IIoT 通訊系統的可擴充式設計
工業物聯網 (IIoT) 的多元性極高,包含各種各樣的應用,從機器人到智慧能源皆有。為了滿足各式各樣使用情境的通訊需求,開發人員一般要為特定應用建立通訊平台。這類單一用途的設計皆有無法擴充的問題,致使每一項新設計都必須負擔極高的工程成本,而且上市時程極長,這兩項因素均不利於 IIoT 發展。最理想的情況是 OEM 可以設計並製造出能滿足各種各樣要求的單一 IIoT 通訊系統。這種做法會降低成本和縮短開發時間,而且因為共用硬體平台故能發揮更大的軟體設計創意。這類系統肯定需要彈性化的 I/O 才能容納工業環境中各種不同的通訊介面和通訊協定。從資源有限的邊緣節點直至工業伺服器皆可擴充效能的話,也一定很有幫助。該系統也需要彈性的功能來滿足許多使用情境。無風扇的實地應用需要低功耗,而伺服器級部署則重視高可靠性、可用性和可服務性 (RAS)。
彈性平台統合 IIoT 通訊
全新 Intel Atom® 處理器 C3000 系列(舊代號是「Denverton」)便是針對上述目標而設計。新晶片有彈性且可以擴充,用單一架構統一 IIoT 通訊。I/O 最能體現平台之靈活彈性,包含最多 20 條可設定的高速通道。這些通道可混合設定,包含最多 16 條 PCIe Gen 3、16 條 SATA 3.0 以及 4 條 USB 3.0。(圖 1)。
效能亦可大幅擴充,藉由 2 至 16 核心的組態可達成比前代處理器更高 2.3 倍的效能。核心數選項的範圍對應至 8.5 W 至 24 W 的熱限度範圍,讓無法使用風扇散熱的使用情境也能使用這個平台。同時,C3000 系列具備伺服器級的功能,例如 Intel® QuickAssist 技術。Intel® QAT 是硬體加速引擎,提供高達 20 Gbps 的傳輸量供資料壓縮和加密工作負載使用。Intel® 虛擬化技術是另一項伺服器級技術,允許開發人員將網路功能虛擬化延伸至邊緣裝置。這麼做可以進一步增強網路安全。C3000 架構也包含平台層級的錯誤管理和錯誤修正碼 (ECC) 記憶體,確保資料與程式具備恢復力。
彈性的韌體
因為具備這樣的靈活彈性,C3000 架構適用於各種各樣的系統要求。當然,處理器只是系統的元件之一。為了滿足不同的設計要求,系統必須能應對不同的 I/O 混合、管理能力要求等等。這意味著必須自訂韌體,而這是一項困難又耗時的作業。為了讓韌體設計更簡單且更具彈性,Intel Innovation Engine 協助開發人員迅速自訂 C3000 系列處理器的生產級韌體。Intel Innovation Engine 是特定數款 Intel® 處理器之 Platform Controller Hub (PCH) 的內嵌核心。您可以使用 Innovation Engine 按照某個系統的介面要求修改韌體、新增小型管理功能,或是卸載 BIOS 和基礎板管理控制器 (BMC) 例常作業以改善系統效能(圖 2)。
如此一來便可以利用單一的通用硬體架構創造多個差異化產品。
利用模組化設計達成彈性化通訊
將 C3000 處理器的可擴充能力、效能和伺服器級功能結合模組化硬體標準後,OEM 便可以引進採用單一架構的整套 IIoT 通訊系統組合。例如 American Portwell Technology Inc. 的 PCOM-B701,即是採用 C3000 系列處理器建置的 COM Express Type 7 模組(圖 3)。PCOM-B701 可向下相容於 COM Express Type 6 針腳輸出但是以 I/O 介面的所有圖形介面為代價,換取 IIoT 通訊平台的彈性。
COM Express 架構將 I/O 載板設計與 PCOM-B701 處理器模組分開,協助 IIoT 設計師凸顯其解決方案的差異性。因此,同一款處理器板可與針對不同 IIoT 通訊系統量身打造的多種自訂載板搭配使用,讓 OEM 能夠彈性地盡可能再利用他們的設計。
簡化設計和加速上市時程
工程師可以利用 Intel Atom C3000 系列處理器的彈性和可擴充性,設計出能滿足工業應用各種不同需求的單一通訊架構。將模組化硬體標準和創新韌體開發技巧結合後,OEM 便可以把開發成本降到最低,迅速上市並依循 IIoT 需求逐步進化,這是前所未見的事。