Computer-on-Modules menjadi miniatur dengan standar OSM baru

Sebuah standar baru telah dirilis untuk komputer-di-modul yang bertujuan untuk menstandardisasi footprint dan rangkaian antarmuka prosesor aplikasi berdaya rendah dan sangat rendah daya berdasarkan arsitektur MCU32, ARM, dan x86 di berbagai soket, pabrikan, dan arsitektur.

Rilis 1.0 dari spesifikasi komputer-di-modul OSM, di mana OSM adalah singkatan dari modul standar terbuka, mendefinisikan salah satu standar pertama untuk modul komputer tertanam yang dapat disolder langsung dan dapat diskalakan. Ini juga menandai tonggak sejarah dalam miniaturisasi desain COM/operator modular, menggantikan modul seukuran kartu kredit dengan yang berukuran prangko dengan tapak maksimum 45mmx45mm.

Spesifikasi ditentukan oleh SGET (Standardization Group for Embedded Technologies), sebuah asosiasi nirlaba yang berkantor pusat di Munich, Jerman. Aplikasi target dari standar modul baru ini mencakup sistem tertanam dan edge yang terhubung dengan internet of things (IoT) yang menjalankan sistem operasi sumber terbuka dan digunakan di lingkungan industri yang keras.

“Modul OSM memberi ODM dan OEM faktor bentuk ultra-miniatur dengan harga menarik dan skalabilitas tinggi. Karena modul ini siap untuk aplikasi dan dilengkapi dengan semua driver perangkat lunak dan BSP yang diperlukan, dan karena spesifikasinya adalah open source – baik dari segi perangkat keras maupun perangkat lunak – kami berharap modul tersebut sangat menarik untuk sistem IoT dan tertanam yang aktif secara global komunitas pengembangan,” kata Martin Unverdorben, ketua tim pengembangan standar SGET STD.05, yang mulai bekerja pada Oktober 2019.

Mirip dengan standar dan produk komputer-di-modul, modul OSM menyederhanakan dan mempercepat desain prosesor. Pada saat yang sama, aplikasi menjadi prosesor-agnostik, yang membuatnya terukur dan tahan masa depan. Menurut SGET, mereka juga melindungi investasi EBT dan memperpanjang ketersediaan jangka panjang, yang pada akhirnya meningkatkan laba atas investasi dan keberlanjutan sistem tertanam. Di samping keunggulan ini – modul OSM yang memiliki kesamaan dengan semua spesifikasi komputer pada modul sebelumnya – spesifikasi OSM menawarkan tingkat kekasaran ekstra sebagai hasil dari desain BGA dan teknologi pemasangan permukaan otomatis (SMT), yang selanjutnya dapat mengurangi biaya produksi dalam produksi seri.

Semua modul OSM juga diterbitkan dan dilisensikan di bawah lisensi ganda Creative Commons Plus (CC+). Ini memungkinkan model lisensi terbuka, seperti lisensi Creative Commons Attribution-ShareAlike (CC B-SA 4.0) untuk kumpulan materi, komponen, dan perangkat lunak yang ditentukan, dan lisensi komersial untuk semua yang tidak termasuk dalam kumpulan ini. Ini memastikan bahwa data pengembangan, seperti diagram blok, perpustakaan, dan BOM yang dihasilkan dari pengembangan modul OSM, akan tersedia untuk umum. Namun masih dimungkinkan untuk melisensikan kekayaan intelektual (IP) dari desain papan operator secara komersial tanpa melanggar ide sumber terbuka.

Spesifikasi OSM yang baru memperluas portofolio spesifikasi modul SGET dengan modul mini BGA yang dapat disolder yang secara signifikan lebih kecil dari modul yang tersedia sebelumnya. Modul OSM terbesar, berukuran 45x45mm, 28% lebih kecil dari Qseven (40x70mm), standar yang juga diselenggarakan oleh SGET, dan 51% lebih kecil dari SMARC (82x50mm).

Ukuran modul lain dalam spesifikasi OSM baru lebih kecil. OSM Size-0 (nol) memiliki footprint terkecil dengan 188 pin BGA pada 30x15mm. OSM Size-S (kecil) berukuran 30x30mm dengan 332 pin, OSM Size-M (Medium) menawarkan 476 pin pada 30x45mm, dan Size-L (besar) – seperti yang disebutkan sebelumnya – berukuran 45x45mm dengan 662 pin BGA. SMARC, sebagai perbandingan, menetapkan 314 pin dan Qseven 230. Ini berarti bahwa desain BGA memungkinkan untuk mengimplementasikan lebih banyak antarmuka secara signifikan pada footprint yang lebih kecil – yang merupakan terobosan, baik dalam hal miniaturisasi maupun peningkatan kompleksitas persyaratan.

Set fitur apa yang tersedia dalam berbagai konfigurasi ukuran?
Antarmuka bervariasi dalam jenis dan desain tergantung pada ukuran modul OSM. Dalam konfigurasi maksimum, modul OSM menyediakan semua fungsi yang membentuk sistem embedded, IoT atau edge yang dapat diprogram terbuka, termasuk GUI.

Modul dari Size-S ke atas menawarkan antarmuka video hingga 1x RGB dan 4-channel DSI. Modul Size-M juga dapat mendukung 2x eDP/eDP++, dan Size-L menambahkan 1x antarmuka LVDS untuk grafik. Oleh karena itu konfigurasi maksimum dapat menyediakan hingga 5 output video secara paralel. Semua modul dari Size-S ke atas selanjutnya menawarkan antarmuka serial kamera 4 saluran (CSI). Modul Size-L menyediakan hingga 10 jalur PCIe untuk koneksi periferal yang cepat; Size-M menawarkan 2x PCIe x1, dan Size-S 1x PCIe x1. Mengingat tapaknya yang sangat mini, modul Size-0 tidak menampilkan I/O yang disebutkan tetapi menawarkan semua antarmuka yang tercantum dalam spesifikasi OSM, yang menyediakan hingga 5x Ethernet untuk komunikasi sistem-ke-sistem.

Selain itu, semua modul memiliki apa yang disebut area komunikasi, menyediakan 18 pin untuk sinyal antena untuk komunikasi nirkabel atau integrasi bus lapangan. Selanjutnya ada hingga 4x USB 2.0 atau 2x USB 3.0 (hanya dalam Size-L), hingga 2x CAN, dan 4x UART. Media penyimpanan flash dapat dihubungkan melalui UFS. Lebih lanjut, hingga 19 pin tersedia untuk sinyal khusus pabrikan.

Terakhir, dan untuk melengkapi rangkaian fitur, ada hingga 39 input analog GPIO, SPI, I2C, I2S, SDIO, dan 2x. Sebagai perlindungan untuk masa depan dan untuk memastikan bahwa ekspansi di masa mendatang kompatibel ke belakang, hingga 58 pin dicadangkan untuk tujuan di masa mendatang.