Kakšne so značilnosti industrijskih matičnih plošč ARM?
Industrijske matične plošče ARM odlikujejo visoka zmogljivost, nizka cena in nizka poraba energije. Široko se uporabljajo v industrijski avtomatizaciji, HMI, robotiki, maloprodajnih terminalih, predvajanju medijev, polnilnih postajah in na drugih področjih.
Lastnosti industrijskih matičnih plošč ARM so naslednje:
1. Visoka zanesljivost in stabilnost
V aplikacijah za industrijsko krmiljenje je stabilno in zanesljivo delovanje temeljna zahteva, kjer imajo industrijske matične plošče ARM izrazite prednosti. Prvič, kot sistem z enim-čipom industrijske matične plošče ARM potrebujejo le nekaj perifernih vezij za nemoteno delovanje. Drugič, z nizko toplotno močjo odpravljajo potrebo po ventilatorjih in zmanjšujejo pomisleke glede temperature, ki vpliva na delovanje. Lahko neprekinjeno delujejo več let. Končno sta vgrajena CPE in pomnilnik, ki izpolnjujeta stroge okoljske zahteve, kot so široka temperaturna območja in odpornost na vibracije.
2. Robustna funkcionalnost
V primerjavi z mikrokontrolerji industrijske matične plošče ARM zlahka dosežejo razširitev prek vodil. V primerjavi z industrijskimi matičnimi ploščami X86 se plošče ARM vse bolj ujemajo s svojimi zmogljivostmi-, kot je podpora za več vrat COM, vrat USB in zaslonov. V video multimedijski in podatkovni komunikaciji so v bistvu enakovredni X86 industrijskim matičnim ploščam.
Industrijske matične plošče ARM
3. Visoka hitrost obdelave
Procesorji ARM so mikroprocesorji RISC, ki ponujajo vrhunsko učinkovitost obdelave podatkov in navodil ter izpolnjujejo večino industrijskih zahtev za nadzor in pametne terminalske naprave na matični plošči. Poleg tega so podatki o industrijskih matičnih ploščah ARM običajno shranjeni v pomnilniku Flash, ki uporablja binarno obliko. Zunanjih podatkov ni mogoče neposredno kopirati iz notranjih podatkov, kar zagotavlja zanesljivo varnost podatkov.
4. Kratek razvojni cikel in visoka prilagodljivost
Razvojni cikel strojne opreme za industrijske matične plošče, ki temeljijo na ARM-, običajno traja 3 mesece, kar znatno zmanjša stroške raziskav in razvoja ter pospeši razvoj izdelkov za stranke. Poleg tega industrijske matične plošče ARM ponujajo prilagodljive možnosti konfiguracije, prilagojene potrebam uporabnika, kot so velikost pomnilnika, zmanjšanje sistemskega gonilnika, zmanjšanje perifernih čipov in nalaganje sistemske programske opreme. To znatno zniža stroške strank, obenem pa poveča splošno učinkovitost in zmogljivost vzdrževanja sistema.
Razlike med industrijskimi matičnimi ploščami in komercialnimi matičnimi ploščami
Glede na predvideno uporabo lahko matične plošče razvrstimo v industrijske matične plošče in komercialne matične plošče. Komercialne matične plošče se uporabljajo predvsem v domačih in pisarniških računalnikih, medtem ko se industrijske matične plošče večinoma uporabljajo v industrijskih okoljih. Posledično se industrijske in komercialne matične plošče oblikujejo precejšnje razlike.
1. Različni življenjski cikli
V skladu z Moorovim zakonom se komercialne matične plošče običajno posodobijo po 2 do 3 letih uporabe. Trg komercialnih matičnih plošč daje prednost naslednjim ciljnim vrednostim: visoka hitrost, vrhunska grafična in igralna zmogljivost ter nizki stroški.
V primerjavi s komercialnimi računalniki industrijski računalniki delujejo v zelo različnih scenarijih uporabe in služijo različnim namenom. V industrijskih aplikacijah ima vsaka naprava običajno določene operativne naloge in aplikacije. Ko je aplikacija definirana, je mogoče določiti zahtevano hitrost in zmožnosti grafične obdelave industrijskega računalnika brez potrebe po stalnih nadgradnjah. V primerjavi s hitrostjo in ceno dajejo industrijski odjemalci večji poudarek na dolgoročno-stabilno delovanje. Industrijske matične plošče imajo običajno življenjsko dobo od 5 do 8 let.
2. Razlike v materialih elektronskih komponent
Matične plošče so tiskana vezja (PCB), jedro PCB pa sestavljajo različne elektronske komponente. Različni servisni cikli industrijskih in komercialnih matičnih plošč povzročajo močna nasprotja pri izbiri elektronskih komponent.
V primerjavi z industrijskimi matičnimi ploščami imajo komercialne matične plošče nižje zahteve glede stabilnosti izdelka in delovnih okolij. Običajno uporabljajo komercialne-materiale za časovno{2}}občutljive komponente. Na primer, običajni elektrolitski kondenzatorji se pogosto uporabljajo v komercialnih matičnih ploščah. To ima dva namena: oskrbo komercialnega trga in zmanjšanje stroškov matične plošče.
Komponente v industrijskih matičnih ploščah morajo vzdržati širok temperaturni razpon (-40°C do 80°C), da se zagotovi zanesljivo delovanje v zahtevnih okoljih (dolgotrajno neprekinjeno delovanje, vibracije, prah, sevanje itd.). Poleg tega morajo industrijske komponente matične plošče prenesti visoke temperature in vlago. Da bi izpolnili zahteve aplikacij, industrijske matične plošče uporabljajo visokokakovostne elektrolitske kondenzatorje, tantalove kondenzatorje in keramične kondenzatorje. To je eden od razlogov, zakaj so industrijske matične plošče dražje od komercialnih.
3. Razlike PCB
Komercialne matične plošče uporabljajo štiri{0}}slojno PCB zasnovo. Običajno so tiskana vezja razdeljena na štiri plasti. Zgornja in spodnja plast služita kot signalna plast, medtem ko srednji dve plasti delujeta kot ozemljitvena in napajalna ravnina. Ozemljitvena in napajalna ravnina sta nameščeni na sredini. Industrijske matične plošče uporabljajo zasnove PCB s šestimi ali več plastmi, posebej zasnovane za izboljšanje odpornosti plošče na elektromagnetne motnje (EMI) in elektromagnetno združljivost (EMC), s čimer se izboljša splošna stabilnost.
4. Razlike CPE
(1) Poraba energije
Industrijske matične plošče običajno uporabljajo procesorje z nizko-porabo energije, da prenesejo težka okolja, ki so pogosta v aplikacijah za industrijsko krmiljenje.
(2) Načrtovanje vezja
Industrijske matične plošče se morajo prilagoditi širokim temperaturnim in napetostnim razponom v industrijskih aplikacijah, ki imajo širšo napetostno toleranco kot komercialne plošče-, ki običajno delujejo med 9–36 V. To zahteva natančnejšo postavitev vezja in zasnovo za CPE.
(3) Različna EMI odpornost
Komercialne matične plošče so podvržene samo komercialnemu testiranju elektromagnetne združljivosti, kar ima za posledico nižjo odpornost na elektromagnetne motnje. Industrijske matične plošče zahtevajo visoko odpornost na elektromagnetne motnje in morajo prestati EMI, EMC ter druge teste in certifikate.
5. Načrtovanje proizvodnje in procesi testiranja
Industrijske matične plošče so pogosto razvite za posebne aplikacije in so lahko primerne samo za določene namene. Posledično je njihov obseg uporabe omejen, medtem ko komercialne matične plošče ciljajo na trge po vsej državi in jih je mogoče izdelati v zelo velikih serijah. Zaradi obsega je porazdelitev stroškov za načrtovanje proizvodnje industrijskih matičnih plošč bistveno višja kot za komercialne. To predstavlja še en dejavnik, ki prispeva k neskladju v cenah med industrijskimi in komercialnimi matičnimi ploščami.
Komercialne matične plošče so v glavnem podvržene trem pregledom: ICT, FUTION in MANU. Preden industrijske matične plošče vstopijo v proizvodnjo, morajo opraviti številne stroge postopke testiranja, običajno od T5 do T7. Poleg ICT, FUTION in MANU je za zagotovitev kakovosti vsake industrijske osnovne plošče potrebno dodatno testiranje temperature, vibracij, varnosti in drugih parametrov.
6. Drugi premisleki
(1) Industrijske matične plošče podpirajo več vmesnikov
Hkrati lahko podpirajo PCI, PCIe, Mini PCIe, več vrat COM, več vrat USB, vgrajena vodila GPIO, zmožnosti dvojnega zaslona, vmesnike HDMI, DVI, VGA in LPT. Kartice polne-dolžine je mogoče združiti z zadnjimi ploščami za podporo več razširitev ISA, PCI in PCIe.
(2) Industrijske matične plošče imajo zaščitne funkcije
S specializirano zasnovo industrijske matične plošče omogočajo samodejni ponovni zagon nadzornega psa in zaščito pred prenapetostjo v neobičajnih razmerah, kot je zaustavitev sistema. To v celoti zagotavlja visoke zahteve glede stabilnosti v težkih okoljih.