Die passenden Prozessoren für dein IoT-Projekt
Edge Computing wird für das Internet der Dinge (IoT) und Industrie 4.0 immer wichtiger. Standardisierte Computer-on-Modules (COM), Single-Board-Computer (SBC) sowie Motherboards und Systeme sind gemeinsam mit den Technologien des Edge-Computings dafür verantwortlich, dass Rechenleistung effizient, schnell und flexibel zur Verfügung steht. Doch die Qual der Wahl hat der Nutzer bei der Auswahl des passenden Prozessors, der für die jeweilige Anwendung optimal geeignet sein muss. Dieser Überblick beschreibt die Unterschiede und hilft bei der Auswahl.
Bild: Kontron S&T AGFür das Gelingen eines IoT-Projektes ist es essentiell, dass die gewählte Rechenleistung zu den Anforderungen der Applikation passt. Der Hersteller Kontron bietet ein breites Angebot für IoT und Edge Computing. Das reicht von COM Express- und QsevenModulen mit x86-Architekturen von Intel und AMD, bis hin zu den kompakten SMARC-2.0-Modulen für den Low-End-Bereich mit Intel Atom und den aktuellsten Arm-basierten Prozessoren von NXP für stromsparende Anwendungen.
Bild: Kontron S&T AGBreit skalierbares Ultra-Low-Power-Modul
Das SMARC-sAMX6i ist für ein breites Leistungsspektrum ausgelegt. Es basiert auf der NXP i.MX6-Prozessorfamilie mit Arm Cortex-A9. Das Ultra-Low-Power-Modul zeichnet sich durch eine stromsparende Grafik- und Rechenleistung sowie ein hohes Integrationsniveau aus. Es ist für unterschiedlichste, allgemeine Embedded-Anwendungen konzipiert - von E-Readern über Human Machine Interfaces (HMI) bis zur Gebäudeautomation, aber auch für industrielle Anwendungen wie z.B. intelligente Industriekontrollsysteme. Das Modul arbeitet in einem industriellen Temperaturbereich von -40 bis +85°C und ist von Single- bis Quad-Core skalierbar.
Bild: Kontron S&T AGFür kleine, leistungskritische Anwendungen mit geringer Komplexität
Die SMARC-sAMX7 Module mit den hochintegrierten NXP i.MX7-Prozessoren mit Arm Cortex-A7 sind für Anwendungen geeignet, bei denen es auf einen geringen Stromverbrauch ankommt. Im Vergleich zu den i.MX6-Prozessoren benötigen sie ein Drittel weniger Strom, was sich vor allem bei mobilen, batteriebetriebenen Geräten oder in Edge-Routern und Gateways als zentraler Vorteil erweist. Die Single- oder Dual-Core-Prozessoren der i.MX7-Familie lassen sich unabhängig voneinander steuern und ermöglichen eine flexible Energieversorgung.
Mehr Leistung, weniger Energieaufnahme
Das auf dem NXP i.MX8 basierende SMARC-sAMX8X-Modul zeichnet sich durch eine niedrige Energieaufnahme aus und ist damit vor allem für den Einsatz in vernetzten Endgeräten in Anwendungen wie industrieller Automatisierung, Industriesteuerungen, Robotertechnik und HMI geeignet. Bei der i.MX8-Reihe handelt es sich um eine Weiterentwicklung der i.MX6-Familie für den industriellen Temperaturbereich von -40 bis +85°C mit mehr Leistung, die sich umfassend skalieren lässt. Mit der i.MX8-Serie in einer Dual- oder Quad-Core-Konfiguration lassen sich bis zu drei Displays gleichzeitig steuern. Eine umfassende System-Konnektivität wird durch mehrere Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen-Optionen sichergestellt.
Bild: Kontron S&T AGSingle-Board-Computer pITX und Raspberry Pi
Als Alternative zu einem COM mit einem i.MX8 kann auch ein kompakter 2,5" Embedded Single-Board-Computer im Pico-ITX-Format oder ein Raspberry Pi in Erwägung gezogen werden. Der pITX-iMX8M SBC ist mit einem Dual- oder Quad-Core NXP i.MX8M (Mini) bestückt und zeichnet sich durch eine hohe Grafikleistung und erweiterte Konnektivität aus. Damit bietet es sich als kostenoptimierte, ARM-basierte Single-Board-Computer-Lösung für Embedded-Anwendungen in der Fertigung sowie als IoT-Gateway an. Auch SBCs mit Raspberry Pi als Compute Module lassen sich heute in verschiedenen Anwendungen einsetzen, z.B. bei HMI, M2M, Infotainment, in Daten-Gateways und an Sensorköpfen. Bisher stand dem industriellen und kommerziellen Einsatz von Raspberry Pi vor allem die mangelnde professionelle Unterstützung entgegen. Auch wenn es bisher im Gegensatz zu SMARC, COM Express und Qseven noch an einer Standardisierung fehlt, hat Raspberry Pi hohes Potenzial, sich als Ergänzung zu den Standard-Industrie-Plattformen zu etablieren. Kontron bietet seit kurzem ein Industrial Starterkit an, mit dem sich zügig ermitteln lässt, ob das Raspberry Compute Module die Applikationsanforderungen erfüllen kann. Das Kit umfasst ein Entwickler-Board nach SBC-Spezifikationen, ein Raspberry Pi Compute Module 3 Light und eine SD-Card mit vorkonfiguriertem Raspian Betriebssystem. Der Weg zum Prototyp und damit zum fertigen Produkt lässt sich mit dem Starterkit deutlich verkürzen.
SMARC-Modul mit bis zu fünf TSN-fähigen Ethernet-Ports
Die nahtlose Verbindung zwischen Feldebene, OT und IT ist die zwingende Voraussetzung für deterministische, Ethernet-basierte und damit 'echte' Industrial-IoT-Systeme. Möglich wird dies durch den Time Sensitive Networking Standard IEEE 802.1 TSN zusammen mit OPC UA. Mit dem hochintegrierten SMARC-sAL28 auf Basis des NXP Layerscape LS1028 mit Arm Cortex-A72 bietet Kontron die derzeit kostengünstigste Lösung für die Implementierung TSN-fähiger IoT-Gateways an. Das Modul ist u.a. mit bis zu fünf integrierten TSN-fähige 1GB Ethernet-Ports und einen integrierten Switch direkt aus dem Controller ausgestattet.
Bild: Kontron S&T AGSMARC-sXAL/-sXAL4 für universelle IoT-Anwendungen
Die Module auf Basis der aktuellen Intel Atom, Intel Pentium oder Intel Celeron Prozessoren der 4. Generation gibt es in verschiedenen Ausführungen für den kommerziellen oder industriellen Temperaturbereich sowie mit bis zu 8GB DDR3 ECC/non-ECC oder bis zu 8GB LPDDR4 Memory Down Arbeitsspeicher. Sie eignen sich durch die Vielzahl an Schnittstellen, der deutlich verbesserten Rechenleistung sowie dem sehr guten Performance-per-W-Verhältnis ideal für den Einsatz in Industrial-IoT- bzw. Industrie-4.0-Systemen.
Bild: Kontron S&T AGCOM Express-Module für den Mittel- und Hochleistungsbereich
Den mittleren und hohen Performance-Bereich im Edge Computing und bei IoT-Anwendungen adressiert Kontron mit seinen COM Express-Modulen mit skalierbarer x86-Leistung von Intel Atom über Intel Core i3/i5/i7 bis zu Intel Server Class Prozessoren für Server, künstliche Intelligenz (KI), Machine Learning und leistungsfähige CNC-Steuerungen. Für Applikationen, die höchste Rechen- und Grafikleistung benötigen, etwa für die Visualisierung oder die Bildbearbeitung, eignen sich COM Express-Module mit dem Intel Core i7 der 8. Generation oder mit dem AMD Ryzen V1000QC. Die COM Express Compact Type 6 Module COMe-cWL6 mit 8th Gen Intel Core oder Intel Celeron Prozessoren sind erstmals auch mit den neuen QuadCore-Prozessoren mit nur 15W Leistungsaufnahme erhältlich. Das Modul ist ideal als Nachfolger für bestehende Lösungen geeignet, da es deren Steckerbelegung und Feature-Implementierung übernimmt. Typische Anwendungsbereiche sind Digital Signage, Kiosk/POS/POI/Retail, Professional Gaming und Entertainment, medizinische Bildgebung, Überwachung und Sicherheit sowie die Steuerung von Industrieanlagen, Maschinen und Robotern sowohl auf dem Shop-Floor-Level als auch vom Kontrollraum aus.
Industrie-Computer-Plattformen für IoT Edge-Computer und Gateways
Auf Basis seiner neuesten COMs, SBCs und Motherboards bietet Kontron auch komplette IoT-fähige Industrie-Computer-Plattformen an. Mit der skalierbaren Kontron KBox-Familie lassen sich Fertigungsanlagen gezielt auf IIoT-Szenarien umstellen. Die Standard- oder kundenspezifischen Embedded-Box-PCs der Kontron KBox-Familie eignen sich ideal als Controller-Plattform für anspruchsvolle Steuerungs- und Visualisierungsaufgaben oder als intelligentes Gateway für datenintensive IoT-Edge-Anwendungen. Während die KBox A-Serie auf dem SMARC-2.0-Standard oder einem 3,5"-SBC basiert, setzt die KBox B-Serie auf Mini-ITX, und die KBox C-Serie auf COM Express. Die KBox A-203 mit einem Intel Atom x5-E3930 wurde als intelligentes Gateway mit zahlreichen Schnittstellen für datenintensive IoT-Edge-Anwendungen entwickelt, wie Edge Analytics, Datenerfassung und Remote Monitoring. Die auf COM Express-Modulen basierte KBox C-102 mit den leistungsstarken Prozessoren der Intel Core i3/i5/i7 oder Intel Xeon Familie eignet sich insbesondere für den Einsatz zur Steuerung und Visualisierung in Schaltschränken in der Automatisierung.
Für jedes IIoTProjekt gibt es eine passende Lösung
Skalierbare, vordefinierte Computer-on-Module und SBCs in Kombination mit neuesten Edge-Technologien sind wesentliche Bausteine für die nächsten Schritte im IIoT. Entwicklern steht heute eine große Auswahl an Produkten mit x86- und ARM-Prozessoren zur Verfügung, die zu unterschiedlichsten Ansprüchen im Hinblick auf Performance, Energieverbrauch und Konnektivität passen.
Edge Computing wird für das Internet der Dinge (IoT) und Industrie 4.0 immer wichtiger. Standardisierte Computer-on-Modules (COM), Single-Board-Computer (SBC) sowie Motherboards und Systeme sind gemeinsam mit den Technologien des Edge-Computings dafür verantwortlich, dass Rechenleistung effizient, schnell und flexibel zur Verfügung steht. Doch die Qual der Wahl hat der Nutzer bei der Auswahl des passenden Prozessors, der für die jeweilige Anwendung optimal geeignet sein muss. Dieser Überblick beschreibt die Unterschiede und hilft bei der Auswahl.
Bild: Kontron S&T AGFür das Gelingen eines IoT-Projektes ist es essentiell, dass die gewählte Rechenleistung zu den Anforderungen der Applikation passt. Der Hersteller Kontron bietet ein breites Angebot für IoT und Edge Computing. Das reicht von COM Express- und QsevenModulen mit x86-Architekturen von Intel und AMD, bis hin zu den kompakten SMARC-2.0-Modulen für den Low-End-Bereich mit Intel Atom und den aktuellsten Arm-basierten Prozessoren von NXP für stromsparende Anwendungen.
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Kontron S&T AG
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 9 2019 - 16.09.19.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
