COM Express为嵌入式系统设计提供应用程序完全兼容性

英特尔、AMD 和其他处理器制造商集成到其最新处理器系列中的新功能引发了规范修订，以利用新的 IC 架构功能。负责修订 COM Express 的个人也认识到为可能的未来技术腾出空间的重要性。支持高级图形和显示对于嵌入式计算平台的意义越来越大。设计过程的动态还必须考虑嵌入式行业的小型化和移动性趋势，这继续挑战电路板和模块供应商开发和标准化尽可能小的因素。

PICMG 发布的 COM Express Computer-On-Module 标准的 2.0 版，以解决由于最新处理器架构提供的额外图形和显示功能而出现的下一代嵌入式系统要求。但是，利用这种增强的功能并将其应用于小型开发需要设计人员对 Revision 2.0 引脚类型定义以及实现它们的重要考虑因素有透彻的了解。

引脚类型 1 到 5：从传统到无传统

PICMG 组织独立于供应商的接口规范和外形尺寸的目标是为设计人员提供一个坚实的平台，在该平台上开发面向未来并承诺长期可用性的产品。

引脚输出类型 1 从单个连接器开始，并支持传统主机和通信接口。Type 2 通过添加第二个连接器来构建功能，Type 2 升级支持 32 位 PCI 接口和 IDE 端口，以支持传统 PATA 设备和 CompactFlash 存储卡。还有更多支持 PCI Express 图形 （PEG） 的 PCI Express 通道。将引脚输出类型 3 与类型 2 进行比较表明，在引脚输出类型 3 上，仅替换了 IDE 引脚，从而为额外的千兆以太网 （GbE） 功能让路。因此，Type 3 没有传统接口，但现在最多支持三个 GbE 通道。在引脚输出类型 4 中，为 PCI 保留的引脚被重新分配，为 10 个额外的 PCI Express 通道创造空间。这些可用作 PCIe 通道 0-15 或第二个 PEG 端口通道 16-31。最后，

引脚类型 6 将图形提升到另一个层次

PICMG 开发了 COM Express 标准的 Type 6 引脚，专门用于利用新处理器系列的扩展图形功能。对于 Type 6，传统 PCI 引脚现在用于支持数字显示接口和额外的 PCI Express 通道。此外，以前分配给 IDE 接口的引脚现在保留用于仍在开发中的未来技术。SuperSpeed USB 是这些可能的未来技术之一，因为 16 个空闲引脚提供了足够的线路来将 USB 2.0 端口实现为 SuperSpeed USB （USB 3.0） 端口，与 USB 2.0 相比，这需要额外的一对。

英特尔选择了 PEG 的 COM Express 支持作为外部显卡的高速总线。这些卡满足日益增长的性能需求，还支持不同的输出设备。6 型引脚已专门定义以适应这些要求。

引脚类型 6 通过提供三个专用于新数字显示接口 （DDI） 的新端口来支持高级图形选项。嵌入式系统设计可以为高清多媒体接口 （HDMI） 单独配置这些端口，或分别为电气兼容的数字视觉接口 （DVI） 或 DisplayPort （DP） 配置这些端口。DDI 端口 1 支持额外的串行数字视频输出 （SVDO）。SDVO 在类型 6 中的 PEG 端口上没有复用（这种复用在引脚输出类型 2 定义下是可能的）。但是，对于 Type 6，外部 PEG 图形卡可以与嵌入式图形并行使用，例如，用于具有四个以上屏幕的多显示器应用程序或用于使用通用图形处理单元 （GPU） 的数据处理。

对 SDVO 的支持现在正式成为 Rev. 2.0 中 COM Express 标准的一部分。借助英特尔芯片组支持的 SDVO 接口，COM Express 可以灵活地支持各种图形信号。例如，设计人员现在可以轻松实现 DVI。DVI 使设计人员能够经济高效地集成数字显示器和双显示器解决方案。

Type 6 允许开发人员通过 DDI 使用 DisplayPort、HDMI 和 DVI 图形接口。DisplayPort 是一种通用互连，与 HDMI 不同，它是 VESA 的免版税标准化，确保其广泛普及。DisplayPort 不仅具有 17.28 Gbps 的更高数据传输速率（与 LVDS 的 2.835 Gbps 和 DVI 的 4.95 Gbps 相比），而且还具有微包协议，允许标准的简单扩展。DisplayPort 还支持辅助通道。这允许通过 E-DDC、E-EDID、DDC/CI 和 MCCS 等 VESA 标准双向连接到控制设备，以提供真正的即插即用操作。除了 DisplayPort 的灵活性之外，它的辅助通道还可用于外围设备，如触摸屏显示器、USB 连接、相机和麦克风。

DisplayPort 最终可能会取代 HDMI（当前消费市场最喜欢的接口）。HDMI 不是为嵌入式市场开发的，该领域的经验是 HDMI 经常受到驱动和机械变化的影响。DisplayPort 更好地满足嵌入式应用需求，包括长达七年的长期可用性。

使用 Type 10 变得更小

Type 10 解决了更新的和极小的处理器的要求。从 Type 1 迁移到 Type 10 时需要注意一些差异，即使两种引脚输出类型相互兼容。在 pin-out Type 1 中，SATA 端口 2 和 3 被分配在 A 和 B 行中，但这些在 pin-out Type 10 中不再保留。这些针仍然可以用作 SATA 端口，但现在保留用于替代USB 3.0 等用途。从 Type 1 迁移到 Type 10 时，建议不要将 SATA 2 和 3 连接到模块连接器上，以便模块保持兼容并同时为 USB 3.0 做好准备。表 1 显示了差异。

表 1： COM Express Rev 2.0 规范从引脚排列类型 1 到引脚排列类型 10 的变化满足了下一代超小型处理器的需求。

随着 COM Express Rev 2.0 的到来，Type 10 和 Type 6 支持串口。这些引脚以前用于 VCC 12 V。但是，Kontron 等专业制造商通过在模块上包含保护电路来确保与现有载板的兼容性。开发人员可以使用新功能，同时避免完全修改现有载板布局的时间和费用。

另一个区别是 Type 10 使用第二个 LVDS 通道、TV 输出和 VGA 通过 DDI 支持 SDVO 端口（或 DisplayPort 或 HDMI/DVI）。尽管从 Type 10 中被淘汰，VGA 支持也不会被遗漏，因为预计它在未来只会扮演次要角色。Type 10 模块（例如 Kontron nanoETXexpress-TT）不仅为最新的显示接口提供原生支持，还为双独立显示器提供原生支持，因为它们将继续支持 LVDS 通道。一直在使用控创 nanoETXexpress-SP 等超小型模块的客户可能不会发现差异很大。基于 Atom 的 Type 1 模块的设计使得模块保留了前 VGA 和第二通道 LVDS 引脚的引脚以支持 SDVO。

Type 10 和 Type 6 现在也支持安全数字 I/O （SDIO），复用现有的 GPIO 信号。可选地，添加两个 3.3 V TTL 串行端口，这是许多传统应用程序所需要的。这些变化展示了 PICMG 标准在响应市场需求方面的灵活性。这两个端口可用于不同的用途，例如 RS-232、RS-485、CANbus 或其他双线接口。

普遍的变化

影响所有 COM Express 模块类型的进一步变化是，目前形式的连接器现在已获准用于 PCI Express （PCIe） Gen2 信号。虽然连接器或其引脚没有发生物理变化，但开发人员在路由模块和载板时必须遵守 PCIe Gen2 的新规则。此外，AC‘97 引脚现在用于支持 AC’97 和高清音频。

影响所有引脚的另一个变化是，除了以前的固件集线器之外，还有一个用于内部和外部引导的新 BIOS 固件接口，该接口已由下一代处理器实现。这是一个串行外设接口 （SPI），是模块和载板上固件闪存的未来接口。该规范保留了用于 SPI 的引脚。COM Express Rev. 2.0 为所有模块类型指定了外部固件支持。低引脚数 （LPC） 接口在早期版本中用于此目的，新模块必须支持 SPI，但如果芯片组继续支持它，仍可能通过 LPC 从外部额外支持闪存固件。固件闪存发生这种变化的原因是新的小型处理器仅支持 SPI 引导设备。

随着更小“紧凑”外形尺寸的首次亮相，优势随之而来

COM Express Rev. 2.0 将新的紧凑型模块的尺寸定义为 95 mm x 95 mm，除了减少占用空间外，物理要求、连接器放置和引脚排列与成功的完全一样基本的外形尺寸。好处是广泛采用的 2 型引脚设计现在也可用于空间受限的应用（图 1）。

图 1：新的 COM Express 95 毫米 x 95 毫米紧凑外形尺寸支持符合 COM Express 规范的平板电脑大小的移动设计。

概括

COM Express 模块的更新规范是匹配新处理器架构功能和市场需求的急需响应。只有灵活地适应小型化和图形性能等新需求，标准才能具有可持续性。PICMG COM Express Rev. 2.0 标准为嵌入式设计人员提供了一个很好的指标，可以预测未来的发展方向。作为唯一独立于供应商的模块化计算机标准，COM Express 继续成为嵌入式市场未来高级应用的重要推动者。新的紧凑外形和 Rev 2.0 定义的两个新引脚显示，COM Express 概念的优势得到了完整保留。它们为嵌入式系统设计人员提供了对现有应用程序的完全兼容性。

审核编辑：郭婷