Применение процессорных модулей в приборостроении

    Прошлый мой пост о выходе на рынок самого мощного процессорного модуля на OMAP4460 не вызвал каких бы то ни было невероятных дискуссий, хотя интерес к теме появился. По опыту отраслевого общения с людьми «в теме» (тут имею в виду разработчиков железа разного ранга, от непосредственно инженеров и до тех.директоров и владельцев подобных компаний) могу сделать вывод, что хоть о существовании процессорных модулей в курсе практически все, но достаточно много людей просто не знают зачем они нужны — в чём соль и «где собака порылась».

    Применение процессорных модулей в разработке устройств меняет кардинальным образом сам процесс, причём не только техническую его составляющую, но и экономическую и маркетинговую.

    Одно из самых главных преимуществ — это время от начала разработки и до вывода продукта на рынок. Оно сокращается на порядки.

    Для примера давайте рассмотрим классический метод разработки (некоторые его называют способом применения «дискретных» элементов) и современный, с применением процессорных модулей. В первом, классическом случае, мы берём процессор и компоненты «рассыпухой» и начинаем с нуля разводить будущий прибор. При этом самостоятельно решаем непростые инженерные вопросы разводки сложных элементов, таких, например, как RAM. Во втором случае берём готовый процессорный модуль и строим прибор вокруг него. Самые ответственные компоненты уже разведены на модуле и плата-носитель уже получается относительно простой с точки зрения проектирования.

    Рассмотрим на двух реальных сопоставимых проектах из практики r&d-подразделения моей компании:

    1. Разработка промышленного контроллера smartCS
    2. Разработка промышленного медиаплеера greenGo


    Первый является универсальным промышленным контроллером, сферы применения: промавтоматизация и ЖКХ (управление инженерными системами).

    Второй прибор применяется в рекламе — ротация рекламных роликов на видеомониторах в бизнес-центрах, представитель решений класса Digital Signage.

    Приставка «промышленный» в каждом из изделий говорит о том, что к ним применяются пром.требования по надёжности. Т.е., если у вас повиснет медиаплеер дома — это неприятно конечно, но невелика беда, перегрузить недолго. В случае же с нашими изделиями — простои недопустимы, да и перегрузить медиаплеер, который установлен от вас в тысячах километров — может являться непростой задачей, а если их в сети сотни, то задача возводится в куб. Аптайм приборов из обоих проектов измеряется годами.

    Первый разрабатывался по классической дискретной схеме: поставили задачу с детальным описанием функционала, определились с процессором, подобрали комплектуху, развели, получили прототип, который начали отлаживать, портировали linux. В конце-концов через несколько итераций и всевозможных тестов получили готовое изделие. Т.е. от и до — это целиком разработка одной команды инженеров, схемотехников и программистов.

    Второй строился с учетом полученного опыта, но уже на основе процессорного модуля: тут тоже, исходя из задачи определили функционал и требования по производительности, выбрали процессорный модуль. Далее, развели простую плату, на которой разместились интегральный усилитель, 3g-модем и разъемы — устройство готово! Все этапы с портированием ОС, написанием и отладкой драйверов, вывода «железной» части на боевые характеристики в значительной степени уже решены бородатыми парнями производителя процессорного модуля и образ загружаемой ОС идёт в комплекте с процессорным модулем в готовом виде.

    Итак, опуская разработку прикладного софта (т.к. он может занимать совершенно разное время, и в данном случае к разработке железа не относится) у нас получается примерно вот такой набор этапов:



    Теперь проза жизни: в первом случае разработка заняла от запуска и до появления боевой версии прибора 14 месяцев. Во втором — три месяца! И я тут не шучу!

    Драма появляется когда начинаешь переводить эти цифры в деньги и перспективы: сейчас, когда всё так стремительно прогрессирует, задержка в год-полтора может убить ваш проект — он может успеть устареть, даже ещё не успев родиться.

    Вот более понятный инвестиционный график вывода устройства на рынок:



    Применение классического дискретного метода разработки во втором случае дало бы задержку в появлении первой серии оборудования в 11 месяцев. Для заказчика, который запускал на этом свой бизнес, это означало бы 11 месяцев недополученной выручки!

    А теперь представим, что есть две разных компании, которые выводят конкурирующие устройства на рынок, разрабатываемые по этим двум подходам… Кто побеждает? Ответ очевиден.
    Поделиться публикацией
    Похожие публикации
    Ой, у вас баннер убежал!

    Ну. И что?
    Реклама
    Комментарии 30
      +1
      Кажись перепутали легенду на графике
        0
        Да, спасибо, исправил.
        +1
        Графики неверно подписал, сейчас исправлю…
          0
          А как разъём процессорного модуля относится к вибрациям? Есть ли шансы у совсем любителя развести плату-носитель так, чтобы оно завелось более-менее сразу? Я так понимаю, что там уже можно без многослойных текстолитов обойтись, достаточно двухстороннего, если не разводить видео.
            0
            Мы работаем с Варисайтом, их процессорные модули имеют SODIMM-разъём. SODIMM довольно виброустойчив — дружен с вибрациями. Дело в другом, что вибрация измеряются в g — какого уровня виброустойчивость требуется?

            «Совсем любитель» — это насколько совсем любитель? И что требуется смастерить? Правильный вопрос — половина ответа :)

            И какие проблемы-то могут быть с видео?
              0
              Касательно вибраций — чтобы в машине работало, даже при езде по гравийной дороге.

              Совсем любитель — это нету практически никакого опыта разводки. Видео, по крайней мере HDMI — это совершенно точно высокие частоты, дифференциальные линии и т.д., шансов развести правильно крайне мало :) Какие частоты при разводке на матрицу, подключаемую напрямую, не знаю, честно говоря.

              А вообще, на плате должно быть питание, GPS-приёмник на UART, датчики ускорения скорее всего на SPI, sd-карточка и usb-device, ну и в идеале экран с тачем. Вроде совсем немножко. Главное, чтобы габариты не особо большие получились.
                0
                Разъемы эти, обычные вибрации, не космические, переносят без каких либо проблем.
                Там частоты на килогерцы нужны, чтоб резонанс о проблемы возникли. И то при больших энергиях. Так что смело применяйте.
              0
              Практически(в домашних условиях) нет, но если применять фототекстолит(текстолит с уже нанесенным фоторезистом) то теоретически можно но смысла особого нету.
              +8
              Только следует добавить что происходит проигрыш в себестоимости прибора.
              R&D — fix price, можно её не закладывать. А вот на каждом использовании модуля будем терять X денег, ибо:
              1. Маржа производителя/ретейлера этих модулей само собой больше чем суммы переплаты за компоненты.
              2. Оверхед комплектации. То есть грубо говоря, нам хватает 32 метра памяти, а модули с нужным процессором начинаются с 128. Или нам нафиг не нужен стек каких-нибудь протоколов — i2c/ethernet/usb/wi-fi. А все эти контроллеры стоят денег. Своя плата выигрывает в возможности конфигурирования железа.
              3. Отлаживать свой код малость приятнее, чем драйвера/модификации ядра от разработчика. А баги есть практически всегда.

              ИМХО, для не шибко крупных тиражей более-менее эксклюзивного товара можно не парится и использовать готовые kit'ы, а вот выход на массовый рынок без собственной распайки/разводки не пройдет.
                0
                Вот совсем не факт. В каждом случае нужно считать. Да и всегда есть вопрос правильного выбора подходящего модуля.
                  +1
                  Зависит от серии, сложности задачи и маржи на выходе. Если несколько десятков, то да, можно так делать.
                  Если серия больше, то есть смысл делать свое.
                  +2
                  Почему вы не учитывали вариант использоваться Start Board от производителя, к примеру приведу Quick Start Board от Freesccale, в месте с платой вы покупаете, её схемотехнику, её разводку, её ПО, и чуть ли не по шаговую инструкцию как собрать ядро Linux для платы.
                  С таким комплектом данных время разработки уменьшается в разы, особенно если есть разводка памяти и видео. И при этом стоймость устройства получается минимально а для массового производства это очень важный критерий.

                  P.s единственный плюс процессорных модулей я вижу в том что можно не меня плату менять модуль процессора тем самым проводя быстрый апгрейд… но и тут есть подвох, к примеру у того Freesccale внутри линейки очень часто Pin-tо-Pin совместимость.
                    0
                    P.S.: У Варисайта совместимы VAR-SOM-AM35 и VAR-SOM-OM37. Совместимы и их новые поколения, для обратной поддержки. Сходу не отвечу про pin-to-pin-совместимость их с VAR-SOM-OM44, надо кстати изучить этот вопрос. Но простор широкий.

                    В любом случае, они все pin-to-pin-совместимы в рамках модуля одной модели, а уже тут широта для апгрейда/даунгрейда весьма широка. Например, вот тут можно посмотреть на варианты поставки процессорного модуля — шагать можно в разные стороны очень хорошо просто изменяя характеристики и стоимость.
                      0
                      Варианты есть, а цены почему-то секрет. Я понимаю, что это как обычно зависит от кучи факторов, но все равно интересно понять уровень цен за пару штук для прототипирования и на партии 100 и 1000 штук. Комплектация любая, просто интересует уровень цен.
                        0
                        Да нет тут никаких секретов. Факторов — действительно многообразие, конфигурации, размер партии и т.п.
                        Порядки на e-Find можно оценить www.efind.ru/icsearch/?search=variscite
                    +1
                    R&D — конечно же относительный fix-price. Но…
                    Для разных подходов требуются разные команды с разными уровнями компетенций, а соответственно с разной стоимостью.
                    В первом случае команда дороже и работает дольше. В итоге разница в цене получается довольно существенной.

                    Всё зависит от кучи факторов: есть ли команда способная решить задачу? есть ли время на решение? есть ли достаточно средств? тираж изделия? etc.

                    Так что однозначного ответа нет. Но я пока убеждаюсь, что так проще, дешевле и быстрее.
                    Если начну производить и успешно продавать изделия в таких масштабах, как это делает Эппл, к примеру, со своими Айпадами — отпишусь, обещаю.

                    По пунктам:
                    1. Не всегда, не для всех тиражей, да ещё и в российских условиях. Грубо говоря, может получиться так, что производитель закупая компоненты по два цента за вагон даже со своей маржой даст цену ниже, чем просто купить здесь у поставщиков.
                    2. Большинство параметров вполне себе конфигурируются (начиная от памяти и заканчивая протоколами и другими фичами). Другое дело, что с локального склада индивидуальную конфигурацию конечно же получить вряд ли повезёт, но вполне реально заказать и получить после того как её произведут по индивидуальному заказу.
                    3. Это только в первый раз :) В нашем случае баги правят «бородачи» у производителя. А для них это «свой код».
                    0
                    На диаграмме и в тексте отсутствует стадия сертификации. Разьве можно стартовать продажи не пройдя сертификацию железа и софта? И как вообще с этим обстоят дела?
                      0
                      В подавляющем числе случаев, речь идет лишь о добровольной сертификации.
                      А там где нужна обязательная, там зачастую нужна и лицензия на разработку и производство.
                      И это целая история уже тогда!
                        0
                        > В подавляющем числе случаев, речь идет лишь о добровольной сертификации.
                        Как раз об этом случае и спрашивал. Т.е. получается устройство можно продавать и без сертификации? Вопрос доверия и раскрученности?
                          +1
                          Сертификация — действительно отдельный вопрос. Касается узкого круга случаев. Считаю, что к разработке не имеет никакого отношения, т.к. в большинстве случаев это пустая формальность, в виде лишних административных и бюрократических барьеров.

                          В гражданских проектах, это как правило при выходе на специализированные рынки: к примеру, ТЭК, ЖКХ, в вопросах касающихся биллинга/учёта.
                          В специальных проектах немного другая тема: лицензирование процессов, плюс т.н. воен.приёмка…

                          Если сузить разговор непосредственно до разработок и говорить о сервисном сегменте, т.е. о заказных разработках как о бизнесе, то тут ещё проще. Разработчик занимается именно разработкой и техническими вопросами, маркетинг и продажи (и остальной гемор) на заказчике — каждый занят своим делом.

                          Есть ещё тема с импортом, ВЭДом и ФТС — она безгранична. Вот малая толика…
                      0
                      Интересная и нужная статья!

                      1) Кто является ведущими производителями в этой сфере? У кого самый удобный и заточенный софт? Оптимальное соотношение цена/качество? Доступность к покупке?

                      2) Можете посоветовать процессорный модуль на базе ARM'a с RAM и flash на плате?

                      3) Что выведено на SO-DIMM'овские ноги? Какая скорость обмена осуществима? Какие частоты? и т.п.
                        0
                        И даже больше: существует ли распространенный процессорный модуль с поддержкой QNX «из коробки», сильным сообществом, нормальным wiki, howto и т.д., ценой в пределах 10-15 т.р., частотой хотя бы от 200 МГц?
                          0
                          QNX денег стоит. «Из коробки» никто не предложит.

                          Но при наличии купленной девелоперской лицензии, QNX (со средой разработки) запустить на процессорном модуле труда не составляет. Есть положительный опыт — запускали в одном из заказных проектов.
                            0
                              0
                              Спасибо, просто замечательно! Осталось понять, как теперь совокупить процессорный модуль и ПЛИС (а точнее кучу ПЛИС) на baseboard.

                              Вопрос может быть прост и глуп, но я не схемотехник)
                            0
                            1. Варисайт на своём израильском сайте громко заявляет, что он и есть «Leading System on Module manufacturer». Если судить по 44-му, то так оно и есть — на текущий момент самый мощный модуль у них. Что подтверждается и другими их проектами — опережают конкурентов на полгода-год.

                            Про софт: операционные системы есть, на модули они портированы производителем, драйвера написаны, есть Qt, кросс-компилятор прилагается, исходники доступны, саппорт работает — чего ещё требуется?

                            В России есть официальное представительство, русскоязычная поддержка и склад. Экспресс рассылка по всей стране.

                            2. Задачу надо понимать более точно. Вот полезная табличка: http://wiki.variscite.ru/doku.php?id=public:som-comparison
                            Можно еще посмотреть Digi ConnectCore

                            3. Скорость обмена, в качестве примера, у VAR-SOM-OM44 — gigabit ethernet!

                            Полная распиновка SO-DIMM в даташитах подробно описана. Вот по VAR-SOM-AM35: www.variscite.com/images/stories/DataSheets/VAR-SOM-AM35_1_23.pdf
                              0
                              Спасибо за ответ! Статья настолько зацепила, что весь день сижу гуглю/читаю.

                              Стоит задача разработки макета радионавигационного комплекса для отработки алгоритмов. Предыдущие ревизии показали, что 90% сложностей связаны с непрофильными для нас задачами: запуском железяки (разводка памяти очень трудоемка, BGA-шные процессоры нормально не припаиваются и т.д.), поднятием операционки реального времени, написанием драйверов и т.д.

                              Процессорный модуль мог бы стать выходом из положения: разрабатываем только baseboard с радиочастотной частью, ПЛИС и т.п., а процессор с обвязкой, систему и драйвера берем готовые.

                              Я понял, что я хочу процессорный модуль:
                              1) Включающий CPU, RAM, RTC, flash
                              2) Удобный коннектор к baseboard, возможность нормально заводить прерывания и внешние данные (шина данных/адреса на коннекторе?)
                              3) Поддержку QNX Non Commercial из коробки, нормальное сообщество пользователей и разработчиков
                              4) Приемлемую цену за модуль и отладочную baseboard
                              5) Долговременной поддержкой, возможностью купить

                              Есть контора swd.ru, которая занимается продвижением qnx. У них есть «стартовые комплекты на базе ОС QNX для популярных процессорных плат»:
                              service.swd.ru/sup_hardware/boards.php?cat_id=1

                              В том числе есть платы BeagleBoard. Есть наша контору, которая делает совместимую плату в форм-факторе SO-DIMM за вменяемые деньги, называется BlueShark:
                              www.mentorel.ru/index.php/about/36

                              Что скажете о ней?

                              И как быть с обменом с ПЛИС на baseboard? В прошлых макетах просто делали общую шину адреса и данных для процессора и ПЛИС.

                              PS QNX Non Commercial вроде как полноценный и бесплатный. Для наших задач отработки и проверки алгоритмов подходит.
                                0
                                BlueShark — тоже вариант. Дороговато по-моему и процессор малёк устарел (на пару лет).
                                Это аналог устаревшего VAR-SOM-OM35.

                                По ПЛИС нет проблем оставить ваше решение, адресная шина и шина данных доступны на SO-DIMM.
                                Можно еще подумать завязать по SPI или I2C, SDIO, UART на худой конец. Вариантов масса.
                                  0
                                  Приехала сегодня AM3517 с базовой платой. Сваял UART'овский проводок, пообщался с u-boot'ом. И тут выяснилась странная вещь — ни кросс-компилятор, ни bsp на их сайте-то не лежат. Где их искать? Диск, на который ссылаются они в мануалах, мне не привозили.
                                    0
                                    Диск прилагается к DVK. К остальным железякам он не входит в комплектацию поставки.
                                    Но всё запрошенное доступно на ftp.

                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                          Самое читаемое