嵌入式板卡的應用熱點及技術挑戰

王 瑩

應用熱點

嵌入式計算機目前應用的領域多為對計算機有特殊要求的領域，如對溫度、濕度、震動、沖擊、尺寸大小等有特殊要求，這些領域包括工業自動化、工業控制、交通、醫療、通信以及航空航天、國防等領域。隨著國家綠色能源的大力推廣，諸多城市地鐵項目的獲準，嵌入式計算機在風力發電、軌道交通等相關應用領域的應用成為矚目的熱點。

技術挑戰總覽

這些熱點應用對嵌入式板卡提出了許多技術挑戰。

凌華科技指出，通常，嵌入式產品在生命周期以及業務驅動方面需做優化的處理，為此在嵌入式產品設計時應考慮如下因素：

·可靠性和穩定性：無風扇、低功耗以及冗余的設計將被整合在嵌入式產品的設計中，以減少外界環境和內部環境對系統的影響；

·寬溫及軍用寬溫級：通常在軍工、交通等領域對嵌入式產品的寬溫范圍有嚴苛的要求，為此，產品必須在設計之初就要考慮這些需求，并貫穿到整個設計及制造、驗證、檢驗等環節中：

·緊湊尺寸及輕便設計：軍工以及一些關鍵性任務應用、便攜式設備和車載設備對嵌入式系統的尺寸以及重量都會有嚴格的要求；

·系統整合性能及軟件服務支持：嵌入式BIOS和操作系統的支持將針對不同的應用有不同的支持，具有競爭力的嵌入式產品供應商通常在系統整合和軟件支持方面具備豐富的經驗和強大的技術能力，以滿足應用需求：

·電源管理功能：超低功耗設計可以滿足電源的長時間工作，以減少系統對電能的過度依賴；

·無縫升級：從成本效率及系統互用性上考慮，嵌入式系統產品需要在升級時，只需更換部分組件或計算系統目阿完成整個升級工作；

·性能功耗比：在單位能耗下能夠提供更強的性能輸出。

寬溫值得重視

具體來說，每家企業都有自己的核心產品策略和特色，例如，磐儀(ARBOR)科技圍繞寬溫下功夫，并實現了可靠性和穩定性。據磐儀企劃部曹經理介紹，之所以選擇寬溫為突破點，是由于中國地域遼闊、全球氣候又在急劇惡化，導致南、北地區，冬、夏季節溫差明顯加大，給嵌入式產品在這些領域中的應用帶來更加苛嚴的考驗。特別是野外電力控制、鐵路南北運行線路中的車載設備，需耍具備更加寬幅的高低溫耐受能力。

因此，磐儀計劃于近期對其全線產品做一次規格調整：將常溫產品的工作溫度從原來的0℃-60℃調整為，20℃-+70℃：寬溫規格調整為-40℃—+85℃。

但是，磐儀的寬溫產品與某些廠商的篩選式寬溫產品有著根本性的不同。篩選式寬溫產品本身還是常溫規格的產品。是對常溫規格的產品進行高低溫耐受極限測試，如果測試通過了，就劃歸為寬溫產品；如果沒通過，就還算是常溫產品。這種寬溫產品是常溫規格中的佼佼者，但卻是寬溫應用中的潛在危險者。最容易發生的危險就是電容在高溫下發生爆炸，導致某組電壓與地線短路，進而引發設備燒毀甚至發生火災。

因此，需要寬溫產品從設計、選材開始，就充分考慮產品的寬幅溫差適應能力。并且加強生產品質管控。

小型化，綠色化

而威盛電子的嵌入式板卡則圍繞小型化、綠色化方面下功夫。例如，威盛電子嵌入式平臺事業部為業界定義了Mini-ITX、Nano-ITX、Pico，ITX、Pico-ITXe、Mobile-ITX等多種微型化設計的板型規范，已陸續成為商用及工業系統廠商接納的標準：2009年該公司又推出Em-ITX板型，則在兼顧微型化特性以外，從多功能、通用性上做了新的嘗試。在綠色化方面，威盛板卡主要采用其綠色化的威盛Nano處理器。例如Pico，ITXflocmx7.2cm嵌入式主板EPIA，P720搭配的威盛VX855高清多媒體芯片組，處理器頻率IGHz，整體功耗只有8W，卻可支持H.264 1080p硬解碼加速，可謂高清視頻播放的殺手級產品。

都分嵌入式板卡企業的特點

凌華科技：嵌入式產品包括AdvancedTCA、CompactPCI、ETX/COMexpress以及工業電腦等，完整的產品線可以滿足不同應用的需求。特別是在COM(模塊化電腦)產品上擁有的專業能力以及一系列緊湊型、低功耗和無風扇的嵌入式解決方案。

凌華還成功收購美國嵌入式產品領導品牌、PCI04創始者Ampro公司，創立Ampro byADLINK品牌，可以提供始于設計并貫穿整個制造過程的寬溫及軍用寬溫級嵌入式產品和系統。

磐儀科技：寬溫產品從設計、選材開始，就充分考慮產品的寬幅溫差適應能力。

為了保證質量，在選用零部件方面，磐儀不惜花費高額成本，全部選用發熱量低、工作溫度范圍寬廣的零部件。在設計過程中，研發工程師結合每個零部件的高低溫特性和動、靜態工作點。對于本身發熱量稍大，在高溫環境下可能造成隱患的小零件，會采用增大零件底部敷銅面積，以幫助散熱或增加輔助散熱片等措施。對于低溫環境下特性變化較大的零件，比如電容，除了選用較為昂貴的受溫差影響較小的電容外，適當增加電容的用量。以彌補低溫環境下的容量損失。在生產、檢驗過程中，100％執行增寬溫度范圍的高低溫性能測試驗收(比公布的低溫低5℃，高溫高5℃)。

威盛電子嵌入式平臺事業部：威盛自己做芯片，同時提供板卡標準，例如最新的Em-ITX等。在嵌入式板卡方面有很多成功的經驗，一些成功案例如：美國軍方委托第三方公司開發的戰地救援機器人，采用威盛嵌入式平臺，可以托起1SOkg的傷員，并可溫柔靈巧地將之送到救護車上或戰地醫院。韓國客戶采用Nano-ITX板型做車載電腦系統，具有GPS及高清多媒體娛樂功能。威盛嵌入式方案中標西班牙醫院數字標牌的政府采購項目，采用了定制的Linux,~作系統及軟件。體現了威盛在客制化技術服務方面的優勢：通過掌握自身處理器的核心技術，為客戶開發基于不同操作系統的驅動和BIOS。

威盛嵌入式非常看好中國的數字標牌、POS機、視頻監控、車載電腦、工控、電力、交通、醫療電子等應用領域。

安捷倫工業測試儀器“橙動中國”

1月14日，安捷倫科技召開主題為“安全便捷橙動中國”的工業電子測量儀器中國經銷商年會，并推出具有優秀移動性、高精度和良好經濟性的安捷倫工業電子測量儀器系列產品。同時，安捷倫部分手持式儀器開始使用更醒目的橙色作為外表顏色，以突出體現安捷倫在確保用戶安全方面的不懈努力。這種顏色更鮮明，具有更高的可見度，并且在工業上通常用于表示“警示色”，可以提醒用戶注意安全。

安捷倫副總裁兼基礎儀器部總經理Ee Huei Sin表示：“越來越多的現場工程師和技術人員希望，測量儀器能夠方便地運輸、安裝和維護。為滿足這些需求。儀器必須具有以下3個關鍵特性：移動性、精度和經濟性。安捷倫工業電子測量儀器(IET)的設計初衷是為這些關鍵領域提供高價值的測試設備。”最新推出的U1210系列手持式鉗形表具有高達1000 A的大電流測量能力，能夠測量直徑達2英寸的電纜，進一步保護工程師和技術人員在高電壓和大電流環境下工作的安全性，U1240B、U1250B系列數字萬用表和U1210A鉗形表具有CAT III1000 V、CATIV 600v的安全等級。獲得IEC61010知CSA標準認證，并通過了比這些標準更嚴格的附加高壓測試。