如何区别与选择嵌入式产品中的ARM核心板?

发表时间:2021-11-08 10:43作者:武汉万象奥科

随着半导体行业的高速发展,高端ARM(Cortex-A系列)处理器迎来高速发展期。Cortex-A系列ARM处理器应用时往往需要搭载Android、Ubuntu、OpenWrt等操作系统,涉及BootLoader、内核kernel、文件系统及驱动的开发与调试,因此其开发难度也相应较大。为了加快项目进度、节省成本,集成度高、快发便利的ARM核心板在嵌入式产品中得到越来越广泛的应用。本文笔者将介绍ARM核心板的区分方法及选择依据。

首先是在形态及外观上,最明显的区别就是其连接器的不同。目前常见的核心板连接形式有三类:排针连接器、邮票孔、板对板(也称B2B)。

排针连接器为早期核心板形态,最早可追溯到2002年,2012年之后便退出主流。此类核心板的四周或两边常见有2.54或1.27mm的排针/排母,以插拔的方式与底板对接。优点是连接器成本低,缺点是量产不便、排针与排母不同品牌质量差异大、多次插拔容易出现接触不良、体积大,目前已很少应用。

HD972-CORE 核心板

图1   HD972-CORE 核心板(低成本)

邮票孔连接器形态是在核心板四周延伸半圆敷铜焊盘,以贴片形式与底板连接。优点是最大程度降低连接器成本、焊接牢固抗震性强,缺点是不易拆卸、无法单独维修。目前在市面上还能经常看到邮票孔ARM核心板的身影。

HD3399-CORE核心板


图 2   HD3399-CORE 核心板(极致紧凑)

核心板采用板对板连接器是在2013年之后逐渐出现的形态,至今仍是主流连接形式。它体积小、可贴片、可靠性高,解决了以往其他连接器形式的可靠性、测试、维修、生产等工艺问题。由于是高精密器件且表面镀金,板对板连接器的主要缺点就是成本较高。

HD6ULL-CORE核心板

图3   HD6ULL-CORE核心板(高性价比)

从处理器性能上讲,ARM核心板也可以大致分为几档。像ARM9、Cortex-A7核心的主要是应用于数据采集、数据网关,可实现图形图像显示,一般不具备3D加速。中端核心板一般是A9、A35处理器架构图,可用于复杂图形图像处理、大数据量运算,具备H.265编解码能力,拥有3D加速能力。A53、A72核心的核心板一般归纳为高端档,在对CPU、GPU乃至NPU运算能力要求高时需要考虑使用此类核心板。当然,以上的分类方法过于粗略,处理器的性能跟芯片的制程工艺、核心数、主频、浮点运算能力等息息相关。在项目开展之前,也建议广大用户先咨询核心板厂家寻求方案或基于评估板(厂商提供的测试套件)对性能进行预估,避免走弯路。

Cortex-A系列ARM处理器

图4   Cortex-A系列ARM处理器图例(来源网络,供参考)

从应用环境上看,主要可以将核心板分为商业级、宽温级、工业级、车规级。其中商业级产品工作温度定义为0~+70℃,工业级定义为-40~+85℃。工作最低温度在-10、-20、-30度左右的被称为宽温级,这是个通俗的叫法,也被称为加强商业级或准工业级。一般来讲,应用到严格的工业场合的一定要选择工业级核心板。室内应用且对成本有要求,可以根据实际情况评测宽温级产品可否满足需求,这将显著降低产品成本。

工业级HD335x-IOT

图5   工业级HD335x-IOT 主板(充电桩充电控制器)

从特殊功能上分,有集成NPU单元的AI核心板,有多千兆网的网络专用核心板,有多显示接口的多媒体核心板等等。如HD1808-CORE核心板集成3.0T算力的NPU单元,非常适合应用在人工智能领域;HD1046-CORE核心板用于2路万兆网、8路千兆网,在网络通信领域应用广泛;HD8M-CORE可同时支持MIPI DSI、HDMI显示接口,支持4K显示输出,可多屏异步显示,是多媒体显示行业的首选。

HD8M-CORE核心板

图 6   HD8M-CORE核心板(公共交通信息发布与导乘系统)

武汉万象奥科有专业的ARM核心板研发、销售团队,为您提供免费的方案及产品技术咨询。公司拥有以华中科技大学博士后为核心的嵌入式专家团队、系统底层软件团队、 EMC工程师团队,目前已完成31个系列(ARM9、MIPS、Cortex-A7/A8/A9、Cortex-A35/A53/A55/A72、DSP、FPGA)数十种高端CPU的技术方案储备,在RTOS、Windows、Linux、Andriod 等系统上有丰富的设计经验。

嵌入式ARM核心板平台积累

图7   嵌入式ARM核心板平台积累


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