Congatec AG
We simplify the use of embedded technology

Bajo consumo y excelente rendimiento gráfico para tabletas ultramóviles

Desde su aparición en 2010, las tabletas han cambiado para siempre nuestras vidas digitales y han inaugurado la era de la "informática envolvente". Listas para usar instantáneamente, ligeras, prácticas e intuitivas, muchas veces eliminan la necesidad de un ordenador de escritorio tradicional. Pueden utilizarse fuera de la oficina para completar tareas sobre la marcha desde cualquier lugar y en cualquier momento: por la noche, sentado en el sofá, usted puede ver qué hay en la televisión, programar directamente la grabadora de vídeo digital o reproducir música, vídeos y fotos; por la mañana, durante el desayuno, usted puede leer las últimas noticias, revisar el correo electrónico y obtener las actualizaciones del estado del tráfico. Con servicios en la nube, todos sus datos se encuentran siempre actualizados en todos los dispositivos. Tal vez su productividad no alcance los niveles de conveniencia y el "factor de diversión" en el uso privado, pero las tabletas hacen que nuestras vidas sean mucho más agradables y efectivas.

 

En el sector industrial, también resulta muy beneficioso el acceso móvil a la información y al control, que se combina con la gran facilidad de uso inherente al sistema. En este caso, la mayor productividad generada por el uso de las tabletas o pantallas móviles se refleja en dinero en efectivo.

Robustas y durables

Las tabletas de consumo masivo generalmente no son adecuadas para usos industriales, en los que muchas veces quedan expuestas a duras condiciones ambientales. Por ejemplo, las temperaturas en el suelo de una fábrica durante el mantenimiento de las máquinas suelen estar fuera del rango de confort. Los dispositivos móviles también necesitan tener allí una mayor resistencia al impacto; si se deslizan accidentalmente en un ámbito industrial, en lugar de caer sobre el suave cojín de un sofá, es más probable que se golpeen contra un bloque de hormigón. En los entornos médicos, los equipos deben desinfectarse a intervalos regulares para evitar la propagación de enfermedades. Además, se requiere una mejor capacidad de configuración para integrar desde un primer momento interfaces específicas, como bus CAN para aplicaciones en el sector del automóvil o entradas/salidas de bus de campo de tipo inalámbrico para aplicaciones industriales. Las mayores exigencias influyen en el diseño general de los dispositivos. Al mismo tiempo, los sistemas deben ser tan prácticos y eficientes como sus contrapartes comerciales de uso privado.

 

Además, las unidades industriales suelen utilizarse 24 horas al día, los 7 días de la semana y durante muchos años. No es raro que se necesite una disponibilidad a largo plazo por 7 años o más. Por un lado, esto facilita el mantenimiento, el servicio y la administración, ya que evita que coexistan tres o cuatro generaciones diferentes de dispositivos.

 

De todos modos, las series de producción son muy inferiores a los millones de dispositivos que se venden por generación en el mercado de consumo. Desde un punto de vista económico, los diseños que son totalmente personalizados y consumen mucho tiempo están fuera del alcance en la mayoría de los casos. Si los fabricantes de equipos originales (OEM) quieren lanzar rápidamente al mercado sus propias tabletas o interfaces hombre-máquina (HMI) móviles, necesitan plataformas con mayor grado de integración para sus propios diseños. Esto se aplica tanto al procesador, para dispositivos más pequeños y de mayor eficiencia energética, como a los factores de forma subyacentes. Cuanto mayor es la cantidad de funciones que se encuentran integradas previamente, menos esfuerzo se requiere para el desarrollo.

SoC (System-On-Chips) altamente integrados

AMD G-Series SOC APU

AMD ha desarrollado los nuevos SoC Serie G embebidos, específicos para diseños con factor de forma pequeño y sensibles en materia de energía, gráficos y costes. Disponibles en versiones de dos y cuatro núcleos, se basan en el nuevo núcleo de CPU "Jaguar" con tecnología de fabricación de 28 nm y GPU Radeon™ de AMD de la serie 8000. Pueden procesar más instrucciones por ciclo de reloj, lo que también se refleja en la ejecución de varias referencias estándar en aplicaciones informáticas exigentes: Comparados con Intel Atom, los SoC Serie G de AMD muestran una mejora del 125% en el rendimiento de la CPU.

 

Lo más importante para las HMI móviles y las tabletas es su desempeño gráfico y multimedia. En este caso, los nuevos SoC Serie G de AMD superan hasta en un 20% el rendimiento de la generación previa y representan una mejora de cinco veces con respecto a Intel Atom (ver nota al pie). Gracias a la mejora en el Decodificador de Vídeo Universal (UVD), también hay nuevas oportunidades para la codificación de vídeo basada en hardware. Además, AMD ha optimizado el "clock-gating" y lo ha extendido al motor multimedia para reducir el consumo. La tecnología C6 "deep power down" ahora también está disponible en el motor multimedia, y el ordenador requiere menos de un milisegundo para pasar del modo de suspensión a la potencia total de procesamiento. Esto es ideal para el perfil de uso intermitente de las tabletas, que pasan al modo de suspensión cuando no se utilizan.

 

El bajo consumo de energía de los nuevos SoC permite emplear diseños totalmente cerrados, sin ventiladores y con una larga vida útil de la batería.

El concepto de los módulos COM (Computer On Modules): la plataforma ideal

COM concept with conga-QG AMD G-Series SOC

¿Cómo pueden hacer los OEM para integrar estos procesadores de manera eficaz en sus propios diseños de tabletas y HMI móviles, sin tener que desarrollar todo desde cero? La solución ideal es un enfoque modular, en el que se adquieren componentes totalmente desarrollados. Esto permite alcanzar una opción personalizada a partir de la combinación de bloques funcionales individuales, como unidad de procesador, interfaces externas y suministro de electricidad o batería. El componente central óptimo es aquí un módulo COM extremadamente compacto y estandarizado.

 

El concepto COM permite el desarrollo de hardware interoperable, intercambiable y actualizable. Se trata de algo ideal para integrar los SoC en tabletas industriales.

Para lograr que estas aplicaciones obtengan los beneficios de la tecnología informática modular, es importante considerar las expectativas de los usuarios, además de los requisitos técnicos. Mientras los ordenadores modulares satisfacen incluso las mayores demandas técnicas debido a su inherente flexibilidad y a su alto rendimiento, no se debe pasar por alto la  facilidad con la cual puede desarrollarse un sistema personalizado mediante una simple modificación en la placa base.

 

Los parámetros clave con influencia sobre los objetivos del concepto COM se rigen por estándares válidos para toda la industria que son reconocidos internacionalmente. Esta estandarización no sólo ofrece ventajas al proveedor COM –como congatec, un miembro de la alianza COM Express, fundador de la alianza tecnológica Qseven y editor del consorcio empresarial PICMG– y a los fabricantes de dispositivos industriales, sino que también proporciona una hoja de ruta para mejorar el rendimiento en el futuro. El desarrollo del factor de forma Qseven constituye un ejemplo reciente de cómo la comunidad COM reacciona frente a las nuevas demandas y adapta las nuevas tecnologías. Qseven ha sido diseñado como un estándar económico para plataformas móviles de bajo consumo.

Demostrador de tableta

Mediante su demostrador de tableta, congatec ha ilustrado con qué rapidez y facilidad se puede utilizar el enfoque COM para desarrollar una tableta industrial. El demostrador está integrado en su totalidad por componentes estándar e incluye una placa base compacta, un módulo Qseven SoC Serie GX de AMD, una placa de gestión inteligente de baterías de congatec y una pantalla táctil inteligente. Dado que el demostrador ha sido diseñado para un uso práctico, incluyó la migración de un sistema operativo y la disposición de un alojamiento mecánico.

 

Esto luego tuvo que integrarse al enfoque COM para permitir que los clientes introduzcan modificaciones de manera fácil y económica mediante simples actualizaciones en la placa base. El presente enfoque demostró que el concepto COM puede aplicarse con éxito en dispositivos móviles, reduciendo simultáneamente la complejidad en el diseño y el riesgo de no aprovechar el tiempo de salida al mercado.

Caja del producto: conga-QG con SoC Serie G de AMD en Qseven

Actualmente, congatec ofrece tres procesadores pertenecientes a la plataforma de los SoC embebidos Serie G de AMD en Qseven: por un lado, el AMD GX-210HA de doble núcleo de 1.0 GHz (caché L2, 1MB compartido) con una potencia de diseño térmico (TDP) de apenas 9W; por otro, el AMD GX 210JA de doble núcleo de 1.0 GHz (caché L2, 1MB compartido) con TDP de 6W y un consumo medio esperado de 3W. Ante condiciones ambientales extremas, el módulo también está disponible para un rango de temperatura extendido, con el AMD GX-209HA de doble núcleo de 1.0 GHz (caché L2, 1MB compartido).

 

Gracias al soporte de memoria ECC (Error Correction Code), el módulo resulta particularmente apto para aplicaciones que contienen situaciones críticas en materia de seguridad. De forma opcional, puede equiparse con hasta 8GB de chips de memoria DDR3L ECC. Cualquier error de memoria (por ejemplo, producido por la radiación en aplicaciones médicas) puede ser corregido automáticamente a fin de garantizar una operación segura.

 

La tarjeta gráfica integrada AMD Radeon™, con Decodificador de Vídeo Universal (UVD) 4.2 para una perfecta reproducción de Blu-ray con HDCP (1080p), MPEG-2, HD y DivX (MPEG-4), soporta DirectX® 11.1 y OpenGL 4.0 (para una rápida visualización de imágenes en 2D y 3D), así como OpenCL 1.1. Los desarrolladores que utilizan estos marcos informáticos estandarizados no sólo obtienen acceso a diversas herramientas potentes, sino que además se benefician con la extensión del ciclo de vida de sus aplicaciones, que se basan en un marco estandarizado y compatible. Esto disminuye los costes de desarrollo de software y mejora el rendimiento de la inversión. 

 

Las opciones de interfaces gráficas incluyen VGA, LVDS de canal único/dual de 18/24 bits, DisplayPort 1.2 y DVI/HDMI 1.4a, que permiten controlar de manera directa dos pantallas independientes. DisplayPort 1.2 también soporta la transmisión múltiple, lo que permite controlar hasta dos pantallas por puerto de gráficos en modo de conexión en cadena.

 

Cuatro carriles PCI Express x1 de segunda generación, un puerto USB 3.0, cinco puertos USB 2.0, dos puertos SATA de 3 Gb/s y una interfaz Gigabit Ethernet posibilitan una expansión flexible del sistema a un elevado ancho de banda de datos. El conjunto de funcionalidades se completa con el controlador de placa congatec, la administración de energía de la CPU ACPI 3.0 y el sistema de audio de alta definición.