Q7SOM(System On Module) 組込に⾰命をもたらすテクノロ … s/Q7 SOM...2011/11/13...

Q7 SOM(System On Module)

組込に⾰命をもたらすテクノロジー

アイウェーブ・ジャパン株式会社

神奈川県横浜市中区住吉町3丁⽬29番住吉関内ビル8階BTel: 045-227-7626 Fax: 045-227-7646Mail: [email protected] Web: www.iwavejapan.co.jp

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2011/11/13 1© iWave Japan, Inc. All rights reserved.

⽬次

はじめに

Q7 SOMのケーススタディ

SOMの概要

Q7 SOMの概要と特徴

ARMのQ7対応

Q7 SOM 設計の挑戦

アイウェーブのQ7ロードマップ

参考資料

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2011/11/13 アイウェーブ・ジャパン株式会社 2


はじめに

本プレゼンテーション資料は、Q7 SOM(System On Module)の

優れた特徴を説明するため、Q7 SOMの実際の応⽤例を⽰し、

SOMの概要を説明します。

次に、アイウェーブがQ7にこだわる優れた特徴を説明します。

組込で圧倒的なシェアを持つ、ARMのQ7対応について説明します。

コンパクトなQ7を実現するための、SOM設計技術を説明します。

最後に、アイウェーブのQ7ロードマップについて説明します。

Q7 SOMのケーススタディ


lll 医療⽤画像処理

眼科⽤医療画像処理装置

基本仕様 USB2.0 Host/Device 7” TFT LCD デュアルカメラ SPI プリンタインターフェイス OS： Linux 2.6.35


Q7 SOM

ウエブ遠隔モニタリング産業HMI(Human Machine Interface)

基本仕様

USB2.0 ホスト/デバイス

3.5” TFT LCD

GSIM/GPRS モジュール

Ethernet

RS485 / RS232 / IMIOD-BUS

OS： WinCE6.0R2

産業⽤HMI


lll

⾞内情報アプリケーション⽤のヘッドレストCar-PC

I/O 仕様

USB2.0 Host

SD メモリスロット

USB カメラ

USB 3G モジュール GPS モジュールタッチ付7” TFT LCD OS: Android

Car PC


機能産業⽤ HMI 医療⽤画像処理⾞両⽤PC 開発キット

Q7 SOM √ √ √ √

LCD 3.5 in.320 x 240

7 in.800 x 480

7in. & 10 in.1024 x 768 √

カメラ 2 1 √Ethernet √ √ √2G/3G √ √ √

USBホスト √ √ √ √

シリアル外部IO⽤MOD-Bus プリンタ⽤SPI GPSのUART √

OS √ √ √ √

アプリケーション UI UI + Image Proc. UI √

Q7 SOMの⽤途別機能


ＳＯＭの概要


SOM(System On Module)

SOMは、シングルボードコンピュータ＋柔軟性を持つ。

市販品+カスタム設計の良い特徴を併せ持つ。

低消費電⼒組み込みコンピューティングに最適。

産業⽤組み込みニーズに幅広く対応。

SOMの種類: X-Board、ETX/XTX、COM Express、Q7 等

2008のSOM市場規模は、US$ 515百万－ VDC市場調査


SOMの利点


⼩さなサイズに必要な機能がパック

市販品で⼊⼿、すぐに使⽤が可能

迅速な市場投⼊

⼤きなコスト削減

スケーラブルなCPU選択

リスクの低減－⼤規模な開発投資が不要

設計の再使⽤

ハンディ端末にも搭載できる⼤きさ

iWave Systems Technologies

汎⽤インターフェイスパワーPC/X86 ベースのアーキテクチャ

標準 X-ボード ETX XTX COM Express

形状 68x49mm 95x114mm95x114 mm110x155mm (拡張)95x125mm (基本)95x95mm (コンパクト)

IO 汎⽤インターフェイス

汎⽤インターフェイス

ISA以外の汎⽤インターフェイス

ISA以外の汎⽤インターフェイス

PCI Yes Yes Yes YesPCIe No No Yes Yes電圧 3.3V、

3.3VSB5V、 5VSB 5V、5VSB 12V、5VSB

Q7以前のSOM



Q7 SOMの概要と特徴

Q7スタンダード 2008年制定、x86 CPUが前提最新のQ7 R1.20で新しいARM仕様を定義

組込で必要なインターフェイスを選別 4X PCI Express レーン Gigabit Ethernet 2X SATA、8X USB 2.0 SDIO、LPC Bus、12C Bus ⾼精密なオーディオ/AC97

Q7 SOMの概要


グラフィックインターフェイス LVDS 2×24 ビット SDV0、ディスプレイポート及びHDMI (共有)

電源低コスト実装のため、単⼀の 5V電源バッテリマネジメント

⼤きさ： 70 mm x 70 ｍｍ

Q7 SOMの概要


ZWave

Emlxxkj1㎎ll1LI!1111』'･!IIllje

Q7は、ARM/RISC/x86 CPUに対応する唯⼀のSOMスタンダード⼩型でインテグレーションが容易⾼性能な⾼速serialインターフェイス各種CPUに対応した拡張性

ARMI、X86、PPC アーキテクチャ

400MHzからDuaI Core 2GHz＋まで

Freescale、TI、NVIDIA、lnteI のCPU

多様なベンダーから⼊⼿可能 Congate、Seco、Portweｌｌ、iWave

IEI、MSC、Vertriebs

仕様は、標準化され⾃由に⼊⼿可能

Q7 SOMの特徴


インダストリーグレードのサポート産業⽤/医療⽤/⾞両⽤IVI

組み込みニーズに対応低電⼒設計 (12W以下)

ファンなしのニーズに対応

ヒートシンク機能も内蔵

低コスト、堅牢、⾼速MXMコネクタモジュールにコネクタを使⽤しなくても良い設計

5.5mm、7.8mm等の各種の⾼さが可能

Foxconn、Aces、Speedtech、Lotes が提供

低コスト－ 1 USD/unit以下

堅牢性、⾼速アプリの検証済み

Q7 SOMの特徴



ARMのQ7対応

ＡＲＭのQ7対応

ARM は、Q7の⾼度なIOニーズに対応

Pcle、HDMI、SATA、LVDS、Giga Ethernet 等

各種CPUに対応した拡張性

400MHz から1.5 GHz＋CPU 速度及びMlulti-core

組み込みのグラフィックアクセラレータ/ビデオコーデック

2D/3D グラフィックス、0penVG/OpenGL

1080p HD デコード/エンコード


iWave Systems TechnologiesiWave Systems Technologies

Free

scal

e i.M

x Se

ries

Freescale Application Processor – Built in Features

ETHERNET LVDS SATA Decode/Encode HDMI PCIe

２CH LVDS

２CH LVDS

RGB to LVDS

PATA to SATA

SATA2.03Gbps

SATA1.01.5Gbps

RGB to HDMI

RGB to HDMI

ビルトインHDMI

10/100Ethernet

10/100Ethernet

10/100/1000Ethernet

無し

無し

PCIe2.0x1 レーン

720p デコードD1 エンコード

1080p デコード720p エンコード

1080p デコード1080p エンコード

i.Mx6

xi.M

x53

i.Mx5

1

ARMのQ7対応



Ｑ７ＳＯＭ設計の挑戦


機能設計

アプリケーションプロセッサは、限られたQ7インターフェイスしかサポートしません

機能設計

オンボード変換デバイスが必要

HDI TMDS － RGB からHDMIコンバータ

最⼩限３つのUSB Host ポート -USB HUB

Ethernet －オンボードEthernet PHY

SATA － PATA to SATA

LVDS ディスプレイ－ LVDS トランスミッタ

CAN －オンボードCANコントローラ

電圧変換バッファ

オンボードFlash及びMicro SDメモリサポート2011/11/13 アイウェーブ・ジャパン株式会社 23


機能設計

オンボード変換デバイス－ i.MX51 Q7 モジュール

i.MX51Processor

DDR2 128MB

NAND FLASH128MB

SD2 4bitMicro SD

JTAG

Q7 Module Edge Connector

PATA x 1

USB Host1

RGB (24 Bit)

FEC x 1

SD1/MMC- 4 bit x 1

I2C x 1(1.8V)

SPI x 1

WDT x 1

Power Button x 1

Reset Button x 1

5V Input

SATA x 1

USB 2.0 x4

LVDS x1

CAN x 1

Power Good x 10

PATA to SATA*

USB HUB

LVDS Transmitter

CAN Controller*

Ethernet PHYEthernet x 1

DRAM

NAND

ACʼ97 x 1(3.3V CMOS)

USB Transceiver

ACʼ97 x 1(2.75)I2C x 1(3.3V CMOS)

WDGOUT x 1

Buffer/Voltage Level

TranslatorWDGOUT x 1 (2.75V)

WDT x 1(2.75V)

SPI x 1(2.75V)

Reset Button x 1(1.8V)

PMIC

⼤きさの挑戦

⾼密度部品配置－困難な配置

オンボード変換デバイス

最⼩限4若しくは8個のDDR2 / DDR3 デバイス

CPU は、1GB 若しくは2GB DDR2 / DDR3コントローラをサポート

1GBサポート⽤に、8×1GB 若しくは4×2GB デバイスが必要

オンボードマルチパワーレギュレータ回路

CPU及びIOデバイスは、複数の電源レールが必要

Core 供給、DDR供給、2.5V 及び3.3Vの IO要求

スイッチングレギュレータ及び関連のバルクインダクタ

多すぎる個別部品



⼤きさの挑戦

VCC_3V3 @ 2A

VCC_1V0_AVS@6A

VCC_1V0_CON

@ 1.5A

VCC_1V8_DIG

@ 0.5A

VCC_1V5 @ 5A

VCC_1V8_ANA

@ 0.3A

VCC_0V9@ 0.3A

VCC_1V8_OSC

@ 0.2A

DDR_VTT 1A

DDR_REF.01A

VREF_1.24V

(VDAC)

NAND FLASH(0.2A)

PCIE/SATA

( )

PCIE/SATA Clock

Generator( 0.125A)

USB HUB (1-->4)( 0.44A)

Micro SD( 0.1A)

CAN Controller ( 0.01A)

Gigabit PHY( 0.3A)

CPU

CPU

CPU

CPU

CPUDDR3x8

CPUDDR3x8

CPU

CPU

MISC (0.02A)

LVDS Transmitter

( 0.06A)

PMICが使えない場合の代表的な電源構成


⼤きさの挑戦

厳しい⼤きさの制限

使⽤可能⾯積 70mm*59.4mm

部品⾼の制限


⼤きさの挑戦

⾼密度実装－配置の困難性

4 DDR2 デバイス Q7 8 DDR2 デバイス Q7

PCB 設計の挑戦

全ての部品をうまく収容 ― 配置

⾼速信号のレイアウト設計－ DDR2/3、Pcle、USB 等

インピーダンスコントロール

電源と⾼速信号回路の分離

信号/電源配置ルール

DDR、Pcle、USB、LVDS‥‥差分信号

全ての信号レイヤの基準⾯

電圧レール及び⾯分離の回避


HDI(High Density Interconnect)

HDl は、Blind ＆ Buried VIAを活⽤

HDIで多くの部品を詰め込む

HDI －⾼価なレイアウト設計及びユニット単価

1.2mm ボード厚の厳格な仕様

レイヤ数対 PCB厚

インピーダンスコントロール実施に問題


PCB 設計の挑戦

（

代表的なレイアウト層構成

１

１

レイアウト設計の挑戦


温度設計の挑戦

熱伝導⽤に設けられた上端の放熱板

銅レイヤ経由のCPU及びDRAMからの熱伝導

ハイパワー製品⽤の熱拡散（最⼤12W ）

％％

01'

9



アイウェーブのＱ７ロードマップ

i.MxベースのQ7ロードマップ


Mul

timed

ia P

erfo

rman

ce

i.Mxシリーズの仕様


i.Mx SOM OS ロードマップ


Q7 SOMのターゲットアプリ

産業オートメーション及び制御

産業⽤/医療⽤HMI

ヘルスケア機器

画像システム

産業⽤ハンドヘルド

パネルPC

⾞両インフォテイメント


レ

Q7 ARM 開発プラットフォーム

全てのQ7 SOM モジュールに適⽤

サンプルは、何時でも⼊⼿可能

Giga Ethernet、USB Hostx2、USBデバイスx1、SD HDMl、VGA、LVDS、RGB LCD、タッチ SATA、カメラ、XVi-Fi、2G/3G モジュールコンポジットビデオ、オーディオ IN/OUT、CAN、RS232

Q7 汎⽤キャリアボード


カスタムキャリアボード開発

カスタムSOM開発

カスタムソフトウエアドライバ開発

OS 移植

BOM の最適化及び古い製品のリプレース

設計レビュー及びサポート

SOMの設計サービス


参照資料


http://www.qseven-standard.org/ http://www.xtx-standard.org/about.html http://www.etx-ig.de/specs/specs.php http://www.com-express-source.com www.trim.com/products/kontron/files/manual/xboardgp8_man.pdf

有難うございました！


注意条項

本プレゼンテーションで提⽰されたロードマップは、暫定的なものであり、アイウェーブは、予告なく変更することがあります。

スケジュール、ライセンス期間及び価格等のついてはその都度、お問い合わせください。

本プレゼンテーションにおける提案は、⽬標物の環境、使⽤条件等の前提条件があり、そのすべての情報を記述しているわけではありません。本提案の価格及びスケジュールは、本ドキュメントを作成した時点におけるものです。お客様と弊社が最終的に合意した物のみを有効とします。

弊社は、本プレゼンテーションに含まれる情報の更新をお約束するものではありません。


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