系統模組 OSM 標準的解說

系統模組的標準

產品設計人員、解決方案架構師和系統工程師採用了不同系統模組標準，像是 SMARC 及 Qseven (圖 1)。Standardization Group for Embedded Technologies (SGeT) 是國際性非營利的公司與組織協會，為嵌入式電腦技術進行協作和發展該技術之規格。為系統模組選擇業界標準，對技術的擴充能力有所幫助，也能充分發揮供應商之間的互運性。

最近，SGeT 定義了一個名為「開放式標準模組 (OSM)」的新系統模組標準，這種模組具有獨特的價值：可焊接的系統模組。此標準藉由 LGA 設計與表面黏著技術，增添堅固性。

圖 1：系統模組標準包括 SMARC、Qseven、OSM。 (圖片來源：iWave)

OSM 標準的解說

開放式標準模組是最新的系統模組業界標準，推出於 2020 年 12 月。為了替小型、低成本的嵌入式電腦模組，建立永不過時、用途廣泛的新標準，SGeT 發表了 OSM 1.0 規格。OSM 是直接焊接和可擴充嵌入式電腦模組的元老級標準。

OSM 正使業界開始出現郵票大小的嵌入式電腦模組，取代信用卡大小的模組。OSM 讓人能為 MCU32、Arm® 和 x86 架構開發、生產及散佈嵌入式模組。OSM 模組的主要特徵包括：

1. 焊接、組裝和測試期間能完全以機器加工
2. 採用預先鍍錫的 LGA 封裝，無需連接器就能直接焊接
3. 預先定義的軟式與硬式介面
4. 軟硬體開放原始碼

這項全新標準有四種不同的尺寸 (零號、S 號、M 號、L 號)，模組上提供的 LGA 觸點不一 (圖 2a 與 2b)。這四種不同的外型規格能互為發展基礎。

圖 2a：OSM 標準的尺寸、外型規格與引腳配置。(圖片來源：iWave)

圖 2b：OSM 標準的尺寸根據圖 2a 進行顏色編碼。(圖片來源：iWave)

開放式標準模組 (OSM) 使用對稱 LGA 封裝，將模組印刷電路板連接至基板印刷電路板。觸點技術可採用 Fused Tin Gird Array、ENIG LGA 或 BGA，製造商可自行決定。這些規格還能讓模組廠商根據要求採用不同的高度，並可選擇透過「印刷電路板隔片」進行擴展。

S 號到 L 號模組皆提供視訊介面，支援多達 1 倍 RGB 和 4 通道 DSI。M 號模組能額外支援 2 倍 eDP/eDP++，L 號則針對圖形增加 2 倍 LVDS 介面。因此，最大配置能並行提供多達六個視訊輸出。S 號到 L 號的所有模組皆進一步提供 4 通道相機串列介面 (CSI)。L 號模組提供多達 10 條 PCIe 線道以快速連接周邊裝置；M 號提供 2 倍 PCIe x1，S 號提供 1 倍 PCIe x1。由於覆蓋區極小，零號模組無上述任何 I/O，但確實提供 OSM 規格中列出的所有介面，該規格為系統間的通訊佈建多達 5 倍乙太網路。

所有模組中都有專屬的通訊區域，為不同無線技術的天線訊號提供 18 個引腳，並為製造商特有的訊號提供 19 個引腳。

為何要考慮選擇 OSM？

OSM 模組的主要優點包括能抗振的印刷電路板可焊接型模組、尺寸小巧 (具有最小的引腳-面積比)，且具備技術擴充能力。

此模組能直接焊於載卡上，因此適合用於容易振動、尺寸必須小巧的產品。電動摩托車的連接性叢集就是一個例子。對設計人員來說，OSM 模組是個完美結合擴充能力、尺寸與成本的解決方案。

對越來越多 IoT 應用來說，這項標準有助於結合模組化嵌入式運算的優點，與日益增多的成本、空間與介面要求。OSM 模組的潛在應用包括 IoT 連線嵌入式、IoT 與邊緣系統，這些系統執行開源作業系統並用於嚴苛的工業環境。

OSM 系統模組的 iWave 產品組合

iWave Systems 是系統模組的設計製造領導廠商，近來推出 iW-RainboW-G40M (圖 3)：可焊接的 i.MX 8M Plus OSM 模組。iW-Rainbow G40M 將強大的 i.MX 8M Plus 處理器整合於小巧的 OSM 1.0 標準中，在小巧的模組上提供強大的 AI 與機器學習功能。

圖 3：iW-G40M 系統模組的頂部和底部。(圖片來源：iWave)

i.MX 8M Plus 具有兩個影像訊號處理器 (ISP)，和 TOPS 高達 2.3 的專屬神經網路處理器，使其成為智慧型家庭、智慧城市、工業 IoT 及更多方面的理想選擇，因為其具備機器學習、視覺與進階多媒體功能。

此模組的主要特點

• i.MX 8M Plus dual/quad lite/quad
• 2 GB LPDDR4 (最高 8 GB)
• 16 GB eMMC (最高 256 GB)
• Wi-Fi (802.11b/g/n/ac/ax) (ax 為選擇性)
• 藍牙 5.0
• 2 個 CAN-FD 埠
• 2 個 RGMII 介面
• 1 個 PCIe 3.0
• 2 個 LVDS
• L 號 LGA 模組

對設計人員的產品來說，此模組具有彈性及擴充能力，並加速產品上市時間。該處理器提供工業介面 (例如 CAN-FD、時效性網路及高速介面)，非常適合能迅速以智慧方式處理多媒體資料的工業 4.0 與自動化系統。

透過開發套件和可用於生產的系統模組，設計人員能加速產品上市時間，且風險較低。此模組能用於應用程式，並隨附所有必要的軟體驅動程式和板支援套件 (BSP)，以及 Ubuntu、Android 與 Linux 軟體支援能力。