Architektura systemu zaczyna się od płyty: przegląd embedded SBC AAEON (Pico-ITX, 3.5”, EPIC, de next, 5.25”)

Rynek systemów wbudowanych w ostatnich latach zmienił się diametralnie. Jeszcze dekadę temu wysoka wydajność obliczeniowa w aplikacjach przemysłowych oznaczała konieczność stosowania pełnowymiarowych płyt Mini-ITX lub komputerów slotowych. Dziś ta sama klasa mocy dostępna jest w formatach o powierzchni mniejszej niż standardowa karta kredytowa. Jednocześnie rosną wymagania dotyczące przetwarzania danych na brzegu sieci, obsługi algorytmów AI, analizy obrazu czy komunikacji wielointerfejsowej w czasie rzeczywistym. Miniaturyzacja nie oznacza już kompromisu – oznacza optymalizację. W tym kontekście portfolio embedded SBC single board computers firmy AAEON należy do najbardziej kompletnych i przemyślanych architektonicznie na rynku. Jako CSI S.A., dystrybutor rozwiązań embedded dla przemysłu, widzimy wyraźnie, że wybór formatu SBC przestał być decyzją mechaniczną. Stał się decyzją systemową, wpływającą na bilans mocy, projekt chłodzenia, skalowalność I/O oraz przyszły rozwój urządzenia.

Niezależnie od rozmiaru PCB, przemysłowe SBC AAEON łączy kilka wspólnych cech konstrukcyjnych. Są to platformy projektowane z myślą o długim cyklu życia produktu, stabilności komponentowej oraz pracy w wymagającym środowisku przemysłowym. Wspierają systemy Windows i Linux. Oferują bogate interfejsy komunikacyjne. Obsługują pamięci DDR4 i DDR5, złącza M.2 dla dysków NVMe i modułów komunikacyjnych oraz wielomonitorowe wyjścia w standardach HDMI, DP/eDP, LVDS. Różnice zaczynają się dopiero wtedy, gdy analizujemy relację między wymiarem płyty, maksymalnym TDP procesora, liczbą interfejsów fizycznych i możliwościami rozbudowy.

 Pico-ITX

Najmniejszą, a jednocześnie niezwykle wydajną reprezentacją oferty jest format Pico-ITX o wymiarach 100 × 72 mm. Model PICO-ARU4 pokazuje, jak daleko zaszła integracja nowoczesnych platform procesorowych w segmencie przemysłowym. Płyta oparta jest na procesorach Intel® Core™ Ultra (Arrow Lake-U). Łączą one hybrydową architekturę rdzeni z wbudowaną jednostką NPU do przyspieszania obliczeń AI. Przy TDP na poziomie około 15 W platforma oferuje wydajność wystarczającą do obsługi zaawansowanych aplikacji edge computing przy zachowaniu bardzo dobrego bilansu energetycznego.

PICO-ARU4 obsługuje do 32 GB pamięci LPDDR5. Wyposażona jest w interfejs 2.5GbE oraz 1GbE LAN. Oferuje wyjście HDMI dla monitorów zewnętrznych oraz interfejs eDP dla paneli wbudowanych. W odróżnieniu od wielu starszych konstrukcji Pico-ITX, model ten nie wykorzystuje klasycznego LVDS, co upraszcza projekt przy zastosowaniu nowoczesnych paneli eDP.

Z punktu widzenia integratora istotne są również interfejsy niskopoziomowe. Płyta udostępnia konfigurowalny port szeregowy RS-232/422/485. Co pozwala na bezpośrednią integrację z przemysłowymi urządzeniami komunikacyjnymi i systemami sterowania. Dostępne jest także 4-bitowe GPIO, umożliwiające realizację prostych funkcji sterujących i sygnalizacyjnych bez konieczności stosowania dodatkowych ekspanderów. Zaś interfejs SMBus ułatwia komunikację z czujnikami i komponentami systemowymi na poziomie magistrali pomocniczej. Obecność złączy M.2 dla pamięci NVMe oraz modułów komunikacyjnych dodatkowo zwiększa elastyczność konfiguracji.

W praktyce oznacza to, że konstruktor może zbudować kompaktowy, a jednocześnie w pełni przemysłowy system edge. Będzie on nie tylko przetwarzał dane lokalnie, ale również komunikował się bezpośrednio z urządzeniami wykonawczymi i infrastrukturą zakładową.

 3.5” SBC

Naturalnym krokiem w stronę większej elastyczności projektowej jest format 3.5” SubCompact. Płyty tej klasy oferują większą powierzchnię PCB, co przekłada się na bardziej rozbudowane I/O. A ponadto wyższe limity pamięci oraz lepszą skalowalność systemu. Model GENE-ARH6 jest bardzo dobrym przykładem nowoczesnego podejścia do projektowania SBC pod kątem aplikacji AI i edge computing.

Płyta dostępna jest z procesorami Intel® Core™ Ultra 200H oraz 200U Series. Oferują one hybrydową architekturę rdzeni oraz sprzętową akcelerację AI. Dzięki połączeniu zintegrowanego układu graficznego Intel® Arc™ 140T GPU oraz jednostki Intel® AI Boost NPU platforma osiąga wydajność do 96 TOPS w zadaniach inferencyjnych. W praktyce oznacza to możliwość realizacji zaawansowanej analityki obrazu. A także przetwarzania danych z wielu strumieni wideo oraz lokalnego uruchamiania modeli AI, bez konieczności korzystania z infrastruktury chmurowej. W tak kompaktowym formacie jest to parametr, który jeszcze kilka lat temu był nieosiągalny.

GENE-ARH6 Obsługuje do 96 GB pamięci DDR5. A to w segmencie 3.5” stanowi bardzo wysoki poziom skalowalności. Konfiguracja sieciowa obejmuje jeden port 1GbE oraz dwa porty 2.5GbE, umożliwiając separację ruchu sterującego, wizyjnego i komunikacyjnego. Platforma wyposażona jest w HDMI 2.1 oraz DisplayPort 2.0. Pozwalają one na obsługę wyświetlaczy nawet w rozdzielczości 8K. Dodatkowo dostępne są dual-channel LVDS oraz eDP 1.4b. dające dużą swobodę w projektowaniu przemysłowych systemów HMI oraz paneli operatorskich nowej generacji.

Niezawodność

Z punktu widzenia aplikacji przemysłowych szczególnie istotna jest konstrukcja zorientowana na niezawodność. Szeroki zakres napięcia zasilania 9–36 V DC zwiększa odporność systemu na wahania źródła energii i ułatwia integrację w środowiskach o niestabilnej infrastrukturze zasilającej. Płyta udostępnia cztery złącza COM. W tym są dwa konfigurowalne RS-232/422/485 oraz dwa RS-232.  Co pozwala na jednoczesną integrację z urządzeniami legacy i nowoczesnymi systemami komunikacyjnymi. Obecność 8-bitowego GPIO oraz magistrali SMBus lub I²C dodatkowo wzmacnia możliwości w zakresie sterowania i monitorowania urządzeń peryferyjnych.

Dzięki takiej kombinacji wysokiej wydajności AI, bogatych interfejsów oraz przemysłowej odporności konstrukcyjnej GENE-ARH6 może pełnić rolę centralnej jednostki w zaawansowanych robotach przemysłowych. A ponadto również w systemach monitoringu opartych na analizie obrazu czy inteligentnych systemach kontroli procesów. W tym segmencie 3.5” przestaje być jedynie kompromisem między rozmiarem a wydajnością. Staje się pełnoprawną platformą obliczeniową klasy edge AI.

 EPIC

Jeżeli projekt wymaga większej liczby fizycznych interfejsów oraz rozbudowanych możliwości komunikacyjnych, format EPIC oferuje wyraźnie rozszerzoną architekturę I/O. Model EPIC-ADN9 został zaprojektowany w oparciu o procesory Intel Atom® x7000E Series, Intel® Processor N97/N50 oraz Intel® Core™ i3-N305. To z kolei pozwala na precyzyjne dopasowanie wydajności i efektywności energetycznej do charakteru aplikacji. W praktyce umożliwia skalowanie platformy od energooszczędnych systemów sterujących po bardziej wymagające rozwiązania, wykorzystywane w obróbce CNC czy systemach inspekcji.

Jednym z najmocniejszych elementów tej konstrukcji są możliwości sieciowe. EPIC-ADN9 może zostać wyposażony w konfigurację do czterech fizycznych portów LAN opartych na kontrolerach Intel® I226-V pracujących w standardzie 2.5GbE. Taka architektura pozwala na równoczesną obsługę wielu strumieni danych z kamer, czujników i systemów nadrzędnych bez konieczności stosowania dodatkowych kart sieciowych. Uzupełnieniem komunikacji przewodowej jest pełnowymiarowy slot mPCIe. Umożliwia on integrację modułów bezprzewodowych i realizację komunikacji edge-to-cloud.

Szeroka gama interfejsów

W obszarze komunikacji przemysłowej płyta oferuje dwa fizyczne porty COM z obsługą RS-232/422/485 oraz cztery dodatkowe wewnętrzne złącza RS-232. Dzięki czemu możliwe jest jednoczesne podłączenie wielu urządzeń wykonawczych i systemów legacy. Dostępnych jest również sześć portów USB oraz 16-bitowe GPIO. Co znacząco zwiększa możliwości w zakresie sterowania i monitorowania sygnałów binarnych w środowisku inteligentnej fabryki.

Platforma została zaprojektowana z myślą o pracy w warunkach przemysłowych .Obsługuje szeroki zakres napięcia wejściowego 9–24 V DC. Konstrukcja umożliwia pracę bez wentylatora. To z kolei przekłada się na wyższą niezawodność w środowiskach o podwyższonym zapyleniu i wibracjach.

EPIC-ADN9 oferuje również bardzo szeroką gamę interfejsów wyświetlania, obejmującą HDMI 1.4, eDP 1.4, DisplayPort 1.2, VGA oraz LVDS. Ponadto platforma może jednocześnie obsłużyć do trzech niezależnych wyświetlaczy. Umożliwia to  rozbudowę stanowisk operatorskich lub systemów wizualizacji procesów, bez potrzeby stosowania dodatkowych kart graficznych. Obecność zarówno nowoczesnych, jak i legacy interfejsów znacząco ułatwia modernizację istniejących linii produkcyjnych.

W efekcie EPIC-ADN9 stanowi platformę szczególnie interesującą tam, gdzie liczba interfejsów fizycznych, segmentacja sieci oraz komunikacja wieloprotokołowa są ważniejsze niż minimalizacja wymiarów płyty.

86 × 55 mm

Z drugiej strony skali znajduje się linia de next. Jest jednym z najbardziej interesujących kierunków rozwoju współczesnych SBC. Format o wymiarach zaledwie 86 × 55 mm (3.38” × 2.17”) jest porównywalny z kartą kredytową. Mimo to oferuje wydajność klasy Intel® Core™ 13. generacji. Model de next-RAP8 wykorzystuje procesory Raptor Lake-P/U, oferujące konfiguracje nawet do 10 rdzeni i 12 wątków przy TDP na poziomie 15 W. W połączeniu z 16 GB wlutowanej pamięci LPDDR5x platforma zapewnia bardzo niskie opóźnienia i wysoką przepustowość danych. Ma to kluczowe znaczenie w aplikacjach czasu rzeczywistego oraz systemach edge AI.

Mimo swoich wymiarów de next-RAP8 oferuje zaskakująco rozbudowany zestaw interfejsów. Na pokładzie znajdują się zarówno 2.5GbE, jak i 1GbE LAN. To one umożliwiają separację ruchu sterującego i transmisji danych. Dostępnych jest sześć portów USB, dwa nagłówki RS-232/422/485, umożliwiające integrację z urządzeniami przemysłowymi. Jest także 8-bitowe GPIO, pozwalające na bezpośrednią realizację funkcji sterujących i sygnalizacyjnych. Tak bogate I/O w tak małej formie czyni tę platformę szczególnie atrakcyjną dla robotyki mobilnej, systemów UAV oraz autonomicznych urządzeń inspekcyjnych.

Wysoka wydajność przetwarzania danych, w połączeniu z kompaktową konstrukcją, sprawia, że de next-RAP8 doskonale sprawdza się w aplikacjach dronowych i systemach wizyjnych, gdzie analiza obrazu i szybkie podejmowanie decyzji muszą odbywać się lokalnie, bez opóźnień związanych z transmisją do chmury. Platforma może jednocześnie obsługiwać wiele urządzeń peryferyjnych, takich jak kamery, czujniki czy moduły komunikacyjne, zachowując przy tym bardzo małą objętość systemu.

Kompatybilność

Istotnym elementem ekosystemu de next jest kompatybilność z kartami i zestawami rozszerzeń AAEON PER-T642, PER-T643 oraz PER-R41P. Dzięki nim możliwe jest dalsze rozszerzenie funkcjonalności o akceleratory AI, moduły komunikacji bezprzewodowej, dodatkową przestrzeń dyskową czy zaawansowane karty przechwytywania obrazu. W praktyce oznacza to, że nawet tak kompaktowa platforma może zostać dostosowana do bardzo specyficznych, wyspecjalizowanych aplikacji bez konieczności zmiany głównej architektury systemu.

Ciekawostką jest fakt, że wydajność tej platformy przewyższa możliwości wielu komputerów biurkowych sprzed kilkunastu lat, przy powierzchni mniejszej niż smartfon. To doskonale obrazuje, jak dynamicznie rozwija się segment embedded i jak bardzo zmienia się podejście do projektowania systemów przemysłowych.

Warto również wspomnieć o wersji de next-RAP8-EZBOX – to fabryczny, ultra-kompaktowy embedded PC oparty na tej samej platformie SBC, wyposażony standardowo w procesor Intel® Core™ i7-1365UE, 16 GB pamięci LPDDR5x, dwa porty sieciowe (1 GbE i 2.5 GbE), dwa porty USB 3.2 Gen2 oraz wyjście HDMI, dostarczany w metalowej obudowie i oferowany w opcjach z chłodzeniem pasywnym lub aktywnym, co ułatwia integrację w systemach autonomicznych i robotach przemysłowych bez konieczności projektowania własnej obudowy systemowej

 5.25″ SBC

Na przeciwnym biegunie znajdują się płyty 5.25”, takie jak PCM-CFS, które umożliwiają zastosowanie procesorów Intel® Core™ 8. i 9. generacji w wersjach socketowych o TDP sięgającym 65 W. Obsługa do 32 GB pamięci DDR4 w dwóch slotach, obecność interfejsu PCIe x16, wielu portów SATA, Gigabit LAN oraz licznych USB i COM czyni z tej platformy rozwiązanie dla aplikacji wymagających wysokiej mocy obliczeniowej i rozbudowy. W takich projektach SBC przestaje być jedynie kontrolerem, a staje się centralną jednostką systemu przemysłowego.

Patrząc całościowo, różne formaty SBC AAEON nie konkurują ze sobą – one uzupełniają się w zależności od scenariusza projektowego. Pico-ITX i de next odpowiadają na potrzeby miniaturyzacji i mobilności, 3.5” zapewnia najbardziej uniwersalną platformę dla integratorów, EPIC stawia na bogactwo fizycznych interfejsów, a 5.25” oferuje maksymalną wydajność i skalowalność. Wybór odpowiedniego formatu determinuje nie tylko geometrię obudowy, ale także architekturę całego systemu – od sposobu chłodzenia po przyszłe możliwości rozbudowy.

Z perspektywy CSI S.A. obserwujemy wyraźny trend: granica między komputerem przemysłowym a SBC coraz bardziej się zaciera. Dzisiejsze komputery jednopłytkowe obsługują zaawansowane algorytmy AI, wielomonitorowe systemy HMI, szybkie interfejsy sieciowe 2.5GbE, a nawet konfiguracje pamięci sięgające dziesiątek gigabajtów. To powoduje, że embedded SBC znajdują zastosowanie w automatyce przemysłowej, energetyce, transporcie, medycynie, robotyce, systemach wizyjnych oraz nowoczesnych rozwiązaniach edge computing.

W praktyce wybór właściwego formatu nie ogranicza projektu – on go definiuje. AAEON dostarcza pełne spektrum możliwości, a rolą doświadczonego integratora jest dopasowanie architektury SBC do rzeczywistych wymagań aplikacji. Właśnie na tym etapie zaczyna się prawdziwe projektowanie systemu embedded.