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用于小型设计的PC104的过去、现在和未来

星星科技指导员 来源:嵌入式计算设计 作者:George Hilliard 2022-08-15 15:05 次阅读

PC104,或以前的 PC/104,已经以某种形式存在了 30 多年。即使对于嵌入式系统,那也是很长的时间。尽管年代久远,它仍然是嵌入式系统可行且重要的架构。该规范定义了一种可堆叠架构,即板实际上是相互堆叠以增加功能。

典型的堆栈可能包含一块 CPU 板、一块电源板和一个或多个用于特定用途的外围板。此类板可从许多供应商处获得。如果需要特殊功能,许多 OEM 都会设计自己的外围设备板。

该规范最初是通过PC/104 Consortium开发的,随着时间的推移不断发展,以跟上最新的可用技术。它定义了外形尺寸和使用的总线,以及引脚。符合此类别的产品适用于坚固的工业和军事应用。最初定义了两个版本,一个是 8 位的,一个是 16 位的。后者更受欢迎,包含 104 个引脚。因此,“104”名称。它的尺寸为 3.550 x 3.775 英寸或 90 x 96 毫米,为寻求减小 SWaP(尺寸、重量和功率)的 OEM 提供了一个不错的选择。

最初,大多数可用的 CPU 板都是基于 X86 架构和 ISA 总线的。如今,许多供应商都提供了大量基于 Arm 的 CPU 板。过去通常运行基于 DOS 或 Windows 的操作系统 (OS)。今天,我们看到 PC104 系统运行所有版本的 Linux 和实时操作系统。后来的标准,如 EBX 和 EPIC,允许使用更大的 CPU 板,但包含一个 PC104 连接器,允许使用标准 I/O 板。

WINSYSTEMS 的PCM-C418 SBC专为 PC104 外形尺寸而设计。由于使用了 DM&P Vortex86DX3 SoC 处理器,它提供了低功耗规格

ISA 实施至今仍受到广泛支持。出现了变化,部分是为了保持与现有电路板的向后兼容性,部分是为了允许使用当前技术。例如,WINSYSTEMS 的 PCM-C418 单板计算机(SBC) 适合 PC104 外形尺寸并配备最新一代 DM&P Vortex86DX3 SoC 处理器。SBC 结合了充足的内存(2 GB DDR3-LV 焊接和 1 MB 电池支持 SRAM)和小尺寸、低功耗、坚固的设计和扩展的工作温度范围,适用于工业控制、运输、Mil/COTS 和能源应用。

当需要 PC104 更高的性能时,PC104-Plus 架构应运而生。此版本增加了 32 位 PCI 连接,为 OEM 提供更高的速度,同时保持与现有主板的向后兼容性。紧随其后的是 PCI-104 规范,它本质上是没有 PC104 ISA 连接器的 PC104-Plus。符合 PCI-104 的产品仍然可用。但是,它们需要使用 PCIe 到 PCI 桥接器

展望未来,PCIe/104 增加了 PCI Express 信号。该规范最初侧重于采用现在称为 PCIe/104 Type 1 规范的高性能 CPU。它允许三组高速连接器上的 x16 PCIe 通道。也可以包括一个 PCI-104 连接器。该规范的未来版本(类型 2)允许其他类型的 I/O,因此设计人员可以在 CPU 性能图表上上下移动。这可能是 PC104 上 PCI Express 最常用的标准。

即使使用 Type 2 引脚,许多 CPU 也无法使用完整的三组高速连接器。因此 PC104 联盟批准了 Type 3 (OneBank) 连接器选项。OneBank 在 Type 2 引脚上支持第一个 bank 的信号,并减少其余两个 bank 的填充,这些 bank 大部分是未使用的 I/O。这节省了 PCIe/104 CPU 的空间,允许增加功能或降低成本。

在WINSYSTEMS PX1-C415 SBC中可以看到 OneBank 架构的一个很好的例子。它利用了 Intel 的 Atom E3900 系列 SoC 处理器。由于 OneBank 的扩展,它可以作为独立的 SBC 运行(无需载板)。该规范的向后兼容性允许使用大量扩展模块,同时仍保持小巧、坚固的外形尺寸。如果需要,OEM 可以设计自己的模块。

审核编辑:郭婷

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