PC/104 已經(jīng)過時了嗎?
當今，PC/104嵌入式解決方案廣泛應用于商業(yè),、工業(yè),、航空以及軍用領域并得到了大家一致的認可。“堆疊式PC”已經(jīng)被證明是一種能夠廣泛應用于各種場合的,、堅固的,、可靠的、高性價比的嵌入式系統(tǒng)解決方案,。通過堆棧式的擴展,，PC/104可以靈活的配置擴展功能模塊，滿足開發(fā)者更多的使用需求,。但隨著科技發(fā)展日新月異,，不少設計者發(fā)現(xiàn)PC/104的ISA以及PCI的總線的帶寬限制，讓諸多系統(tǒng)設計捉襟見肘,。PC/104的未來將如何發(fā)展?是否有更具生命力的嵌入式解決方案呢?
研華科技作為工控界的領導廠商,，將如何應對這個問題呢?
研華工程師們針對PC/104擴展的局限性問題，并對嵌入式市場進行長期調,，結合了COM核心模塊擴展靈活的特點,，創(chuàng)新性的提出了MI/O Extension嵌入式解決方案,。類似PC/104， 都是堆疊式的擴展, 但MIOe 的擴展性與靈活性則大大的提高了,。以往PC/104 無法支持的擴展,，在MIOe上，都可以輕易做到,。
專家觀點：
PC/104總線擴展方式,，將來至少有50%被MIOe擴展方式替代
陳彥君 研華嵌入式運算核心事業(yè)群 嵌入式單板計算機及嵌入式無風扇系統(tǒng)產品經(jīng)理
簡介：于2006年加入研華，負責產品線策略,、營銷策略,、產品規(guī)劃及開發(fā)等,。帶領產品線: MI/O Extension, 3.5”, PC/104, EBX及嵌入式無風扇系統(tǒng)等,。開創(chuàng)MI/O Extension創(chuàng)新型板卡，建立下一世代嵌入式板卡的標準,。PM總經(jīng)歷逾14年,。
1. MIOe的擴展性是PC/104總線無法比擬的.
隨著技術以及市場發(fā)展的需求變更，PC/104出現(xiàn)了局限性的問題,。比如說,，傳統(tǒng)嵌入式設備仍需使用ISA或PCI的擴展方式來搭配PC/104的I/O模塊，但主流新平臺芯片組的發(fā)展規(guī)格漸漸對ISA甚至PCI總線的支持將有所限制,，對項目未來的使用帶來諸多不便!
MI/O Extension 單板電腦的設計特點之一是具有一個標準定義的高速擴展連接器 --- MIOe,，在其中整合了多種不同的擴展總線信號。這些信號是結合研華多年來嵌入式設計經(jīng)驗,，最大化整合客戶對擴展接口的需求,。另外一方面也考慮各芯片組廠商對未來規(guī)劃及業(yè)界技術的趨勢，包含有Display Port, 4路PCIe x 1, LPC, SMBus, USB, Audio Line out及Power,。通過這些接口,，可靈活搭配不同功能的IC芯片，靈活擴展出各式不同的I/O功能,。而且,，擴展模塊不需進行單獨的電源設計，電源可直接由MI/O主板的擴展接口引出,。對設計者來講,，僅為I/O考慮的模塊化設計，不需進行復雜的電源電路設計,，可以很大程度的減少設計復雜性,，并減少擴展板線路開發(fā)時間及成本，增強產品的市場競爭力,。研華也可以提供各式不同功能種類的標準I/O擴展模塊供設計者配合MI/O主板直接使用,。
2. MIOe 連接器,，比PC/104連接器的彈性大，高度有5mm~25mm 等多種高度可選,，客戶可以根據(jù)項目設備的需求選擇合適高度的連接器,。
3. MIOe可以讓客戶更專注于自身技術領域的開發(fā)
MI/O Extension全新的架構，可將客戶端資源集中在I/O模塊設計及自行AP開發(fā)的階段,，不用再身陷整合復雜系統(tǒng)的種種問題中,，并可保有產業(yè)優(yōu)勢，將整體人力及成本有效化運用最大化!研華各事業(yè)群的多個產品線中均已導入MI/O Extension嵌入式主板,，作為各式各樣不同應用領域系統(tǒng)內的核心主板,，包含有嵌入式無風扇整機、HMI,、Panel PC,、digital Signage數(shù)字廣告牌、ODM等等,，MI/O Extension單板計算機已然成為研華集團內的標準!
研華MI/O Extension嵌入式主板不單單為客戶提供主板,，也為客戶提供開發(fā)驗證底板、標準擴展模塊以及整機快速整合組件,，并結合研華專屬的iManager智能控制及云端控制服務等,，帶給客戶最適合系統(tǒng)整合的單板計算機及整合型服務，為客戶帶來更多的新價值!
2.5 寸 MIO-Ultra超小尺寸主板,，定會占據(jù)掉至少30%的PC/104主板市場, 將來有可能會高達70%
陳志勝 研華嵌入式運算核心事業(yè)群 嵌入式系統(tǒng)產品機構經(jīng)理
簡介：熟悉 嵌入式單板計算機 及 嵌入式系統(tǒng)整合,。負責產品有： ARK 無風扇高階系統(tǒng)、Digital Signage 多顯高階平臺- COM SOM全系列單板開發(fā)及散熱模塊設計,、 MIOe Module 擴充模塊,。
1. 2.5 寸 MIO-Ultra超小尺寸主板與PC/104主板比較, 體積更小，擴展更靈活
最大長度(mm)最大寬度(mm)最大面積(mm2)與PC/104相比
PC/10495.090.28650---
2.5 寸 MIO-Ultra100727200面積減少20%
2.PC/104主板與2.5 寸 MIO-Ultra主板裝配方式對比, 更加簡單, 配線更少
PC/104 裝配：
1. 對外訊號線都需由配線的方式引出
2. 針腳插槽拆裝擴展困難
2.5 寸 MIO-Ultra 裝配：
1. 主板邊緣具有直接可用的I/O接口： LAN,、USBx2,、VGA、DC-in DC-12V
2. 只有COM,、SATA,、Audio 等訊號需要配線引出
3. 具有MIOe 彈性I/O擴展接口
采用MIO-2260 的超小 嵌入式整機
2.5寸MI/O-Ultra的性價比優(yōu)于PC/104主板
考慮到需要符合嚴苛環(huán)境的使用要求，在PC/104的機構,、電路圖設計及選用的連接器都作了眾多高等級設計的考量,，讓此平臺的相關產品價格偏高，使產品的使用性價比不斷的降低,。
3.5寸MIO-Compact 主板可以更大程度上替代傳統(tǒng)的3.5寸嵌入式主板
游弋 研華嵌入式運算核心事業(yè)群 MIO產品經(jīng)理
簡介：電子工程專業(yè)畢業(yè),，現(xiàn)主要負責研華嵌入式單板電腦在中國區(qū)域的推廣、銷售工作,，對嵌入式系統(tǒng)有著較豐富的推廣經(jīng)驗,，重點致力于數(shù)控,、醫(yī)療、軌道交通,、通訊設備等行業(yè)應用的研究,，為客戶提供更合理更經(jīng)濟的嵌入式解決方案。
嵌入式3.5寸主板是研華在業(yè)界率先提出的標準規(guī)格,，支持PC/104總線的擴展,，但尺寸比標準的PC/104主板更大，I/O接口的數(shù)量更豐富,，并增加了主板海岸線I/O接口,。由于該產品標準具有系統(tǒng)容易組合，配線比PC/104主板更少等特點,，因而很快該標準被各大嵌入式廠商所采用,，并很快成為了國際流行的嵌入式主板標準。
過去嵌入式單板電腦的設計,，可能存在散熱不易解決,、系統(tǒng)不易整合或是I/O接口無法彈性增加等問題,。研華的MI/O Extension嵌入式單板電腦解決了這些問題,。它既可以當作單板單獨使用，當客戶系統(tǒng)功能需要增加變化時,，也能搭配可靈活變動的I/O擴展底板,，滿足不同市場和行業(yè)的使用需求。針對需要自行設計I/O擴展底板的客戶,，研華可以提供完整設計參考文件供客戶參考,，協(xié)助客戶以更快的速度、更精簡的成本,、更低的設計難度規(guī)劃出適用的模塊,。
1. 3.5寸MIO-Compact具有MIOe的擴展方式，比傳統(tǒng)3.5寸主板擴展性更好,。
3.5寸MIO-Compact主板在傳統(tǒng)的3.5寸嵌入式單板的基礎上,，保留了配線少易整合等優(yōu)勢，并針對以往客戶使用時遇見的擴展和散熱的問題做了優(yōu)化,。首先,，將傳統(tǒng)的PC/104擴展方式改為MIOe擴展，由于MIOe接口中包含了PCIex1,、Displayport等更高速的擴展總線,，能確保客戶在使用時通過MIOe可以擴展出更多豐富的I/O功能,，比如：SATA,、Giga LAN等高速接口,。而傳統(tǒng)的3.5”主板中只具備ISA以及PCI總線，與MIOe相比擴展的靈活度就大大減小了,。
2.3.5寸MIO-Compact主板比傳統(tǒng)的3.5寸主板的散熱設計更合理,， 系統(tǒng)設計更簡單，配線更少,。
MI/O-Compact散熱部分的設計在之前的3.5”主板上做了很大程度的改良,。3.5寸MIO-Compact嵌入式主板將CPU、芯片組,、內存,、電源及主動IC等發(fā)熱較大的元器件都放置在主板的正面，并最大程度增大了散熱片的覆蓋面積,，保證以上發(fā)熱大的元器件的熱量能夠有效穩(wěn)定的導出,。主板的mini-pcie插槽、CF卡卡槽等擴展接口都設計在主板背面,，方便客戶系統(tǒng)機構的設計,。 MI/O Extension的主板還配備了多種的散熱方案，除了常用的標準散熱鰭片之外,，研華也能為設計者提供機構散熱的解決方案,，通過熱傳導片可以將主板的熱量導到機箱外殼上散熱，非常適用于小尺寸緊湊型設備的散熱設計,。對于需要自行設計散熱系統(tǒng)的客戶,，研華除了提供相關設計文檔之外，也提供散熱模擬等協(xié)助設計服務,。
隨著MIOe總線的規(guī)范成為國際通用規(guī)范標準,，
未來PC/104總線產品應用空間肯定會越來越小。
劉向?！ ⊙腥A嵌入式運算核心事業(yè)群 華北區(qū)業(yè)務經(jīng)理
簡介：2001年加入研華科技,，從應用技術工程師到業(yè)務工程師和業(yè)務經(jīng)理，在嵌入式領域從業(yè)10余年,，對嵌入式技術和市場有豐富的經(jīng)驗,，目前負責研華科技嵌入式核心運算事業(yè)群華北區(qū)市場。
PC/104總線在過去相當長的一段時間內因其體積小,，穩(wěn)定性高,，支持與ISA完全兼容的PC/104總線等特性一直保持著在行業(yè)中的優(yōu)勢，同時具備與PCI總線兼容的PCI-104和PC/104 Plus總線方式更加強了使用者對PC/104的青睞,。如今市場的快速發(fā)展逐漸淡化了PC/104得天獨厚的優(yōu)勢,，產品的部分局限性漸漸讓設計者變得苦惱不已。首先,，CPU性能和總線性能要求提升,。一部分客戶需要具有更高性能視頻處理能力,，而以往方案中只能使用PC/104
或者PCI-104擴展視頻卡或者顯卡，帶寬最多達到32bit,。此時PC/104主板CPU性能以及其PCI總線帶寬的限制就很難滿足設計要求,，需要通過具備更高帶寬的總線擴展。其次,，客戶要求設備支持較多的I/O接口時,，PC/104的結構設計以及I/O的擴展能力方面也往往表現(xiàn)的差強人意。舉個例子,，有時客戶需要嵌入式主板支持CAN接口
或者較多串口,，如通過使用PC/104擴展板方式實現(xiàn)，所有的I/O 接口都需要通過配線的方式引出并固定到機殼上,。當一層擴展板的I/O不足時,，甚至需要同時擴展兩層，內部空間會顯得非常的雜亂,，組裝維護也極其不便,。同時因結構設計復雜，散熱也會使產品面臨諸多的問題,。
怎樣在保證設備緊湊性的同時,，又可以滿足客戶對設備處理性能的要求，在保證無風扇散熱設計需求的同時,，又可以滿足產品少量多樣的彈性客制化需求?是否有比PC/104更合適的方案呢?
研華憑借多年在各嵌入式行業(yè)應用的經(jīng)驗,，創(chuàng)新性的提出了I/O接口可以彈性擴展的嵌入式核心平臺 --- MI/O Extension嵌入式解決方案,。MI/O Extension是英文Multiple I/O extension的縮寫,，是一種支持多種總線及I/O接口擴展的嵌入式單板電腦。從銷售端來看,，MI/O因具備了比PC/104更加豐富的擴展總線接口,，為客戶項目帶來了更具有競爭力的方案。
PC/104堆棧式的擴展以及穩(wěn)定可靠的連接方式,，在電力行業(yè)的嵌入式設備當中被廣泛采用,。我曾經(jīng)碰到一個客戶做變電站中的監(jiān)控設備。多年前采用的研華PC/104主板,，因客戶設備升級,，需要將項目中千兆網(wǎng)口的數(shù)量需求擴展到4個。由于以前就是選用PC/104的方案,，為了保持機構統(tǒng)一,，就在現(xiàn)有PC/104產品中選擇合適的替代方案。但客戶要求必須為千兆網(wǎng)口,，目前產品只含有ISA和PCI的總線,，很難滿足客戶需要除了主板上之外的2個千兆網(wǎng)口,。而MI/O-Ultra系列的主板，在擴展板上通過MIOe接口中3路PCIex1的總線搭配了網(wǎng)絡芯片,，引出了3個千兆網(wǎng)口,，很好的滿足了客戶的要求。
有許多客戶問到MIO主板與PC/104相比較價格問題,，我認為對于相同CPU平臺的MIO主板和PC/104主板價格應該相當,。MIO方案優(yōu)勢不在價格，而是在于更靈活彈性的擴展方式,。我個人認為PC/104有其獨特的技術優(yōu)勢,，成熟穩(wěn)定的技術，通過的國際規(guī)范,，未來在CPU處理能力要求不高但是穩(wěn)定性要求很好的嵌入式應用平臺上,，PC/104還是會有很大的市場;而MIO主板的推出，靈活擴展特性,，對于標準嵌入式單板電腦會有很大的沖擊,，在未來肯定會取代部分傳統(tǒng)的小尺寸單板主板的市場。隨著Intel 對ISA總線的支持減少,，隨著MIOe總線的規(guī)范成為國際通用規(guī)范標準,，未來PC/104總線產品的應用空間肯定會越小。
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關于嵌入式核心服務
研華嵌入式核心服務提供以設計為導向的整合服務,，這些高效率的解決方案整合嵌入式板卡,、周邊模塊及軟件，研華相信專注于嵌入式設計服務,，可在設計開發(fā)階段就完成電子工程的相關需求,，并縮短設計與整合的周期、大幅降低產品開發(fā)的不確定性與風險,，加快產品上市時間,。www.advantech.tw/EmbCore