Что кроется за термином «готово к применению»?

Компьютеры-на-модулях представляют собой наиболее широко используемую категорию продуктов на уровне плат во встраиваемых и периферийных вычислительных системах, даже превосходя материнские платы, несмотря на необходимость использования несущей платы. Фиксированная конструкция с заданным внешним экранированием ввода-вывода обычно не подходит для OEM-производителей, производящих устройства, машины, системы, роботов или автономные транспортные средства. Таким образом, компьютеры-на-модулях на протяжении многих лет являются основой для проектирования промышленных систем. Для этого есть две основные причины: во-первых, интеграция стандартизированного компьютера-на-модуле на несущую плату для конкретного приложения намного проще, чем интеграция процессора в полностью индивидуальную конструкцию. Во-вторых, модули можно выбирать с разными процессорами и от разных производителей, что избавляет от необходимости изобретать велосипед при каждом обновлении. Инвестиции в выделенную несущую плату приносят дивиденды за пределами жизненного цикла любого отдельного процессора. Оба аспекта имеют решающее значение для многих промышленных образцов.

Поддержка программного обеспечения

Интеграция проста, особенно для разработчиков оборудования. В конце концов, существуют руководства по проектированию и эталонные несущие платы, а иногда даже данные САПР для проектирования печатных плат. Это позволяет с высокой эффективностью повторно использовать отдельные компоненты. Тем не менее, программная сторона дизайна значительно сложнее, когда дело доходит до достижения стадии, когда все, что остается сделать, это установить приложение. Производители компьютеров-на-модуле всегда стремились свести к минимуму усилия по интеграции, предоставляя поддержку встроенного и аппаратного обеспечения низкого уровня через пакеты поддержки плат (BSP). Разработчики получают готовые к использованию драйверы для выделенных интерфейсов модуля в разных операционных системах, что позволяет осуществлять прямую установку. Именно в этом контексте появился термин «готовый к приложению», относящийся к модулю с BSP и несущей платой, готовой к оценке. Существуют даже комплектные модульные и несущие изделия, предназначенные для серийного производства.

Таким образом, простая возможность установки операционной системы (ОС) и OEM-приложения на входящий в комплект модуль и носитель была признана «готовой к работе с приложением» (на рисунке). По сравнению с новым полностью индивидуальным дизайном, требующим от разработчиков кропотливой компиляции всех аппаратных и программных строительных блоков, эта характеристика, безусловно, точна. Однако, с точки зрения OEM, это верно лишь отчасти. Производители должны не только разрабатывать и производить несущие платы, но и интегрировать и тестировать функциональное программное обеспечение для подключения к Интернету вещей, искусственного интеллекта, виртуализации и безопасности в современном технологическом ландшафте. Примечательно, что Закон ЕС о киберустойчивости и связанные с ним стандарты IEC 62443 требуют от OEM-производителей обеспечивать кибербезопасность продукции. Интеграция и усиление защиты конкретного встроенного и промежуточного ПО, обновление драйверов, общая проверка и тестирование программного обеспечения — все это сложные задачи. Обновление программного обеспечения и обслуживание на территории заказчика на протяжении всего производства или эксплуатации также являются необходимыми.

Растущие требования

Поставщики компьютеров-на-модуле поддерживают постоянные обновления ОС. Тем не менее, бесшовное подключение клиентских приложений к модульной платформе остается серьезной проблемой, требующей от разработчиков значительно больше усилий на программную интеграцию, чем на аппаратную. «В зависимости от несущей платы и приложения, среднее соотношение программного обеспечения и аппаратных усилий OEM-производителей раньше составляло около 3:1. Оценки в настоящее время показывают, что это соотношение резко возросло примерно до 10:1 из-за сегодняшних повышенных требований к подключению IIoT, кибербезопасности, интеграции искусственного интеллекта, профилактическому обслуживанию и новым функциям HMI, таким как голосовое управление и распознавание изображений», – заявил Доминик Рессинг, генеральный директор congatec, в интервью в апреле 2024 года. Таким образом, с точки зрения OEM-производителей термин «готовый к применению» больше не применим к классическим компьютерам-на-модулях, даже если они поставляются с BSP. Сегодня OEM-производители должны прозрачно связывать функции, интегрированные в процессоры, такие как возможности искусственного интеллекта, например, со своими приложениями. А с консолидацией нескольких ядер на одном процессоре возникает необходимость интеграции и поддержки нескольких операционных систем. Список можно продолжать. Итак, что могут сделать производители компьютеров-на-модуле, чтобы лучше согласовать желания и спрос OEM-производителей на платформы действительно готовых к приложениям решений?

Новое определение понятия «готовность к применению»

Компания congatec глубоко погрузилась в эту тему, и на недавней выставке Embedded World представила свою презентацию aReady. стратегия – решение, которое обещает значительно более высокую добавленную стоимость для компьютеров-на-модулях. Первые компьютеры-на-модулях с интегрированными прошивками «Гипервизор-на-модулях» уже доступны. Эти готовые к виртуализации модули значительно упрощают OEM-производителям консолидацию аппаратных платформ на периферии. В дополнение к Ubuntu Pro и RT Linux, congatec также предлагает модули со встроенной ОС ctrlX от Bosch Rexroth для повышения кибербезопасности. Поддержка этой основанной на Linux ОС, совместимой с IEC 62443, также предоставляет клиентам доступ к магазину ctrlX, который в настоящее время насчитывает около 60 приложений. Наряду с операционной системой реального времени Linux, ctrlX OS предоставляет разработчикам экспертную поддержку и доверие от немецкой компании. Многочисленные приложения, сервисы и комплекты для разработки программного обеспечения (SDK) находятся на расстоянии одного клика, включая доступ к различным IoT, облачным приложениям и базовым функциям, таким как брандмауэры и VPN-клиенты.

По общему признанию, это еще не означает, что разработчики получают на 100% готовое решение, чтобы просто разрабатывать и интегрировать свое приложение. Тем не менее, congatec aReady. стратегия «компьютер-на-модуле» поднимает концепцию готовности приложений на новый уровень, значительно приближаясь к этому идеалу. Это особенно верно в связи с тем, что на выставке Embedded World было анонсировано множество других модульных решений, которые сделают интеграцию еще более удобной и эффективной в будущем.

Сокращение усилий по интеграции

Что отличает это предложение от программных решений других производителей? Оно является неотъемлемой частью самих компьютеров-на-модулях. Таким образом, это не просто расширенный канал распространения программного обеспечения, который затем нуждается в адаптации под конкретный проект. В этом предложении базовые конфигурации проходят предварительную проверку, что действительно снижает нагрузку на OEM-производителей. Это, конечно, не восстановит соотношение усилий 3:1. Тем не менее, цель состоит в том, чтобы сэкономить OEM-производителям около 10 – 20% усилий по интеграции и предоставить как можно больше сопутствующих услуг для оставшихся 80%, чтобы обеспечить плавную интеграцию без задержек в проекте.

Источник: https://www.embedded.com/what-does-application-ready-really-mean