Встраиваемые материнские платы холдинга Kontron: большие возможности в малых габаритах

Электронные компоненты 12/07

Леонид Акиншин

Несмотря на то, что многие создатели встраиваемых систем часто используют модули, выполненные в привычных для встраиваемых систем форм-факторах, не менее часты ситуации, когда оказывается выгоднее использовать компьютерные модули, выполненные в соответствии с принятыми в мире ПК стандартами. Однако помимо соответствия требованиям стандартов (ATX, ITS и т.п.) от таких устройств требуется и расширенная (по сравнению с обычными материнскими платами) функциональность, и увеличенная надежность, и соответствующая программная поддержка. Кроме того, как и для любого встраиваемого оборудования, жизненный цикл таких изделий существенно превышает типичный для персональных компьютеров. Все это предполагает дополнительные усилия, затрачиваемые поставщиком таких изделий как на этапе разработки, так и в процессе производства и сервисного обслуживания. Хорошим примером грамотной разработки и эффективного производства материнских плат для встраиваемых систем может служить продукция холдинга Kontron.

Концепция Kontron IP и программное обеспечение Kontron API

Особого внимания заслуживает ряд интересных (и отчасти уникальных) свойств материнских плат марки Kontron, сгруппированных в категорию «Kontron Intellectual Property» (Kontron IP). Сюда относятся наличие программируемого сторожевого таймера, памяти EEPROM, где хранятся данные пользователя, и шин SM, I2C & LPC, использующихся в целях расширения и мониторинга, а также поддержка автоопределения типа подключенного дисплея, поддержка плоских панелей на уровне BIOS, возможность одновременного вывода двух различных картинок на два дисплея и поддержка операционных систем как семейства Windows (2000, XP, CE, XP Embedded, Vista), так и Linux.

Программная поддержка материнских плат Kontron включает инструментарий Kontron API, позволяющий осуществлять мониторинг температуры (процессора, платы, окружающей среды и/или внутри корпуса), скорости вращения вентиляторов, напряжений, параметров дисковой подсистемы, состояние линий GPIO, а также внутренней информации. При этом возможна настройка режима энергосбережения процессора (с помощью управления режимом Nrottle) , управление автоматической регулировкой скорости вращения вентилятора и поведением линий GPIO, программирование сторожевого таймера и яркости подключенного дисплея. При наступлении заданных событий возможна отправка сообщений по электронной почте. Все программное обеспечение предоставляется бесплатно и с исходными кодами.

Основные характеристики выпускаемых сейчас материнских плат приведены в Таблице 1, а внешний вид некоторых из них – на рисунке 1.

Рис.1

Табл. 1. Сравнение материнских плат марки Kontron по ключевым техническим параметрам

Название	KT965/ATX	986LCD-M/ATX	886LCD-M/ATX	886LCD/ATX (GV)	ATX-855GME	KT965/FLEX	986LCD-M/FLEX	886LDC-M/FLEX	886LDC/ATXU (GV)
Формфактор	ATX	ATX	ATX	ATX	ATX	Flex-ATX	Flex-ATX	Flex-ATX	Micro-ATX
Тип процессора	Intel Core2 Quad, Intel Core2 Duo Desktop, Intel Pentium 4, Intel Pentium D	Intel Core2 Duo, Intel Core Duo, Intel Core Solo	Intel Pentium M, Intel Celeron M	Intel Pentium 4 Celeron, Intel Celeron D	Intel Pentium M, Intel Celeron M	Intel Core2 Quad, Intel Core2 Duo Desktop, Intel Pentium 4, Intel Pentium D	Intel Core2 Duo, Intel Core Duo, Intel Core Solo	Intel Pentium M, Intel Celeron M	Intel Pentium 4 Celeron, Intel Celeron D
Тактовая частота процессора	До 3,8 ГГц	До 2,16 ГГц	До 2,1 ГГц	До 3,2 ГГц	До 1,8 ГГц	До 3,8 ГГц	До 2,16 ГГц	До 2,1 ГГц	До 3,2 ГГц
Чипсет	Intel Q965 + ICH800	Intel 945 GM + ICH7R	Intel 855GME + 6300ESB	Intel 845GV + ICH4	Intel 855GME	Intel Q965 + ICH800	Intel 945 GM + ICH7R	Intel 855GME + 6300ESB	Intel 845GV + ICH4
Объем ОЗУ	До 8 Гбайт	До 3 Гбайт	До 2 Гбайт	До 2 Гбайт	До 2 Гбайт	До 8 Гбайт	До 3 Гбайт	До 2 Гбайт	До 2 Гбайт
Объем видеопамяти	До 256 Мбайт	До 192 Мбайт	До 96 Мбайт	До 64 Мбайт	До 64 Мбайт	До 256 Мбайт	До 192 Мбайт	До 96 Мбайт	До 64 Мбайт
Основные слоты расширения	PCI Express, Mini PCI Express (опция), PCI (опция)	PCI Express, Mini PCI Express (опция), PCI (опция)	PCI, AGP	PCI	PCI, AGP	PCI Express, PCI	PCI Express, PCI	PCI, AGP	PCI

Таблица 1. (продолжение)

Название	986LCD-M/mITX	986LCD-M/mITX (BGA)	886LCD-M/mITX	886LCD-M/mITX (BGA)	886LCD/mITX	786LCD/mini-ITX
Формфактор	Mini-ITX	Mini-ITX	Mini-ITX	Mini-ITX	Mini-ITX	Mini-ITX
Тип процессора	Intel Core2 Duo, Intel Core Duo, Intel Core Solo	Intel Core Celeron M Ultra Low Voltage	Intel Pentium M, Intel Celeron M	Intel Mobile Celeron	Intel Pentium 4 Celeron	Intel ULV Celeron, Intel LV Celeron
Тактовая частота процессора	До 2,16 ГГц	До 1,06 ГГц	До 2,1 ГГц	До 800 МГц	До 3,06 ГГц	До 733 МГц
Чипсет	Intel 945 GM + ICH7R	Intel 945 GM + ICH7R		Intel 855GME + 6300ESB		Intel 815 + ICH4
ОбъемОЗУ	До 3 Гбайт	До 3 Гбайт	До 1 Гбайт	До 1 Гбайт	До 1 Гбайт	До 256 Мбайт
Объем видеопамяти	До 192 Мбайт	До 192 Мбайт	До 96 Мбайт	До 96 Мбайт	До 96 Мбайт	До 12 Мбайт
Основные слоты расширения	PCI Express, Mini PCI Express, PCI	PCI Express, Mini PCI Express (опция), PCI (опция)	PCI, AGP	PCI, AGP	PCI, AGP	PCI, AGP

Рассмотрим некоторые материнские платы холдинга Kontron более подробно.

Материнская плата Kontron KT965/ATX

Приобретая материнскую плату Kontron KT965/ATX, пользователь получает шесть слотов PCI (модель KT965/ATXP) или пять слотов PCI плюс один слот PCI Express x4 (модель KT965/ATXE), а также  PCI Express x16, видеовыход VGA / SDVO, опциональный слот Mini PCI Express, шесть портов Serial ATA 150/300 с поддержкой массивов RAID 0/1/5/10, десять портов USB 2.0, два интерфейса RS232C, два порта IEEE1394a, два порта Gigabit Ethernet, разъем CompactFlash, аудиоинтерфейсы HDA 7.1 и линии GPIO. Помимо поддержки самых мощных процессоров Intel (вплоть до четырехядерных Core Quad), эту плату отличает увеличенный жизненный цикл, позволяющий использовать ее в рассчитанных на длительный срок службы приложениях (передача данных, медицинская диагностика, игры, мультимедиа).

Материнская плата Kontron 986LCD-M/FLEX (Flex-ATX)

Это одна из самых интересных плат линейки Kontron, в которой преимущества чипсета Intel 945GM Express + ICH7R объединены с миниатюрными размерами.  При этом плата рассчитана на использование мобильных процессоров Intel, в том числе и двухядерных серии Core Duo вплоть до T7500.

При этом плата оснащена полным набором интерфейсов: тремя разъемами PCI, одним ATA 100, двумя Serial ATA с поддержкой RAID 0/1/5/10, 8 портами USB, 4 RS232C, двумя IEEE1394(400a), 3 (!) портами Gigabit Ethernet и одним параллельным портом. Кроме того,  в плату встроен 8-канальный звуковой контроллер, имеется несколько линий GPIO и опциональное гнездо Mini PCI Express.

Все это позволяет применять плату Kontron 986LCD-M/FLEX в различных мультимедийных и коммуникационных системах (в игровых приставках, медицинской технике и т.п.)

Материнская плата Kontron KT690/mITX (конструктив Mini-ITX)

Помимо процессоров Intel Kontron выпускает и платы, рассчитанные на процессоры AMD/ При этом, естественно, используются и продвигаемые AMD форм-факторы материнских плат. Хорошим примером этого служит плата KT960/mITX, выполненная в конструктиве Mini-ITX и рассчитанная на процессоры Sempron и Turion 64 X2. Плата построена на базе чипсета AMD M690T + SB600, специально разработанного для применения во встраиваемых системах. Использование мобильных процессоров AMD позволило обеспечить высокую производительность при небольшом энергопотреблении (от 9 до 35 Вт). Это позволяет ограничиться пассивным охлаждением, что часто является непременным требованием к системе в целом.

Материнская плата Kontron KT690/mITX имеет один слот PCI, разъемы CRT/DVI/TV-OUT,  по одному разъему PCI Express x8 и PCI Express x1, четыре канала Serial ATA 150/300 с поддержкой RAID 0/1/10, один порт АТА 133, десять портов USB 2.0, два канала RS232, два порта Gigabit Ethernet, порт принтера, разъем CompactFlash, восемь линий GPIO, аудиоинтерфейс HDA 7.1 и интегрированный криптографический модуль TPM. Плата рассчитана на установку модулей памяти SO DIMM DDR2.

Отличительной чертой платы является наличие мощного встроенного графического адаптера Radeon x1250.

Такие характеристики позволяют использовать плату при создании информационных терминалов, медицинской техники, мультимедийных устройств и др. Модель Kontron KT690/mITX важна также и с точки зрения расширения диапазона процессорных архитектур, доступных клиентам Kontron.

Целевые рынки

Широкий спектр выпускаемы плат позволяет подобрать подходящий вариант при создании практически любой встраиваемой системы.

Например, при создании игровых автоматов крайне желательна поддержка вывода различных изображений на два дисплея, небольшое энергопотребление, наличие разъемов AGP или PCI Express Graphics и специализированного BIOS. Все это могут обеспечить платы 886LCD-M/mITX или M/Flex, 986LCD-M/mITX и KT965/Flex.

В задачах же автоматизации на первый план выходит разрешение ЖК-дисплея, тепловыделение, число портов USB 2.0 и нескольких сетевых адаптеров. В этом случае оптимальным выбором оказываются 786LCD/mITX, 886LCD-M/mITX, 886LCD-M/mITX (BGA), 886LCD-M/ATX и 986LCD-M/Flex.

Для современной медицинской аппаратуры важна поддержка высоких разрешений дисплея, малое энергопотребление и наличие слотов расширения PCI Express. Перечисленным требованиям соответствуют 786LCD/mITX, 886LCD-M/mITX, 886LCD-M/mITX (BGA), 886LCD-M/Flex, 986LCD-M/mITX и M/Flex и KT965/FLEX.

Изучив параметры выпускаемых плат, разработчик практически всегда сможет подобрать наиболее оптимальный вариант для своих нужд.

Аксессуары

Одним из ключевых преимуществ материнских плат Kontron является широкий ассортимент доступных для них аксессуаров. К этой категория можно отнести AGP и PCI Express видеокарты, расширители шины PCI, средства поддержки крупноформатных дисплеев, блоки питания от сети 12 В и низкопрофильные вентиляторы, а также стартовые комплекты.

Видеоадаптеры объединены в две линейки: ADD и ADD2. Первые рассчитаны на установку в разъемы AGP, вторые – PCI Express. Параметры видеоадаптеров Kontron приведены в таблице 2, а внешний вид одного из адаптеров – на рисунке 2.

Рис.2

Табл. 2. Параметры графических модулей Kontron ADD и ADD2.

Название	ADD2-Dual-DVI	ADD2-LVDS-Dual	ADD-LVDS	ADD-DVI-I/CRT	ADD-CRT-Internal
Линейка	ADD2	ADD2	ADD	ADD	ADD
Видеовыходы	Один или два DVI	Один или два LVDS	LVDS	DVI/CRT	CRT
Максимальное разрешения	1600x1200 / 1920x1080	1600x1200 / 1920x1080	2048x1536	1600x1200	1600x1200
Подходит для материнских плат	986LCD/M и KT965	986LCD/M и KT965	886LCD и 886LCD-M	886LCD и 886LCD-M	886LCD и 886LCD-M
Размеры	Низкопрофильный	Низкопрофильный	Полноразмерный	Низкопрофильный	Низкопрофильный
Интерфейс	PCI Express / SDVO	PCI Express / SDVO	AGP / DVO	AGP / DVO	AGP / DVO

Для своих материнских плат инженеры Kontron разработали адаптер PCI Riser (см. рис. 3), позволяющий реализовать в системе дополнительный слот PCI. Два новых слота со стандартным шагом 20 мм подключаются к плате гибким кабелем, что существенно повышает универсальность использования адаптера.

Рис. 3 Разветвитель Kontron PCI Riser

Для подключения имеющих повышенное энергопотребление дисплеев с диагоналями от 17 до 46 и более дюймов можно использовать кабели Kontron LDI (Large Display Interface) (см рис. 4). Эти кабели рассчитаны на питание дисплеев напряжением 3,3, 5, 12 и 18 В при пиковом токе до 4 А.

Рис. 4. Кабель Kontron LDI, предназначенный для подключения больших дисплеев.

Специально для материнских плат 886LCD-M и 786LCD/mITX предназначены модули питания, работающие от источника с напряжением 12 В и обеспечивающие выходную мощность 100 Вт (см. рис. 5).

Рис. 5. 12-вольтовый мезонинный блок питания

Отличительными свойствами вентиляторов для материнских плат Kontron являются их малые размеры при сохранении хороших охлаждающих свойств и высокой надежности (средняя наработка на отказ – около 70000 часов).

Последнюю группу аксессуаров образуют так называемые «стартовые комплекты» (Starter Kit), содержащие все кабели и все программное обеспечение, необходимые для подключения и запуска материнских плат холдинга Kontron.

В заключение отметим, что материнские платы холдинга Kontron суть высококачественные изделия, учитывающие специфику встраиваемых систем. Это с технической точки зрения выражается в высокой степени интеграции, малых габаритах, высокой энергетической эффективности (в том числе и в наличии безвентиляторных моделей), с маркетинговой – в политике гарантированной доступности изделий в долгосрочной перспективе. Все это обеспечило несомненный успех продукции Kontron у разработчиков встраиваемых систем.