Es hora de integrar los últimos avances en sistemas embebidos

La creciente popularidad de las tecnologías de procesamiento embebido es el resultado de muchos factores. En el mercado industrial, los sistemas embebidos mejoran la fiabilidad, la funcionalidad y la eficiencia de los procesos, al facilitar la monitorización y el control en tiempo real. Muchos brazos robóticos y sistemas de fabricación automatizada se basan también en sistemas embebidos para controlar el movimiento y manejar tareas con precisión y rapidez. Otros sectores que aprovechan las ventajas de los sistemas de procesamiento embebido incluyen equipamiento médico como los sistemas de monitorización del paciente y diagnóstico por imágenes. Automóviles, dispositivos de telecomunicaciones y sistemas de seguridad también pueden verse beneficiados.

¿Cómo es un suministrador de referencia de soluciones de procesamiento embebido? Uno que tenga como socios a líderes tecnológicos como Intel®, AMD, Microsoft, Arm, NVIDIA, NXP y TI garantizará casi con total seguridad el acceso a las soluciones más avanzadas y a una completa gama de productos.

La disponibilidad de servicios propios de diseño embebido también debería formar parte de la decisión en el proceso de selección. Los ingenieros de diseño pueden verse muy beneficiados por los servicios propios de diseño de valor añadido que eliminan dificultades de integración complejas, acortan los ciclos de diseño e integración y minimizan la incertidumbre y el riesgo. También debería disponer de servicios de software destinados a sistemas embebidos que abarcaran BIOS, SO, API de software, utilidades y gestión remota de dispositivos IoT.

El núcleo de toda gama de productos de procesamiento embebido de primer nivel es el procesador. De ahí que contar con el procesador correcto asegure rendimiento y escalabilidad con un consumo eficiente de energía.

Una de las características claves es que el procesador sea de la tecnología más reciente, un nodo de proceso utilizado en el diseño y la fabricación de chips que consiga efectivamente “reducir” los transistores. Junto con una capacidad de procesamiento más rápido, los procesadores de 7nm integran más transistores en un espacio determinado, lo cual significa que consumen menos y disipan menos energía.

El número de núcleos del procesador también es importante. Más núcleos permiten que el procesador pueda gestionar más tareas al mismo tiempo. También puede procesar más instrucciones en un período de tiempo determinado y es un factor clave para la ejecución fluida de los programas. Para cubrir las diversas necesidades de las aplicaciones remotas, aumentar el número de núcleos asegurará la disponibilidad de una capacidad de procesamiento versátil. Otras funciones beneficiosas para aumentar el rendimiento del procesador serán probablemente la incorporación de capacidades de inferencia para aprendizaje profundo, una GPU integrada y soporte para varias unidades de ejecución (EU) de gráficos con instrucción INT8 para CPU y GPU.

Un procesador de este tipo que demuestra ofrecer estas prestaciones es la nueva serie Intel® Atom® x7000RE. Este procesador avanzado, indicado para entornos industriales, se basa en la anterior serie Intel® x7000E, multiplicando hasta por 5,15 el rendimiento gráfico y hasta por 9,83 el rendimiento para la clasificación de imágenes.

Intel® Atom® x7000RE destaca por ofrecer tecnologías en tiempo real como Intel® TCC (Time-Coordinated Computing) y TSN (time-sensitive networking) para optimizar el soporte a aplicaciones en tiempo real como la automatización industrial. Además, al ser el primer procesador Intel® Atom® que integra memoria DDR5, alcanza unas velocidades más altas, de hasta 4800 MT/s; un mayor ancho de banda y una latencia reducida, todo ello potenciado por IBECC (in-band error correction code) para mejorar la fiabilidad de la memoria y la protección ante errores durante su funcionamiento.

Estas son las razones por las que Advantech utiliza el procesador de la serie Intel® Atom® x7000RE en su nueva gama de productos embebidos, que incluye ordenadores monoplaca (SBC), módulos COM (Computer-On-Modules) y placas madre. El diseño de estas soluciones de grado industrial les permite proporcionar un rendimiento ininterrumpido incluso con temperaturas extremas (-40 a 85°C), vibraciones y choques.

Hay que tener en cuenta muchos factores al seleccionar una tarjeta embebida, ya que son dispositivos que se pueden utilizar en aplicaciones que van desde estaciones de carga de vehículos eléctricos hasta sistemas de información para viajeros en trenes y aviones, y paneles de información. Las características de una tarjeta embebida suelen depender de factores clave de la aplicación como el entorno operativo, los requisitos de la pantalla, la gestión de control remoto OOB (Out-Of-Band), las E/S necesarias, las exigencias de refrigeración y los requisitos de expansión y almacenamiento.

Además de aprovechar las ventajas de un procesador avanzado como el Intel® Atom® x7000RE, el SBC ha de ofrecer una gran capacidad de memoria que pueda alcanzar velocidades de transferencia de datos elevadas y una gestión que permita un consumo altamente eficiente. También es importante que admita varias pantallas independientes, entre ellas generalmente LVDS, HDMI y DP (DisplayPort). También debe ser compatible con Ethernet de 2.5 Gigabit (GbE), USB, COM, LAN y CAN-FD. También es imprescindible contar con suficientes ranuras de expansión y soporte para varios API de software y software para gestión remota de dispositivos IoT.

La tarjeta MIO-5354, que forma parte de la gama de productos embebidos de Advantech, es una placa SBC compacta de 3,5" que ofrece todo ello e incluso más.

Los COM embebidos ofrecen una solución económica a quienes manejan un presupuesto ajustado. En el caso de aplicaciones como automatización o sector médico, entre los consejos para la selección se encuentra el buscar un módulo COM SMARC embebido, como el nuevo SOM-2533R de Advantech, que ofrece doble LAN y un convertidor integrado con doble bus CAN.

Quienes requieran factores de forma embebidos COM Express® Tipo 10 o COM Express® Tipo 6 también han de comprobar la disponibilidad de ciertas capacidades. Por ejemplo, un módulo COMe Tipo 10 como el nuevo SOM-7533R de Advantech necesitará una gran memoria y puede funcionar con un amplio rango de tensiones de entrada, lo que lo que se adapta a sectores de aplicación como el militar y de defensa. De modo parecido, un COMe compacto con una disposición de las patillas Tipo 6 debería contar con un abundante número de E/S versátiles para facilitar la migración en tareas como automatización industrial y análisis del espectro de frecuencia. Un buen ejemplo es el nuevo SOM-6833R de Advantech.

Por lo que respecta a las placas base embebidas, un bajo perfil y un consumo muy eficiente proporcionan un rendimiento estable y silencioso en los exigentes entornos operativos que suelen caracterizar a sus aplicaciones en paneles, señalización y diversos entornos HMI.

Una placa base embebida con las características adecuadas y basada en un procesador como la serie Intel® Atom® x7000RE debería ofrecer una gran memoria para transferencia rápida de datos, preferiblemente con un módulo de memoria

SO-DIMM. El soporte para varias pantallas independientes, la expansión a un gran número de E/S, un diseño sin ventilador y soporte para API de software embebido y software para gestión remota de dispositivos IoT también se han de tener en cuenta. La placa madre AIMB-219 THIN Mini ITX de Advantech, que forma parte de su gama de productos embebidos, ofrece una solución de valor añadido a los ingenieros de diseño.

Para maximizar las prestaciones de las modernas aplicaciones periféricas, las soluciones embebidas exigen una completa integración de software, SO y servicios propios de diseño; factores que también influyen sobre la selección del suministrador.

Frente a la proliferación de dispositivos IoT, el auge del procesamiento en la periferia es mucho menos visible. El procesamiento de datos más cerca de la fuente reduce la latencia y el ancho de banda necesario, convirtiendo así a los sistemas embebidos en una solución más eficiente para aplicaciones de este tipo. Mientras la tecnología sigue avanzando, la computación embebida desempeñará un papel cada vez más importante para dar forma al futuro de sistemas conectados, inteligentes y automatizados.