfaktoren für COMs bietet Entwicklern und Lösungsanbietern eine verlässliche Basis bieten, um zukunftsorientierte und langzeitverfügbare Produkte für den Markt zu entwickeln.

In diesem Sinne hat die PICMG mit der neuen Version der COM-Spezifikation erneut ein Zeichen gesetzt: OEMs, die in ihren medizinischen Diagnosegeräten, Industrierobotern, Test- und Messapplikationen, POS- und Kiosk-Systemen, Überwachungskameras oder autonomen Fahrzeugen auf COM-Express-Module setzen, haben eine Lösung für die Zukunft gewählt.

Nahtloser Übergang im COM-Bereich

Wenn sie z.B. auf einen kompakteren Formfaktor umsteigen wollen, dann ermöglicht ihnen COM Express COM.0 Rev.2.0 mit der Spezifikation des Compact-Formfaktors (95 mm x 95 mm) auch hier einen nahtlosen Übergang. Dieser Formfaktor wird von Kontron bereits seit 2006 unter dem Markenzeichen microETXexpress vertrieben.

Die weiteren Neuheiten der COM-Express-Spezifikation Rev. 2 verbergen sich für das Auge unsichtbar in den dedizierten Schnittstellen zum Carrierboard. Diese werden über die Pinouts definiert. Sieben Pinout-Typen und damit zwei mehr als bisher sind in der Rev. 2.0 definiert.

Diese unterteilen sich wiederum in zwei Gruppen, die sich grundsätzlich in der Anzahl der Steckverbinder unterscheiden: Die Pinout-Typen 1 und 10 verfügen über einen einzelnen Steckverbinder mit 220 Pins, den A-B-Connector, der auch auf allen anderen Pin-Typen vorhanden ist. Die Typen 2, 3, 4, 5 sowie der neue Typ 6 haben zusätzlich noch einen zweiten 220-Pin-Stecker, den C-D-Connector, bieten also insgesamt 440 Pins.

Merkmale der Pinout-Typen nach COM.0 Rev. 2.0

Zunächst zum grundlegenden Pinout-Typ 1. Er verfügt über einen 220-Pin-Connector, den A-B-Connector, und bietet bis zu acht USB-2.0-Ports, bis zu vier SATA- oder SAS-Ports und bis zu sechs PCI Express Gen1/Gen2 Lanes. Er unterstützt zwei Dual-24-Bit-LVDS-Kanäle, eine digitale Audio-Schnittstelle (HDA), Gig-Ethernet und acht GPIOs. SPI wird in Rev. 2.0 bei allen Pinout-Typen auf vorher reservierten Pins eingeführt (dazu mehr im Abschnitt Externer BIOS-Boot). Die primäre Eingangsspannung beträgt +12 V und die für Standby beträgt +5 V, wobei einige Lösungen wie z.B. die COM-Express-Module von Kontron variable Eingangsspannungen anbieten.

Pinout-Typ 2 verfügt über alle genannten Funktionen von Typ 1 und erweitert diese über den zweiten 220-Pin-Connector (C-D). Auf dem zweiten Connector bietet Typ 2 eine 32-Bit-PCI-Schnittstelle sowie IDE-Ports um ältere PATA-Geräte wie PATA-HDD und Compact-Flash-Speicherkarten zu unterstützen. Insgesamt stehen 22 PCI Express Lanes (sechs auf dem A-B-Connector, bis 16 auf dem C-D-Connector) zur Verfügung, wobei 16 Lanes auf Connector 2 für PCI Express Graphics (PEG) vorgesehen sind. Die maximale Leistungsaufnahme ist auf 188 W definiert. In der COM-Express-Spezifikation Rev. 2.0 wird die Leistungsaufnahme bei ständig energieeffizienteren Prozessoren auf 137 W angepasst.

In Pinout-Typ 3 wurden im Vergleich zu Typ 2 lediglich die IDE-Pins zugunsten von zusätzlichen Gigabit-Ethernet-Möglichkeiten genutzt; er hat also keine Legacy-Schnittstellen, unterstützt dafür aber nun bis zu drei GigE-Kanäle. Im Pinout-Typ 4 werden im Vergleich zu Typ 2 die für PCI reservierten Pins anders vergeben, hier entsteht Platz für zehn zusätzliche PCIe-Lanes. Diese können als PCIe Lanes 0-15 oder als zweiter PEG Port Lanes 16-31 genutzt werden. Pinout Typ 5 vereinigt die Änderungen aus Typ 3 und Typ 4 gegenüber Typ 2.

Pinout Typ 6 eröffnet die schöne neue Grafikwelt

Um den erweiterten Grafikmöglichkeiten der neuen Prozessorfamilien gerecht zu werden, hat die PICMG den COM-Express-Standard um einen Typ 6 erweitert. Der Pinout-Typ 6 basiert auf dem bisher erfolgreichsten COM Express COM.0 Pinout-Typ, dem Typ 2. So werden die bisherigen PCI-Pins jetzt für die Unterstützung der Digital-Display-Schnittstelle genutzt sowie für zusätzliche PCI-Express-Lanes. Außerdem werden die Pins, welche in Pinout-Typ 2 das IDE-Interface belegen, beim Pinout-Typ 6 für zukünftige Technologien reserviert, die noch in der Entwicklung sind.

Eine dieser Technologien könnte z.B. SuperSpeed-USB sein. Denn die 16 freien Pins bieten ausreichend Leitungen, um vier der bisherigen acht USB-2.0-Ports als USB-3.0-Ports auszuführen, die im Vergleich zu USB 2.0 je ein zusätzliches Adernpaar benötigen.

Unterstützung zusätzlicher Display-Schnittstellen

Im Kern gleich dem Pinout-Typ 2 unterstützt der Pinout-Typ 6 jedoch zusätzliche Display-Schnittstellen. Durch die Unterstützung des PCI Express Graphics Port (PEG) zählen die Grafikoptionen seit jeher zu den besonderen Stärken von COM Express. PEG ist von Intel vorgesehen, um externe Grafikkarten einen schnellen Bus zur Verfügung zu stellen. Heute gilt es aber nicht nur, dem wachsenden Performance-Hunger zu stillen, sondern auch verschiedene Ausgabegeräte direkt zu unterstützen. Und auf diese Anforderungen ist der Pinout-Typ 6 ausgelegt.

Dafür unterstützt er wie alle Pinout-Typen (Ausnahme Typ 10) weiterhin das bekannte Analog-VGA, die Standardschnittstelle für RGB/CRT-Geräte, die in vielen industriellen Applikationen eingesetzt wurde. Aufgrund der analogen Übertragung des Bildsignals ist VGA allerdings für moderne TFT-Displays mit Grafikauflösungen über 1280 × 1024 nur noch bedingt geeignet. Auch LVDS-Displays (Low Voltage Differential Signaling) lassen sich mit allen Pinout-Typen direkt ansteuern.

Dies ist für Anwendungen mit LCD von Bedeutung, die diesen Übertragungsstandard hauptsächlich nutzen. Zu beachten ist hier, dass die dualen 24-Bit-LVDS-Kanäle für ein Display ausgelegt sind. Der zweite Kanal dient lediglich dafür, die wachsenden Datenraten, verursacht durch höhere Auflösung und Frequenz, verarbeiten zu können. Das angeschlossene LVDS-Display definiert dabei, für welche Auflösungen wie viele Kanäle benötigt werden.

(ID:359362)