Mały moduł, ogromna moc. COM Express sercem systemów AI?

W świecie systemów embedded coraz częściej pojawia się jeden problem: jak zmieścić coraz większą moc obliczeniową w coraz mniejszej przestrzeni. W wielu aplikacjach przemysłowych – od robotyki, przez systemy wizyjne, po analizę danych na brzegu sieci – nie ma miejsca na klasyczne komputery przemysłowe czy duże płyty główne. Jednocześnie rośnie zapotrzebowanie na lokalne przetwarzanie danych i wykorzystanie algorytmów sztucznej inteligencji.

To właśnie dlatego architektura Computer-on-Module (COM) przeżywa dziś swój renesans. Oddzielenie części obliczeniowej od płyty bazowej pozwala producentom urządzeń szybko modernizować sprzęt, bez konieczności projektowania całego systemu od początku.

Jednym z najciekawszych przykładów tej filozofii jest platforma NanoCOM-MTU firmy AAEON, która w połączeniu z płytą bazową ECB-920A tworzy wydajne środowisko dla nowoczesnych aplikacji embedded. W ofercie dystrybutora CSI S.A. rozwiązanie to stanowi interesującą propozycję dla projektantów systemów przemysłowych, którzy potrzebują dużej mocy obliczeniowej w niewielkiej formie.

Pierwszy COM Express Mini z procesorami Intel Core Ultra
Największą ciekawostką technologiczną modułu NanoCOM-MTU jest fakt, że należy on do pierwszych na rynku modułów COM Express Type 10 wykorzystujących procesory Intel® Core™ Ultra.

Procesory tej generacji, oparte na architekturze Meteor Lake, mogą oferować nawet 16 rdzeni i 22 wątki obliczeniowe przy TDP około 28 W, co jeszcze kilka lat temu było parametrem zarezerwowanym dla znacznie większych platform komputerowych.

Cała ta moc została zamknięta w module o wymiarach zaledwie 84 × 55 mm, czyli formacie COM Express Mini Type 10.

Co szczególnie istotne, platforma ta oferuje także zintegrowaną grafikę Intel Arc, dzięki czemu moduł może obsługiwać zaawansowane przetwarzanie obrazu i aplikacje AI bez konieczności stosowania dodatkowych akceleratorów GPU.

Kompaktowa platforma obliczeniowa dla systemów embedded
NanoCOM-MTU został zaprojektowany jako moduł obliczeniowy gotowy do integracji w systemach przemysłowych i urządzeniach OEM. Na pokładzie znajduje się pamięć LPDDR5(X) o pojemności do 32 GB, a także wbudowana pamięć NVMe o pojemności do 256 GB, co pozwala na budowę w pełni funkcjonalnej platformy obliczeniowej bez konieczności stosowania dodatkowych nośników danych.

Moduł zapewnia również szeroki zestaw interfejsów komunikacyjnych. Dostępny jest między innymi kontroler 2.5-gigabitowego Ethernetu Intel I226, dwa szybkie porty USB 3.2 Gen 2, a także aż osiem portów USB 2.0, które mogą zostać wyprowadzone na płytę bazową.

W zakresie rozbudowy systemu dostępne są cztery linie PCIe 4.0, a także interfejsy takie jak SATA 6 Gb/s, UART, GPIO czy magistrale I²C i SMBus. Dzięki temu moduł może współpracować z wieloma typami urządzeń peryferyjnych – od czujników po kontrolery przemysłowe.

Nie bez znaczenia jest również zakres temperatur pracy od -20 do 70°C, który umożliwia wykorzystanie platformy w wymagających środowiskach przemysłowych.

ECB-920A – płyta bazowa, która przyspiesza rozwój projektu

Aby w pełni wykorzystać możliwości modułu NanoCOM-MTU, AAEON oferuje płytę bazową ECB-920A. Jest to platforma w formacie ATX (305 × 244 mm), którą zaprojektowano jako uniwersalne środowisko dla modułów COM Express Type 6 i Type 10.

Płyta zapewnia szeroką gamę interfejsów potrzebnych podczas projektowania i testowania systemów embedded. Do dyspozycji użytkownika oddano między innymi cztery porty SATA III, zestaw ośmiu portów USB 2.0 oraz czterech USB 3.x, a także port sieciowy 2.5GbE, który umożliwia integrację z nowoczesną infrastrukturą sieciową.

W zakresie grafiki dostępne są różne interfejsy wyświetlania, w tym DisplayPort, VGA, LVDS oraz eDP, co pozwala wykorzystać platformę zarówno w systemach HMI, jak i w rozwiązaniach digital signage czy systemach wizji maszynowej.

Płytę wyposażono także w złącza rozszerzeń PCIe x16 oraz PCIe x4, dzięki czemu można ją łatwo rozbudować o dodatkowe karty – na przykład akceleratory AI, karty przechwytywania obrazu czy kontrolery komunikacyjne.

Ciekawostka: moduł COM Express jako komputer AI
Jeszcze kilka lat temu moduły COM Express Mini stosowano głównie w prostych sterownikach lub systemach HMI. Wraz z pojawieniem się procesorów Intel Core Ultra sytuacja zaczyna się zmieniać.

Dzięki wysokiej wydajności CPU, nowoczesnej grafice oraz obsłudze szybkich interfejsów PCIe 4.0, niewielki moduł NanoCOM-MTU może dziś pełnić rolę pełnoprawnej platformy Edge AI – zdolnej do analizy obrazu z kamer przemysłowych, przetwarzania danych z czujników czy uruchamiania modeli uczenia maszynowego bezpośrednio na urządzeniu.

Gdzie sprawdzi się ta platforma?

Połączenie modułu NanoCOM-MTU z płytą bazową ECB-920A tworzy elastyczną platformę dla wielu nowoczesnych systemów embedded.

W praktyce rozwiązanie to może znaleźć zastosowanie między innymi w:

• systemach wizji maszynowej i kontroli jakości,
• robotyce przemysłowej,
• inteligentnych systemach transportowych,
• medycznych systemach diagnostycznych,
• bramach edge computing,
• automatyce przemysłowej i systemach sterowania.

Dzięki architekturze COM Express producenci urządzeń mogą w przyszłości zwiększyć wydajność systemu po prostu wymieniając moduł CPU, bez konieczności projektowania całej platformy od nowa. To podejście znacząco skraca czas rozwoju produktu i pozwala szybciej reagować na zmieniające się wymagania rynku.