Systemy wbudowane (Embedded)

Mianem SoM lub CoM (System-on-module/computer…) określamy gotowe do użycia rozwiązanie komputerowe, w skład którego wchodzi niezbędny hardware (procesor, pamięci, układ zasilania, PCB oraz interfejs) oraz software (system operacyjny, niezbędne driver’y i przypisane biblioteki. Możemy zatem mówić o kompletnej platformie wbudowanej (embedded) do przygotowywania projektów urządzeń w bardzo wielu aplikacjach. Rozwiązania te, pracujące bardzo często pod kontrola systemów Linux czy Android świetnie sprawdzają się w budowie paneli HMI, gdzie projektowanie interfejsu użytkownika jest nie tylko proste i szybkie, a jednocześnie daje bardzo zadowalające efekty. Możemy mówić tu o szeroko pojętych urządzeniach medycznych, sterownikach przemysłowych, automatyce budynkowej/domowej, urządzeniach fiskalnych, maszynach vendingowych, punktach sprzedaży i wielu innych.

Skąd tak duża popularność SoM ostatnimi czasy ? Czy przygotowywanie takich projektów na procesorze nie daje większych oszczędności, a jednocześnie przy obecnym poziomie dokumentacji, wymagając niewiele więcej pracy ? Okazuje się, że często tylko pozornie. Wykorzystywanie prostych, niedrogich mikrokontrolerów aplikacyjnych może być stosunkowo proste sprzętowo, niestety podczas budowy oprogramowania wymaga zdecydowanie więcej czasu pracy, jednocześnie mocno ograniczając rozwój docelowego interfejsu użytkownika. Systemy operacyjne dają zdecydowanie więcej elastyczności, a jednocześnie rozwiązują nam bardzo wiele problemów już na starcie. Decydując się na SoM bazujący na Androidzie, otrzymujemy sprzet z działającym już systemem operacyjnym, a rola programisty sprowadza się do pisania aplikacji dla użytkownika. Część klientów ochoczo liczy koszt wykorzystywanych w SoM komponentów, wskazując, ze własny projekt w oparciu o mocniejszy mikroprocesor oraz system operacyjny, to niższy koszt. Nie mniej, patrząc szerzej na aspekty projektowania, takie rozwiązanie bardzo rzadko jest bardziej opłacalne. Wynika to przede wszystkim z mnogości zalet komputerów wbudowanych.

Podstawowa zaleta jest przede wszystkim czas potrzebny na projekt urządzenia, a co za tym idzie wprowadzenia produktu na rynek. W oparciu o mikroprocesor czas ten waha się średnio pomiędzy 18 a 36 m-cy. Wykorzystując SoM skracamy go do 6-18 m-cy w zależności od złożoności wymagań. Wynika to nie tylko z przygotowania przez producenta modułów, dopasowanej do sprzętu dystrybucji systemu operacyjnego (wraz ze sterownikami i niezbędnymi bibliotekami), ale głównie poprzez rozwiązanie wielu problemów związanych z implementacja procesora i jego peryferiów. Prowadzenie ścieżek o wysokiej częstotliwości, podłączenie magistral pamięci, obsługi jednego źródła zasilania, komunikacji bezprzewodowej… to wszystko wymaga zakupu dodatkowego sprzętu ewaluacyjnego, bibliotek dla programów projektowania PCB, przekopania się przez ogromna ilość dokumentacji, a w konsekwencji sporej wiedzy. Jej zdobywanie podczas projektu, to nie tylko czas, ale również zwiększone ryzyko błędów, których konsekwencje niestety mogą pojawić się już po wprowadzeniu produktu na rynek. Porównując nie tylko koszt samych komponentów , ale także developmentu, dla rozwiązań bazujących na SoM oraz mikroprocesorze, często okazuje się, ze potencjał ilościowy, dla którego projekt na MPU „od podstaw” staje się opłacalny, to wolumeny 10K i większe. Nawet dla tak dużych projektów, początki mogą bazować na SoM, tylko po to, aby szybko wprowadzić na rynek produkt wolny od wad, a optymalizacja zachodzi podczas kolejnych iteracji.

Takie rozwiązanie to także wygoda. Stosując moduły ze złączem w łatwy sposób możemy prowadzić akcje serwisowe, czy przechodzić na inne konfiguracje sprzętowe, które umożliwią nam wykorzystanie np. bardziej rozbudowanych interfejsów graficznych dla użytkownika. Łatwiejszy jest także proces zamówień oraz logistyka – klient ma do czynienia tylko z jednym komponentem, przerzucając odpowiedzialność za terminowość dostaw wielu kluczowych elementów na jednego, mocno wyspecjalizowanego i rzetelnego dostawcę. Podobnie rzecz ma się w przypadku gwarancji.

W ofercie Soyter Components klienci znajdą aż czterech uznanych producentów rozwiązań System-on-module. Polskie firmy GRINN oraz SoMLabs, izraelska firma Variscite oraz chiński producent Quectel. Klienci mogą wybierać wśród modułów lutowanych, na złączu, a także dużej liczbie dostępnych architektur i systemów operacyjnych : Windows, Android, Linux. Do wszystkich modułów dostępna jest obszerna dokumentacja software/hardware, gotowe do użycia obrazy systemów operacyjnych, a także przykłady i schematy referencyjne dla projektowania własnych płyt interfejsowych.