模块化标准为智能互联设备扩展了ARM平台的可扩展性

这是嵌入式市场的一个动态时期，因为处理器和软件的进步正在打破曾经限制各种计算平台实施的障碍。结合这些进步，嵌入式计算板和模块供应商正在不断增强其平台产品组合，以利用下一代处理器架构提供的性能、接口、功能和功率改进。

ARM 架构现在被视为嵌入式系统的支持处理器架构之一，因为它能够提供真正的开放系统方法来支持广泛的接口和急需的功能。ARM 还提供可与 x86 双核处理器相媲美的具有竞争力的性能，但功耗低于 5 W。这是一个有吸引力的组合，也是低功耗细分市场中越来越多的智能手机、平板电脑和人机界面 （HMI） 子系统应用程序采用基于 ARM 的平台的一个促成因素。

ARM 技术的固有优势提供了越来越多的小型应用程序所需的功能集。ARM 以前的一个限制是可扩展平台的可用性来自越来越多的供应商，这些平台可以作为从一代到下一代高效开发的基础。ARM 技术的长期生存能力的关键是一个支持性的硬件和软件生态系统，该生态系统可以提供具有互操作性和平滑迁移路径的产品，嵌入式系统 OEM 可以依赖这些产品。

ARM 满足智能互联应用需求

当今智能平板电脑和 HMI 工具应用的要求超出了技术和电源规格，还包括坚固耐用、生命周期延长的产品支持。这些应用通常是便携式系统，对嵌入式设计人员的空间限制提出了挑战，并且需要完全密封的无风扇外壳，并且必须长时间可靠地运行。设计人员一直在努力使现有标准和更高功耗的处理器架构在这些应用程序中工作，因此预计会推出更专注的产品，专门设计用于支持基于 ARM 的子系统。

与其他流行的 CPU 架构类似，ARM 架构提供了一种开放系统方法。基于 ARM 的平台以低于 1 W 的工作功率提供出色的每瓦性能比，功耗非常低，并且 CPU 性能可与最新的低功耗 x86 或基于 RISC 的平台提供的性能相当或超过处理器。ARM 处理器提供了为移动智能手机和平板电脑提供易于使用的图形用户界面 （GUI） 所需的性能，并且还支持扩展温度操作。当 ARM 的平台寿命长达 15 年被添加到优势列表中时，很容易看出这些处理器可以满足大多数智能互联嵌入式应用程序的需求。然而，在过去，

全球支持 ARM 平台标准

成立了一个新的独立于供应商的标准组织，称为嵌入式技术标准化组 （SGET），以帮助加快嵌入式计算标准化硬件和软件的开发。为了跟上市场需求和技术的动态步伐，SGET 制定了简化的规则和更短的异议期，以便更快地通过规范。

在 SGET 下成立的第一个工作组定义了超低功耗计算机模块 （ULP-COM） 标准，旨在支持使用片上系统 （SoC） 设备的超低功耗应用。ULP-COM 规范的特点是其极其扁平的外形尺寸和针对 SoC 处理器的优化引脚排列。ULP-COM 标准指定高度仅为 4.3 毫米的 314 针连接器（MXM 3.0）。这种连接方法可满足对极薄、坚固且具有成本效益的模块的移动设计要求。为了增加设计灵活性，指定了两种不同的模块尺寸——82 mm x 50 mm 的短模块和 82 mm x 80 mm 的全尺寸模块。

标准化带来接口支持的好处

在 ULP-COM 之前，所有现有的模块规范主要基于 x86 技术及其相关芯片组，这些芯片组支持多种接口，例如适用于 PC 设计的 USB、PCI Express 和 PCI Express 图形端口。另一方面，ARM 支持更多传统的嵌入式端口，例如 UART、I2C、I2S 和 SDIO。

ULP-COM 标准满足了对最新 ARM 处理器支持的专用接口的需求，这使得它与 COM Express 标准明显不同（参见图 1）。ULP-COM 增加了 COM Express 上通常没有的功能，例如经济高效的并行 TFT 显示总线和 MIPI 显示接口。它包括对消费类相机和手机存储卡所需的多个 SPI 链路和 SDIO 接口的支持。ULP-COM 还支持用于未来设计的 LVDS、HDMI 和嵌入式 DisplayPort。

图 1：基于高度为 4.3 mm 的 314 针 MXM 3.0 连接器，ULP-COM 标准支持专为最新 ARM 处理器量身定制的新接口，包括 LVDS 等视频输出和专用摄像头接口。

ULP-COM 为设计人员提供了专门匹配 ARM I/O 的标准化功能集。该功能集揭示了软件在实现电路板兼容性和可互换性方面的重要性，并说明了为什么它现在比以往任何时候都更成为关键的系统设计决策。

构建块方法的价值

基于 ARM 的设备已在许多嵌入式系统中成功实现。然而，这些现有系统中的大多数提供有限的互操作性，并且缺乏清晰、可扩展的设计路径。此外，过去支持 ARM 的产品通常需要更深入的开发，因为该软件直接与硬件和特定应用程序相关联，这使得它们在本质上更具专有性。这意味着任何新设计基本上都必须从头开始。很明显，灵活的构建块对于支持不断发展的市场应用程序的需求是必要的。

这就是具有将 COM、Mini-ITX 主板和 Pico-ITX 嵌入式 SBC 等标准化外形尺寸推向市场经验的平台供应商可以使 OEM 受益的地方。正是这种创建标准化模块的专有技术将创建基于 ARM 的平台构建块，OEM 可以利用这些构建块来确保系统寿命和代代相传的顺利迁移。虽然 ARM 处理器永远不会完全取代嵌入式系统中的 x86 或 RISC 处理器，但基于 ARM 的计算平台可以用作目前服务不足的某些应用程序和细分市场的优化构建块。

采取的步骤确保了易于采用和长期生存能力

设计人员已经意识到基于 ARM 处理器的平台非常适合用于平板电脑、智能手机和 HMI 工具等小尺寸、高密度嵌入式设备。ARM 以较长的产品寿命（最少 7 年，最多 15 年）满足这些应用要求，处理器尺寸和高度都较小，并且不需要芯片组。由于没有移动部件，因此可以实现简化的被动冷却和热管理，以消除故障点，从而提高系统可靠性。

一个强大的硬件和软件供应商生态系统目前正在克服与实施 ARM 相关的支持问题的连续性。新 ULP-COM 等基于标准的平台的可用性使设计人员能够更轻松地实施和加速基于 ARM 的产品的开发。ULP-COM 平台提供便携式和全封闭系统所需的所需性能功率比，并提供一系列灵活的显示选项，以满足各种部署需求。

最重要的是，ULP-COM 平台为 OEM 提供了一种预先验证的构建块方法，有助于简化集成、降低设计风险并缩短从开发到部署智能互联设备的时间。重用这些已知构建块的能力提供了嵌入式系统 OEM 所需的互操作性和进化设计路径，同时也确保了技术投资。供应商正在采取这些步骤，目的是让 OEM 更容易采用新模块，以便 ARM 的长期生存能力和开发优势在未来很多年都可以使用。

审核编辑：郭婷