Explicación de la norma OSM para el sistema en módulos

Normas del sistema en módulo

Los diseñadores de productos, los arquitectos de soluciones y los ingenieros de sistemas han adoptado varios estándares de sistema sobre módulo, como SMARC y Qseven (Figura 1). El SGeT (Grupo de Normalización para Tecnologías Integradas), una asociación internacional sin fines de lucro formada por empresas y organizaciones, colabora y desarrolla especificaciones independientes para la tecnología informática integrada. La elección de un estándar industrial para el sistema en módulos ayuda a la escalabilidad de la tecnología y aprovecha la interoperabilidad entre los proveedores.

Recientemente, la SGeT ha definido un nuevo estándar para los módulos de sistema sobre placa: el módulo de estándar abierto (OSM), cuya propuesta de valor única es la de ser un módulo de sistema sobre placa soldable. El estándar permite una capa adicional de resistencia con el diseño LGA y la tecnología de montaje en superficie.

Figura 1: Los estándares del sistema sobre módulos incluyen SMARC, Qseven y OSM. (Fuente de la imagen: iWave)

Explicación de la norma OSM

El módulo estándar abierto, el último estándar de la industria para el sistema en módulos, se lanzó en diciembre de 2020. Con el fin de crear un nuevo estándar versátil y preparado para el futuro para módulos informáticos integrados de pequeño tamaño y bajo costo, SGeT ha publicado la especificación OSM 1.0. OSM es uno de los primeros estándares para módulos informáticos integrados directamente soldables y escalables.

OSM se está abriendo paso en la industria con módulos informáticos integrados del tamaño de un sello de correos, sustituyendo a los módulos del tamaño de una tarjeta de crédito. El OSM permite desarrollar, producir y distribuir módulos integrados para las arquitecturas MCU32, Arm® y x86. Las principales características del módulo OSM son:

1. Totalmente mecanizable durante la soldadura, el montaje y las pruebas
2. Paquete LGA preestañado para soldar directamente sin conector
3. Interfaces blandas y duras predefinidas
4. Software y hardware de código abierto

El nuevo estándar está disponible en cuatro tamaños diferentes, que abarcan el tamaño cero, el pequeño, el mediano y el grande, que varían en función de los contactos LGA disponibles en el módulo (figuras 2a y 2b). Los cuatro factores de forma diferentes pueden basarse unos en otros.

Figura 2a: Tamaños, factores de forma y configuraciones de clavijas estándar de OSM. (Fuente de la imagen: iWave)

Figura 2b: Tamaños estándar de OSM codificados por colores según la Figura 2a. (Fuente de la imagen: iWave)

El módulo de estándar abierto utiliza un encapsulado LGA simétrico para conectar el PCB del módulo al PCB de la placa base. Como tecnologías de contacto pueden utilizarse matriz de rejilla de pines, ENIG LGA o BGA, a discreción del fabricante. Las especificaciones también permiten a los proveedores de módulos adoptar diferentes alturas en función de los requisitos, con la opción de extenderse a través de un "espaciador de PCB".

Los módulos a partir del tamaño S ofrecen interfaces de video de hasta 1 RGB y 4 canales DSI. Los módulos de tamaño M pueden soportar adicionalmente 2x eDP/eDP++, y los de tamaño L añaden 2x interfaz LVDS para gráficos. De ahí que las configuraciones máximas puedan proporcionar hasta seis salidas de vídeo en paralelo. Todos los módulos a partir del tamaño S ofrecen además una interfaz serie de cámara de 4 canales (CSI). Los módulos de tamaño L ofrecen hasta 10 carriles PCIe para la conexión rápida de periféricos; el tamaño M ofrece 2 PCIe x1, y el tamaño S 1 PCIe x1. En vista del tamaño extremadamente miniaturizado, los módulos de tamaño 0 no cuentan con ninguna de las E/S mencionadas, pero ofrecen todas las interfaces enumeradas en la especificación OSM, que prevé hasta 5x Ethernet para la comunicación entre sistemas.

En todos los módulos hay un área de comunicación dedicada, que proporciona 18 pines para señales de antena para diferentes tecnologías inalámbricas, y 19 pines disponibles para señales específicas del fabricante.

¿Por qué considerar OSM?

Las principales ventajas del módulo OSM son la posibilidad de soldar la placa de circuito impreso y la resistencia a las vibraciones, el factor de forma compacto con la menor relación pin/área y la posibilidad de escalar la tecnología.

Dado que el módulo se puede soldar directamente a la tarjeta portadora, es adecuado para productos propensos a las vibraciones y que requieren un factor de forma compacto. Un ejemplo es el grupo de conectividad de un vehículo eléctrico de dos ruedas. Los módulos OSM ofrecen a los diseñadores una solución con una combinación ideal de escalabilidad, factor de forma y costo.

Para un número cada vez mayor de aplicaciones de IoT, este estándar ayuda a combinar las ventajas de la informática integrada modular con los crecientes requisitos en cuanto a costos, espacio e interfaces. Las aplicaciones potenciales de un módulo OSM incluyen sistemas integrados, de IoT y de borde conectados a IoT que ejecutan sistemas operativos de código abierto y se utilizan en entornos industriales difíciles.

Cartera de sistemas OSM de iWave en módulos

iWave Systems, líder en el diseño y la fabricación de sistemas en módulos, ha lanzado recientemente el iW-RainboW-G40M (Figura 3): El módulo OSM i.MX 8M Plus soldable. iW-Rainbow-G40M integra el potente procesador i.MX 8M Plus en el compacto estándar OSM 1.0, ofreciendo potentes capacidades de IA y aprendizaje automático en un módulo compacto.

Figura 3: La parte superior e inferior del sistema iW-G40M en el módulo. (Fuente de la imagen: iWave)

Dos procesadores de señal de imagen (ISP) y un procesador de red neuronal dedicado de hasta 2,3 TOPS hacen que el i.MX 8M Plus sea ideal para el hogar inteligente, la ciudad inteligente, el IoT industrial y más allá con su aprendizaje automático, visión y capacidad multimedia avanzada.

Características principales del módulo

• i.MX 8M Plus dual/quad lite/quad
• 2 GB LPDDR4 (hasta 8 GB)
• 16 GB de eMMC (hasta 256 GB)
• Wi-Fi (802.11b/g/n/ac/ax) (el ax es opcional)
• Bluetooth 5.0
• 2 puertos CAN-FD
• 2 interfaces RGMII
• PCIe 3.0 x 1
• LVDS x 2
• Módulo LGA de tamaño L

El módulo ofrece a los diseñadores una opción flexible y escalable para su producto, al tiempo que acorta el tiempo de comercialización. Con la provisión de interfaces industriales como CAN-FD, redes sensibles al tiempo e interfaces de alta velocidad, el procesador es un ajuste ideal para la Industria 4.0 y los sistemas de automatización que soportan el procesamiento inteligente y rápido de datos multimedia.

Mediante un kit de desarrollo y un SOM listo para la producción, un diseñador puede acelerar el tiempo de comercialización con un riesgo reducido. El módulo está preparado para las aplicaciones y viene con todos los controladores de software necesarios y BSP con soporte de software de Ubuntu, Android y Linux.