嵌入式板卡的应用热点及技术挑战

王 莹

应用热点

嵌入式计算机目前应用的领域多为对计算机有特殊要求的领域，如对温度、湿度、震动、冲击、尺寸大小等有特殊要求，这些领域包括工业自动化、工业控制、交通、医疗、通信以及航空航天、国防等领域。随着国家绿色能源的大力推广，诸多城市地铁项目的获准，嵌入式计算机在风力发电、轨道交通等相关应用领域的应用成为瞩目的热点。

技术挑战总览

这些热点应用对嵌入式板卡提出了许多技术挑战。

凌华科技指出，通常，嵌入式产品在生命周期以及业务驱动方面需做优化的处理，为此在嵌入式产品设计时应考虑如下因素：

·可靠性和稳定性：无风扇、低功耗以及冗余的设计将被整合在嵌入式产品的设计中，以减少外界环境和内部环境对系统的影响；

·宽温及军用宽温级：通常在军工、交通等领域对嵌入式产品的宽温范围有严苛的要求，为此，产品必须在设计之初就要考虑这些需求，并贯穿到整个设计及制造、验证、检验等环节中：

·紧凑尺寸及轻便设计：军工以及一些关键性任务应用、便携式设备和车载设备对嵌入式系统的尺寸以及重量都会有严格的要求；

·系统整合性能及软件服务支持：嵌入式BIOS和操作系统的支持将针对不同的应用有不同的支持，具有竞争力的嵌入式产品供应商通常在系统整合和软件支持方面具备丰富的经验和强大的技术能力，以满足应用需求：

·电源管理功能：超低功耗设计可以满足电源的长时间工作，以减少系统对电能的过度依赖；

·无缝升级：从成本效率及系统互用性上考虑，嵌入式系统产品需要在升级时，只需更换部分组件或计算系统目阿完成整个升级工作；

·性能功耗比：在单位能耗下能够提供更强的性能输出。

宽温值得重视

具体来说，每家企业都有自己的核心产品策略和特色，例如，磐仪(ARBOR)科技围绕宽温下功夫，并实现了可靠性和稳定性。据磐仪企划部曹经理介绍，之所以选择宽温为突破点，是由于中国地域辽阔、全球气候又在急剧恶化，导致南、北地区，冬、夏季节温差明显加大，给嵌入式产品在这些领域中的应用带来更加苛严的考验。特别是野外电力控制、铁路南北运行线路中的车载设备，需耍具备更加宽幅的高低温耐受能力。

因此，磐仪计划于近期对其全线产品做一次规格调整：将常温产品的工作温度从原来的0℃-60℃调整为，20℃-+70℃：宽温规格调整为-40℃—+85℃。

但是，磐仪的宽温产品与某些厂商的筛选式宽温产品有着根本性的不同。筛选式宽温产品本身还是常温规格的产品。是对常温规格的产品进行高低温耐受极限测试，如果测试通过了，就划归为宽温产品；如果没通过，就还算是常温产品。这种宽温产品是常温规格中的佼佼者，但却是宽温应用中的潜在危险者。最容易发生的危险就是电容在高温下发生爆炸，导致某组电压与地线短路，进而引发设备烧毁甚至发生火灾。

因此，需要宽温产品从设计、选材开始，就充分考虑产品的宽幅温差适应能力。并且加强生产品质管控。

小型化，绿色化

而威盛电子的嵌入式板卡则围绕小型化、绿色化方面下功夫。例如，威盛电子嵌入式平台事业部为业界定义了Mini-ITX、Nano-ITX、Pico，ITX、Pico-ITXe、Mobile-ITX等多种微型化设计的板型规范，已陆续成为商用及工业系统厂商接纳的标准：2009年该公司又推出Em-ITX板型，则在兼顾微型化特性以外，从多功能、通用性上做了新的尝试。在绿色化方面，威盛板卡主要采用其绿色化的威盛Nano处理器。例如Pico，ITXflocmx7.2cm嵌入式主板EPIA，P720搭配的威盛VX855高清多媒体芯片组，处理器频率IGHz，整体功耗只有8W，却可支持H.264 1080p硬解码加速，可谓高清视频播放的杀手级产品。

都分嵌入式板卡企业的特点

凌华科技：嵌入式产品包括AdvancedTCA、CompactPCI、ETX/COMexpress以及工业电脑等，完整的产品线可以满足不同应用的需求。特别是在COM(模块化电脑)产品上拥有的专业能力以及一系列紧凑型、低功耗和无风扇的嵌入式解决方案。

凌华还成功收购美国嵌入式产品领导品牌、PCI04创始者Ampro公司，创立Ampro byADLINK品牌，可以提供始于设计并贯穿整个制造过程的宽温及军用宽温级嵌入式产品和系统。

磐仪科技：宽温产品从设计、选材开始，就充分考虑产品的宽幅温差适应能力。

为了保证质量，在选用零部件方面，磐仪不惜花费高额成本，全部选用发热量低、工作温度范围宽广的零部件。在设计过程中，研发工程师结合每个零部件的高低温特性和动、静态工作点。对于本身发热量稍大，在高温环境下可能造成隐患的小零件，会采用增大零件底部敷铜面积，以帮助散热或增加辅助散热片等措施。对于低温环境下特性变化较大的零件，比如电容，除了选用较为昂贵的受温差影响较小的电容外，适当增加电容的用量。以弥补低温环境下的容量损失。在生产、检验过程中，100％执行增宽温度范围的高低温性能测试验收(比公布的低温低5℃，高温高5℃)。

威盛电子嵌入式平台事业部：威盛自己做芯片，同时提供板卡标准，例如最新的Em-ITX等。在嵌入式板卡方面有很多成功的经验，一些成功案例如：美国军方委托第三方公司开发的战地救援机器人，采用威盛嵌入式平台，可以托起1SOkg的伤员，并可温柔灵巧地将之送到救护车上或战地医院。韩国客户采用Nano-ITX板型做车载电脑系统，具有GPS及高清多媒体娱乐功能。威盛嵌入式方案中标西班牙医院数字标牌的政府采购项目，采用了定制的Linux,~作系统及软件。体现了威盛在客制化技术服务方面的优势：通过掌握自身处理器的核心技术，为客户开发基于不同操作系统的驱动和BIOS。

威盛嵌入式非常看好中国的数字标牌、POS机、视频监控、车载电脑、工控、电力、交通、医疗电子等应用领域。

安捷伦工业测试仪器“橙动中国”

1月14日，安捷伦科技召开主题为“安全便捷橙动中国”的工业电子测量仪器中国经销商年会，并推出具有优秀移动性、高精度和良好经济性的安捷伦工业电子测量仪器系列产品。同时，安捷伦部分手持式仪器开始使用更醒目的橙色作为外表颜色，以突出体现安捷伦在确保用户安全方面的不懈努力。这种颜色更鲜明，具有更高的可见度，并且在工业上通常用于表示“警示色”，可以提醒用户注意安全。

安捷伦副总裁兼基础仪器部总经理Ee Huei Sin表示：“越来越多的现场工程师和技术人员希望，测量仪器能够方便地运输、安装和维护。为满足这些需求。仪器必须具有以下3个关键特性：移动性、精度和经济性。安捷伦工业电子测量仪器(IET)的设计初衷是为这些关键领域提供高价值的测试设备。”最新推出的U1210系列手持式钳形表具有高达1000 A的大电流测量能力，能够测量直径达2英寸的电缆，进一步保护工程师和技术人员在高电压和大电流环境下工作的安全性，U1240B、U1250B系列数字万用表和U1210A钳形表具有CAT III1000 V、CATIV 600v的安全等级。获得IEC61010知CSA标准认证，并通过了比这些标准更严格的附加高压测试。