Перейти на новую версию сайта
ПРЕСС-ЦЕНТР

«Всё должно быть готово ещё вчера!»

МКА:ВКС, 3/2013

Александр Ковалёв, ЗАО «РТСофт»

Сжатые сроки исполнения проектов – аксиома для любого разработчика. Плюс сложности с формированием и экономией бюджета. В ситуации, когда проблемы выходят из-под контроля, гораздо проще и эффективнее обратиться к профессионалам. Что может дать такой подход разработчику электронного оборудования? В чём его выгода? Реально ли снизить расходы и сократить цикл разработки перспективного продукта и вывода его на рынок? Как защитить свои инвестиции и ноу-хау? Обо всём этом говорится в данной статье.

Жизнь разработчиков электронного оборудования никогда не была лёгкой. Быстрая смена и усложнение технологий, конкуренция, нехватка времени, кадровый и финансовый голод – кого ни спроси от Японии до Америки, от России до Австралии, 95% скажут примерно одно и то же. «Всё должно быть готово ещё вчера!» Кому из разработчиков не приходилось слышать эту фразу от заказчиков или собственного начальства?!

Сжатые сроки исполнения проектов – аксиома для любого разработчика. Плюс постоянная «головная боль» по поводу того, как добывать деньги и решать поставленные задачи в условиях дефицита времени.

В ситуации, когда проблемы выходят из-под контроля, гораздо проще и эффективнее обратиться к профессионалам – так же, как мы это делаем в обычной жизни, приходя с головной болью к врачу или вызывая на дом электрика.

Что может дать такой подход разработчику электронного оборудования? В чём его выгода? Реально ли снизить расходы и сократить цикл разработки перспективного продукта и вывода его на рынок? Как защитить свои инвестиции и ноу-хау? Обо всём этом мы поговорим на примере деятельности дизайн-центра ВКТ «РТСофт», предоставляющего услуги разработчикам целевых аппаратных платформ и ПО для встраиваемых приложений.

Самое главное – интересы разработчика

Прежде всего нужно отметить одну очень важную вещь. Чтобы помогать разработчику в решении стоящих перед ним проблем, недостаточно одного умения справляться со сложными техническими задачами. Любая схема подобного типа работает только в одном случае – когда её ключевым элементом, стержневой фигурой является разработчик. Его выгоды, его жизненно важные интересы – это и есть точка отсчёта. Именно от неё мы и отталкиваемся, приступая к совместной работе. Иначе невозможно – тоже своего рода аксиома.

В чём же состоят интересы разработчика? Для абсолютного большинства основной интерес состоит в том, чтобы работать в меру, разумно распределяя энергозатраты, а также время и нервы, зарабатывая при этом адекватные деньги и получая творческое удовлетворение в позитивной среде обитания. Само собой, всё это на фоне сокращения и удешевления циклов разработки конкурентоспособных целевых решений. В понимании и поддержке этих целей и заключается важнейшая миссия команды дизайн-центра «РТСофт». Это основа стратегии нашего взаимодействия с разработчиком на всех этапах, начиная с самого первого – экспертизы или разработки технического задания.

Высший приоритет – ультрасовременным технологиям

Выбор технологической платформы – важнейшая составляющая процесса разработки любого электронного оборудования. Разработчика всегда привлекали и будут привлекать новейшие технологии с высшим уровнем производительности и передовой функциональностью, упрощающей решение целевых задач. Работать на пике технологий – это не только полезно и эффективно для бизнеса. Это современно, это позитивно, это, в конце концов, драйв и жизнь в тренде. Жить на острие прогресса гораздо веселее! Заметим, что это ещё и выгодно, потому что открываются заманчивые перспективы с точки зрения прибыли, привлечения заказчиков, освоения новых рынков.

Сказанное в полной мере относится к технологиям класса COM (Computer-on-Module), ставшим в последние годы сверхпопулярными среди разработчиков встраиваемых систем во всём мире. Ключевым направлением деятельности дизайн-центра ВКТ «РТСофт» является ускорение и упрощение труда отечественных разработчиков, применяющих в своих разработках различные COM-стандарты: ETX, COM Express (PICMG COM.0) и SMARC. Речь идёт о решениях с широчайшим диапазоном применения, включающим энергетику, промышленность, телекоммуникационную отрасль, транспорт, оборонный комплекс, информационно-развлекательные системы, приборостроение, системы управления движением, системы безопасности, РЭБ и т. д.

Архитектура COM Express в особом представлении не нуждается – самый успешный за всю историю компьютерной индустрии вариант технологии COM, имеющий статус международного стандарта де-юре и де-факто. Напомним также, что это открытый международный стандарт ассоциации PICMG (PCI Industrial Computer Manufacturers Group), ориентированный главным образом на использование x86-совместимых процессоров (и частично QorIQ от Freescale Semiconductor) (рис. 1−3).

Рис. 1. Одно из наиболее существенных достоинств технологии COM Express - поддержка новейших поколений процессоров с наивысшим уровнем производительности. На снимке: серийный модуль COM Express формфактора basic на основе процессора Intel Core четвёртого поколения

Рис. 1. Одно из наиболее существенных достоинств технологии COM Express – поддержка новейших поколений процессоров с наивысшим уровнем производительности. На снимке: серийный модуль COM Express формфактора basic на основе процессора Intel Core четвёртого поколения

Рис. 2. Модуль COM Express (формфактор basic) компании Kontron, выполненный на основе 32-разрядного процессора Freescale QorIQ P2020. В стандартном исполнении устройство рассчитано на эксплуатацию в температурном диапазоне от 0 до + 60 C, в защищённом - от - 40 до + 85 C

Рис. 2. Модуль COM Express (формфактор basic) компании Kontron, выполненный на основе 32-разрядного процессора Freescale QorIQ P2020. В стандартном исполнении устройство рассчитано на эксплуатацию в температурном диапазоне от 0 до + 60° C, в защищённом – от − 40 до + 85° C

Рис. 3. Современные COM-решения обеспечивают поддержку практически любых доступных уровней вычислительной производительности и энергопотребления. На снимке: модуль COM Express формфактора mini на основе двухъядерного Intel Atom

Рис. 3. Современные COM-решения обеспечивают поддержку практически любых доступных уровней вычислительной производительности и энергопотребления. На снимке: модуль COM Express формфактора mini на основе двухъядерного Intel Atom

Стандарт SMARC (Smart Mobility ARChitecture) группы SGET (Standardization Group for Embedded Technologies) был анонсирован в 2012 году (под рабочим названием ULP-COM). Пока он менее известен, но имеет очень хорошие перспективы. Откуда такая уверенность? Всё очевидно: этот стандарт предназначен для сверхкомпактных встраиваемых устройств с ультранизким энергопотреблением. Архитектура SMARC идеально подходит для применения современных процессоров ARM и перспективных х86-совместимых SoC-решений компании Intel (рис. 4, 5). По сути это передний край развития полупроводниковых технологий и микропроцессорных архитектур. Добавим, что в качестве формфактора модулей SMARC используется известный стандарт МХМ 3.0, предоставляющий для ультракомпактных и недорогих решений великолепные возможности.

Рис. 4. Архитектура SMARC идеально подходит для сверхкомпактных встраиваемых устройств с ультранизким энергопотреблением на основе современных ARM-процессоров и SoC. На снимке: модуль SMARC на основе чипа Nvidia Tegra 3

Рис. 4. Архитектура SMARC идеально подходит для сверхкомпактных встраиваемых устройств с ультранизким энергопотреблением на основе современных ARM-процессоров и SoC. На снимке: модуль SMARC на основе чипа Nvidia Tegra 3

Рис. 5. Ещё один вариант реализации архитектуры SMARC - модуль с процессором серии i.MX6 компании Freescale Semiconductor

Рис. 5. Ещё один вариант реализации архитектуры SMARC – модуль с процессором серии i.MX6 компании Freescale Semiconductor

В качестве небольшого лирического отступления заметим, что SMARC – это ещё и очень красивая, классная и эффективная идея с инженерной точки зрения. Красота её заключается в том, что она технически виртуозно воплощает в себе ультрасовременные тренды в области портативных электронных систем. На сегодняшний день на рынке просто нет другой модульной архитектуры класса COM, оптимизированной для ARM-процессоров и перспективных SoC-чипов с аналогичными характеристиками (включая невысокую стоимость и широкую доступность).

Логистика должна быть разумной

Применение модулей COM Express и SMARC сулит разработчикам немалые преимущества. Одно из важнейших – существенное упрощение и удешевление логистики при закупке и хранении компонентов.

В интересах разработчика иметь дело с минимальной номенклатурой применяемых компонентов, особенно если речь идёт о выпуске ограниченных партий изделий (скажем, от единиц до нескольких тысяч единиц продукции в год). Широкая номенклатура используемых компонентов – сущий кошмар с точки зрения логистики. Кому доводилось заниматься проектированием электронных устройств, не дадут соврать. Попробуйте-ка для начала зарядить службу логистики, чтобы они закупили несколько десятков или сотен единиц номенклатуры от разных поставщиков, обеспечить хранение, входной контроль, управление неликвидами. Что будет дальше, предсказать нетрудно: здесь пять недель поставки, там – двадцать, могут прислать и дефектные микросхемы, и без документации. Приключений у компаний-разработчиков в этом смысле хватает... К тому же все эти неизбежные «приключения» очень дорого стоят, начиная с затрат на кадры и квадратные метры под них и заканчивая затратами на хранение и иное обеспечение стоимости владения. Хлопотно это и дорого.

Поэтому, если позволяет экономическая ситуация, очень часто оказывается гораздо выгоднее не делать собственное компьютерное ядро в своей системе, а купить готовый серийный COM-модуль и использовать его как основу создаваемого продукта, обвязав его нужной системой ввода-вывода, механикой и софтом. Скорее всего, это выйдет существенно дешевле и быстрее, чем всё делать с нуля. Причём дешевле с любой точки зрения, включая оптимизацию внутренних инженерных и бизнес-процессов. В сущности именно в этом и состоит основное достоинство СОМ-решений. Именно поэтому они так популярны у разработчиков.

Эффективность и защита инвестиций – наша общая цель

Методология COM обеспечивает разработчику мощнейший пласт технологических преимуществ – поддержку разнообразных процессорных архитектур (в том числе экзотических) практически любого доступного уровня производительности, многопроцессорности (многоядерности), любых ОС, коммуникационных интерфейсов и т. д. И всё это – в сочетании с возможностями быстрого освоения и удобством в использовании. Но разработчику не только нужно вовремя сделать продукт с требуемыми характеристиками. Его очевидный интерес – сократить расходы на выполнение проекта.

Кроме того польза разработчику от потраченных усилий на освоение СОМ-технологий должна быть не разовой, а многократной. Есть полный смысл повышать эффективность своей работы, многократно используя и продавая единожды созданную компетенцию. Архитектуры СОМ дают для реализации этой простой и эффективной идеи самые лучшие возможности.

Реально ли всего этого добиться? Безусловно. Каким образом? Миссия дизайн-центра ВКТ «РТСофт» состоит в том, чтобы помогать отечественным разработчикам быстро и бюджетно создавать новые компетенции в рамках открытых стандартных платформ на базе модулей COM Express и SMARC. В частности, в процессе совместной работы мы бесплатно обеспечиваем инженерные консультации, предоставляем доступ к инженерной документации и сервисам (схемотехнические решения, 3D-модели устройств, уведомления производителей об изменении технических спецификаций продуктов (PCN), образы ОС, драйверы, BIOS и т. д.). Мы также предлагаем комплекты разработчика для тестирования прикладного ПО (для решений на базе архитектур ARM в реализациях Freescale, Nvidia и Texas Instruments и Intel – вплоть до процессоров Intel Core третьего и четвёртого поколений), обучающие курсы по разработке плат-носителей для модулей COM Express и SMARC в учебном центре «РТСофт».

Предпроектную подготовку, в частности разработку ТЗ (или модификацию уже имеющегося), в 9 из 10 случаев мы также выполняем бесплатно. Это один из факторов невысокой стоимости наших услуг и прямая выгода для разработчика. Кроме того это очень наглядное доказательство нашего стремления эффективно и максимально лояльно реализовать совместный проект, выстраивая взаимовыгодную систему взаимоотношений с клиентами, ориентированную на долговременное партнёрство (вплоть до сертификации конечных изделий и поддержке всего их долгого жизненного цикла).

Инженерный потенциал дизайн-центра ВКТ «РТСофт» позволяет решать сложные технические задачи именно тем способом, который является оптимальным с точки зрения защиты инвестиций и интересов разработчика. В дальнейшем, по завершении проекта, дизайн-центр передаёт разработчику целевого изделия полный комплект КД и ПО, без каких бы то ни было ограничений в правах собственности. Такой подход нечасто встретишь на рынке, но мы сознательно идём на это. Наша цель – самый высокий темп разработки успешного изделия на базе лучших COM-технологий и обеспечение максимально безопасного и независимого бизнеса наших клиентов. Именно при таком подходе разработчик в итоге получает не только собственное решение, отлаженное и оптимизированное под конкретную задачу, но и полное эксклюзивное право распоряжаться этим решением по своему усмотрению.

Опора на актуальные тренды развития

Решая конкретные инженерные задачи, дизайн-центр «РТСофт» в первую очередь опирается на самые популярные, фундаментальные технологии, определяющие магистральные тренды развития отрасли встраиваемых систем в целом и сегмента COM-решений в частности. Здесь сосредоточены наши корневые компетенции, среди которых:

  • архитектурные основы и особенности применения встраиваемых процессоров (в частности, новейших поколений процессоров Intel Core, Atom, AMD APU, ARM и QorIQ);
  • современные ОС, технологии их портации и переноса между аппаратными платформами;
  • использование высокоскоростных интерфейсов (PCI Express 2.x/3.x, USB 2.0/3.0, SATA, Gigabit и 10 Gigabit Ethernet, DP/HDMI и т. д.);
  • беспроводные технологии связи и позиционирования (GSM/3G, GPRS, Wi-Fi, LTE, GPS, ГЛОНАСС);
  • средства мониторинга (контроля состояния) систем и их компонентов (в том числе в режиме удалённого доступа).

Какого рода задачи мы имеем в виду, говоря о базовой функциональности плат-носителей для модулей COM Express и SMARC? Вот некоторые из них:

  • проектирование плат-носителей с заданными геометрическими и эксплуатационными характеристиками c поддержкой современных FPGA-микросхем и реализацией самых разнообразных интерфейсов;
  • поддержка стандартных и заказных устройств охлаждения;
  • написание драйверов, разработка пакетов BSP для различных ОС (Windows, Linux, VxWorks, LynxOS);
  • адаптация BIOS (поддержка нестандартных устройств, расширенные опции начальной загрузки системы, дополнительные функции обеспечения безопасности и т. д.);
  • перенос ПО на встраиваемые платформы с новейшими поколениями микропроцессоров, включая семейства x86, ARM и QorIQ;
  • разработка и интеграция промежуточного и прикладного ПО;
  • проектирование оптимальных механических корпусов для различных стандартных или нестандартных систем (Box PC, ATR, телекоммуникационное оборудование, M2M, HMI и т. д.)

Отдельно следует упомянуть о задачах, связанных с поддержкой популярных системных, периферийных и сетевых интерфейсов. В каких случаях имеет смысл привлекать дизайн-центр «РТСофт» к решению таких задач? Возьмём для примера PCI Express – интерфейс, без которого разработчикам встраиваемых систем, если они хотят оставаться конкурентоспособными на рынке, по нынешним временам никак не обойтись. При этом качественная реализация различных подсистем ввода-вывода PCI Express – дело совсем не простое. Для этого нужны: а) существенный объём нормативной базы; б) современный парк контрольно-измерительного оборудования; в) опыт работы в аналогичных проектах и поддержка со стороны серьёзных групп разработчиков, работающих в ведущих компаниях (например, Kontron, GE Intelligent Platforms и Tews Technologies); г) опыт работы с новейшими CAD/CAM-системами и партнёрство с надёжными контрактными производителями плат.

Кто всем этим располагает, тем мы ни в коем случае не советуем отдавать на сторону решение задач, связанных с PCI Express и вообще СОМ-аппаратурой. Разумнее обходиться своими силами. Но если вы не готовы решительно вкладываться в создание новых компе