Electrónica embarcada en sistemas de transporte (segunda parte)

En la entrada anterior, vimos las opciones de equipos acabados aptos para montar en sistemas de transporte. En esta segunda entrada, veremos los módulos CPU con los que diseñar nuestro sistema y dejaremos una última entrada para los elementos periféricos de la CPU.

 

Sistemas hardware a medida

 

Cuando decidimos no usar un producto comercial ya acabado, porque no cumple nuestros requisitos de espacio, periféricos, diseño, imagen de marca,… nos debemos plantear cuál es el sistema más adecuado alrededor del que hacer el desarrollo.

 

A la hora de diseñar los sistemas que se embarcarán en los vehículos (camiones, autobuses, trenes, metro, etc.) se deben tener en cuenta diversos aspectos que se desarrollarán en los siguientes puntos:

 

• Unidad de proceso (CPU)
• Sistemas de comunicación
• Sistemas de visualización y audio
• Almacenamiento de datos/sistema operativo
• Sistema operativo
• Seguridad
• Alimentación y conexionado

 

Unidad de proceso (CPU)

 

Este factor de decisión, junto con el sistema operativo, son quizá los dos factores más importantes a la hora de elegir un producto antes de desarrollar nuestro sistema, de ahí, la importancia de contar con productos fiables probados a lo largo de los años, con buenas herramientas de desarrollo, buen soporte técnico, etc.

En este momento se debe considerar el tipo de aplicación que vamos a dar a nuestro sistema, la potencia de la CPU que gobernará el mismo, la cantidad de RAM necesaria para ejecutar nuestra aplicación, los periféricos que vamos a conectar, la posible ampliación en el futuro de nuestro sistema, etc.

En este punto, tendremos que decidir si optamos por ordenadores monoplaca o SBC (Single Board Computer, en inglés) o módulos CPU para insertar en un conector de una placa base desarrollada a nuestra medida cumpliendo un factor de forma estándar o totalmente adaptada a nuestra aplicación.

 

Ordenadores Monoplaca SBC

 

Si optamos por una SBC, encontraremos una gran variedad de factores de forma. El factor de forma de una placa, define no solo el tamaño de la placa, sino también la posición de los conectores de conexión de periféricos. Por ejemplo:

 

Aunque lo habitual en este tipo de factores de forma (en SBCs) es que suelan estar gestionados por procesadores tipo x86 y 64-bits, también existen modelos con procesadores tipo ARM, como por ejemplo, la familia de plazas con factor de forma pico ITX armStone™ de F&S.

 

 

Módulos PC COM (Computer on Modules)

 

Módulos PC con factores de forma estándar desarrollados para CPUs tipo x86 o de 64-bit o tipo ARM, como pueden ser el ETX/XTX, el SMARC, el COM Express®  o el Qseven.

 

 

Estos estándares definen una colección completa de puertos de entrada y salida y de transferencia de datos, como por ejemplo bus ISA, PCI, PCI Express, USB, Ethernet, Audio, interfaces gráficas, SATA, SPI, I2C, bus CAN, etc. que permiten colocar un gran grupo de periféricos para desarrollar las funciones que hemos descrito anteriormente: lectores de tarjetas inteligentes, cámaras IP, pantallas TFT, reproducción de audio, diagnóstico del vehículo, etc.

 

Módulos SOM (System on Module)

 

Una opción más, puede ser la de optar por diseñar nuestra placa base para el uso de unos módulos más pequeños (hasta del tamaño de un circuito integrado), sin un factor de forma estándar definido, pero con diferentes modelos con diversas opciones de CPU tipo ARM (Cortex A5, A7, A9, etc.), memoria RAM y Flash, conectividad, etc. totalmente compatibles entre sí.

Este tipo de módulos están diseñados para integrar sistemas operativos embebidos, de los que hablaremos más adelante como Yocto Linux, Android o Windows Embedded.

En esta familia de módulos SOM, podemos encontrar ejemplos como la familia ConnectCore 6 de Digi, con un tamaño de 50 x 50 mm., y soldable en placa, con un procesador NXP i.MX6, hasta 64 GB de Flash, hasta 2 GB de DDR3, Bluetooth, WiFi 802.11a/b/g/n, …

 

Otros ejemplos de módulos embebidos SOM, pueden ser los siguientes:

 

F&S efus™A9

• 47 x 62 mm.
• CPU NXP i.MX6 @ 1.2 GHz
• Hasta 32 GB de Flash y 2 GB de RAM
• Multitud de puertos de comunicación
• Conectores certificados para automoción

 

 

 

Digi ConnectCore i.MX53 / Wi-i.MX53

• 82 x 50 mm.
• CPU NXP i.MX535/537
• Hasta 8 GB Flash y 2GB DDR2
• Multitud de puertos de comunicación
• Opción de 802.11 a/b/g/n

 

 

Familia F&S PicoCOM

• 50 x 40 mm.
• CPU Atmel ARM926 / NXP i.MX6 / Samsung ARM926 / NXP Vybrid
• Hasta 1GB Flash y 512MB RAM
• Interfaces: 1-2 Ethernet, USB Host/ Device,
  LCD/Touch, CAN, I²C,…
• Opción de sistemas operativos en tiempo real (RTOS) como MQX o FreeRTOS

 

 

 

Alrededor de estas placas CPU, tendremos que añadir según las necesidades, los distintos periféricos. En la siguiente entrada hablaremos de los elementos que rodean a un módulo CPU embebido.