基于 Arm® 架构的工业应用解决方案：基于 Arm 的模块化系统

细节: 类别：嵌入式系统; 2023年10月9日

工业自动化对机器和系统硬件提出了独特的要求。Kontron 利用 Arm® 处理器技术开发了一系列专有产品，并通过涵盖 NXP 和 Raspberry Pi Foundation 处理器的广泛产品组合进行销售。结合易于使用的 IEC 61131-3 CODESYS® 自动化软件，这一可扩展的模块化系统为构建边缘控制器和网关提供了强大且面向未来的基础。.

工业自动化对机器和工厂设备的硬件提出了独特的要求。然而，在许多情况下，像英特尔酷睿™ iX 或凌动这样的处理器虽然很理想，但经济上却不可行。.

Kontron Electronics 专注于开发和生产成本优化的解决方案，并可根据最新的处理器技术提供具有工业适用性的专有产品和客户定制产品。.

适用于各种应用的技术

因此，作为领先的工业计算硬件制造商，康创不仅提供配备最强大处理器和外围半导体的单板计算机、COM模块和工业PC，而且作为物联网/嵌入式计算机技术（ECT）提供商，康创还利用基于Arm®架构的微控制器和微处理器，为工业应用打造多样化的解决方案。这些解决方案不仅在处理器方面，而且在与设备、机器和系统的集成方面，都能满足广泛的需求。.

通过收购 Kontron Electronics，这家德国高端制造商如今拥有了一家专注于开发和生产成本效益型解决方案的公司。Kontron Electronics 是一家提供全方位服务的电子组件和器件供应商，拥有 450 名员工。它是 Kontron ODM/EMS 联盟的成员，该联盟由五家公司组成，在德国、奥地利、匈牙利和斯洛文尼亚设有七个分支机构。该集团公司在整个制造链中拥有数十年的经验，并在开发满足各种需求的产品方面拥有丰富的专业知识。.

基于 i.MX8M Mini 和 i.MX8M Plus 四核应用处理器的系统级模块 (SoM) 非常适合要求苛刻的自动化任务、实时应用和高质量可视化解决方案。它们采用全新的、与供应商无关的 OSM 标准，可直接焊接。.

可扩展硬件

在深入探讨处理器之前，我们不妨先了解一下使用这些处理器的产品。康创电子（Kontron Electronics）开发并制造用于各种应用的微控制器组件。在其以定制产品为主的产品中，大多采用搭载 Arm Cortex-M 内核的 32 位 STM32 微控制器。.

“基于Arm处理器技术，我们开发了一个可扩展的模块化系统，并拥有丰富的自主产品组合，”霍尔格·伍斯曼解释说。“这些产品不仅适用于众多应用场景，而且也适合作为定制化、成本优化开发的起点。”.

该矩阵式产品组合的核心是称为系统级模块 (SoM) 的处理器模块。除了现有的采用专有 25.5 x 25.5 毫米外形尺寸的模块外，新型模块的设计符合开放标准模块™ (Open Standard Module™) 规范。这种针对焊接式 SoM 的全新厂商中立标准，与可插拔设计相比，降低了解决方案的总体成本。.

集成作为一项标准

对于那些不自行集成系统级模块 (SoM) 或不将其用于定制主板的客户，Kontron 提供名为 Board-Line 的超紧凑型计算机主板，其中包含外围设备。这些主板的特点是连接器尺寸和位置统一。“这意味着客户可以确信，在未来很多年里，功能相同的模块仍然可用，”Holger Wußmann 解释道。“此外，只要处理器制造商继续供应，Kontron Electronics 就会持续生产 SoM，这为集成这些产品的系统提供了高度的未来兼容性。”

由于尺寸标准化，该系列电路板产品适用于安装在统一的机箱中。事实上，Kontron 在其自动化产品线中提供采用金属外壳的 DIN 导轨安装产品。这使得电路板成为尺寸为 111 x 25 x 76 毫米的小型盒式 PC。大多数电路板和模块也可在显示产品线中以触摸面板的形式提供，屏幕对角线尺寸分别为 5 英寸、7 英寸、10 英寸和 15.6 英寸。.

因此，从模块和处理器板到成品，一切都已具备，可以促进自动化项目的快速实施。.

Kontron 提供的硬件产品以电路板的形式作为一个单元，包含微处理器、SoM 模块、存储器、通信和 LCD 接口，以及重要的安全标准，全部集成在一个紧凑的印刷电路板上。.

处于处理器技术的最前沿

在处理器方面，Kontron 与领先的半导体制造商保持着密切的合作关系。因此，这家中欧高端制造商能够在新一代处理器芯片问世后，第一时间推出采用最新处理器的创新型、可扩展的工业级嵌入式/工业物联网系统产品。.

“选择处理器的标准有很多，”Kontron Electronics GmbH 的总经理 Holger Wußmann 说。“复杂的 HTML 可视化需要强大的 GPU，而对于 AI 任务，我们提供带有 AI 加速芯片的附加模块。”.

dezony GmbH 的 IQ 充电站采用了 Kontron Electronics GmbH 提供的 SL STM32 MP157 系统模块的 Linux 支持。更多信息请访问 https://www.kontron-electronics.de/fileadmin/media/anwendungen/use-cases/dezony_de_use-case_kontron-electronics.pdf

强大的性能和外围设备，占用空间极小：i.MX 8 处理器系列

这些系统模块 (SoM) 基于 i.MX8M Mini 四核应用处理器，以 OSM 模块的形式提供，在同尺寸级别中性能卓越。除了强大的 1.6 GHz Arm® Cortex®-A53 4x 微处理器和 DDR4 内存外，该系统还提供一套标准外设，并具备丰富的接口。.

该模块具有众多数字 I/O 和串行通信接口、DSI 接口以及 PWM 和两个 SDIO 接口，使其成为要求苛刻的自动化任务、实时应用和高质量可视化解决方案的理想选择。.

作为其产品组合的最新成员，Kontron 在 2023 年 3 月举行的 Embedded World 展会上发布了全球首款基于 iMX8Mplus 的 S 尺寸 (30x30 毫米) 系统级模块 (SoM)。该模块支持双千兆以太网 (GbE-LAN) 和 TSN 通信。凭借其强大的通信能力，该模块能够满足行业对实时容量的严苛要求。.

所有 Board-Line 产品均可配备当前 NXP i.MX 8 系列处理器或 Raspberry Pi 4，并适用于安装在标准金属外壳中，也可安装在 DIN 导轨上。.

树莓派已相当成熟。

树莓派（Raspberry Pi）起源于中小学和大学，同样基于 Arm® 技术，如今已在工业应用领域取得了巨大成功。“开源软件的广泛普及以及教育领域积累的专业知识，尤其鼓励了年轻的开发者们将这一处理器平台应用于工业领域，”Holger Wußmann 表示，“这足以促使我们推出 PiXtend® 和 Pi-Tron 系列硬件，为工业应用提供合适的解决方案。”.

它的成功证实了这一举措的正确性。搭载树莓派基金会处理器硬件的PiXtend®和Pi-Tron系列产品已在实际应用中证明了其有效性，目前已生产超过10,000台。树莓派在工业应用领域已得到广泛认可。因此，康创已将最新的Compute Module 4集成到产品中。.

PiXtend® Pi 4 PLC 搭载了 Broadcom BCM2711，这是 Raspberry Pi 基金会迄今为止性能最强大的处理器。这款四核处理器采用 64 位 Arm® Cortex®-A72 SoC，支持高达 8 GB 的内存。凭借千兆以太网接口，这款单板计算机可确保快速数据传输，并提供两个 micro-HDMI 端口用于音频和视频传输。.

Pi-Tron CM4 采用 Broadcom BCM2711 芯片组和四个 1.5 GHz Arm Cortex-A72 处理器，同样基于第四代 Raspberry Pi。与前代产品相比，该开发板可配备更大的内存，并提供预认证的 WLAN/蓝牙连接选项。为了方便将 Pi-Tron CM4 集成到物联网应用中，它预装了包含 SIM 卡和外置天线接口的 LTE 模块。.