移动应用的计算机模块技术

• 关键词：Qseven计算机模块,,移动应用,,Qseven标准
• 作者：Zeljko Loncaric, 市场营销工程师, 德国康佳特科技（congatec AG）
• 摘要：标准化的计算机模块使得研发人员的生活变得更加轻松，但标准化常伴随传统限制。Qseven克服传统接口限制，特别适用于移动应用和家用的处理器。

    计算机模块(COMs)技术应用在系统及设备的发展已超过10年,是相当成熟的技术。模块技术可支持企业缩短研发时程及降低成本，并提供更大的灵活性及可扩展性。企业可专注于自己的核心竞争力并购得符合模块尺寸配备需求的处理器技术。然而，自从这些早期的标准如ETX及 XTX制定以来, 芯片技术时常做显着的改变, 因而接口科技不再是最新的 。甚至市场上领先的COMExpress标准—仍是功耗要求大，x86架构系统的首选---这正是因该规范悠久沿革而做的技术妥协。举例来说，此标准允许最大功耗率为140瓦，而现今的处理器却可低于5瓦。


嵌入式世界正在缩小

      市场趋势正逐渐朝更小且移动性高的低功耗应用面发展。工业系统正在调整其图形用户接口，使其更接近我们所熟悉的消费性电子领域如智能手机及平板电脑世界。在此背景下，崭新且开放的Qseven标准于2009年问世，尽管在x86世界中也增加了小尺寸COMExpress 来竞争, 但至今Qseven技术已发展的相当成熟 。由于Qseven一开始就是以跨平台为目标来定义，故于2010年夏天，只经过些许接口扩展，就正式发表为同时适用于ARM平台的标准(1:20版本)。Qseven成为当时市场上唯一同时支持ARM及x86平台的标准。


专为移动应用设计

      该标准的名称源至于其70mmx70mm的模块尺寸。其紧凑尺寸的模块具备高性能，支持丰富接口选择的超低功耗平台，适用于手持式装置。Qseven的现代化设计概念特别引人关注，提供了无传统接口的全新概念。这个连接器的概念已被运用于无风扇散热系统及紧凑和超紧凑应用的特殊要求。

      不同于以往大多数模块的标准，Qseven不使用昂贵的板对板连接器，而采用更便宜的MXM连接器, 它具备230引脚，0.5mm间距且为标准化及厂家中立引脚配置。该连接器已应用于高性能笔记本显卡中，作为PCI Express图形的高速数据传输。虽是小尺寸，此连接器是非常稳健的。提供不同高度，甚至有反向版本。该连接器只需使用在载板上，计算机模块可透过该连接器直接装载于载板上，故不会有其它费用产生。



低功耗需求

        Qseven模块的最大功耗定义为12瓦，适用于现代移动技术。然而，许多现今模块只使用5瓦，低于其最高规格。Qseven定义5V的电源供应，使其易于使用并符合载板的电源规格。5V待机电压益于研发人员充分利用先进的节能选项。标准中也定义了更易于设计电池供电设备的所需信号。

        即使是5瓦所产生的热仍需导散。因此，Qseven模块在顶端设置5mm层板提供散热功能。模块整体的内外层板都是实心铜材质并与众多孔热连接。内部层板广泛的连接至发热原器件如CPU，芯片组及内存。

     因原器件采用焊接方式，故所产生的热度会传到电路板并从电路板透过铜板传到导热层板。最后传导到约3mm厚度的铝或铜的导热片上，由导热片来冷却整个系统。



无传统限制的标准

      Qseven只定义支持现有及未来芯片组/CPU功能的最新接口。Qseven规范定以以下接口: 4x PCI Express x1通道，2x SATA, 6 xUSB 2.0, USB 3.0, 2x SDIO, I2C 总线, 高清晰度音频和 1个千兆以太网。提供的图形接口包含LVDS 2x24 bit ,SDVO, DisplayPort 和HDMI.

     Qseven模块配置了工业应用的附加功能。例如:看门狗，LCD亮度控制, BIOS用户储存或系统温度侦测输出。为确保支持这些功能软件的一致性，Qseven规范采用PICMG的嵌入式应用程序编程接口（EAPI）。EAPI是跨平台的中间件，可简化嵌入式应用里硬件资源的存取和控制。故可随时更换Qseven模块厂家而无需改变任何硬件或软件。

       未来的科技发展将带来更加节能的X86和ARM处理器平台。不同于以往的模块标准，Qseven的接口定义已被证实适用于先进移动芯片组，轻易用于移动便携设备和电池供电应用。