隨著半導體行業的高速發展,高端ARM(Cortex-A系列)處理器迎來高速發展期。Cortex-A系列ARM處理器應用時往往需要搭載Android、Ubuntu、OpenWrt等操作系統,涉及BootLoader、內核kernel、文件系統及驅動的開發與調試,因此其開發難度也相應較大。為了加快項目進度、節省成本,集成度高、快發便利的ARM核心板在嵌入式產品中得到越來越廣泛的應用。本文筆者將介紹ARM核心板的區分方法及選擇依據。
首先是在形態及外觀上,最明顯的區別就是其連接器的不同。目前常見的核心板連接形式有三類:排針連接器、郵票孔、板對板(也稱B2B)。
排針連接器為早期核心板形態,最早可追溯到2002年,2012年之后便退出主流。此類核心板的四周或兩邊常見有2.54或1.27mm的排針/排母,以插拔的方式與底板對接。優點是連接器成本低,缺點是量產不便、排針與排母不同品牌質量差異大、多次插拔容易出現接觸不良、體積大,目前已很少應用。

圖1 HD972-CORE 核心板(低成本)
郵票孔連接器形態是在核心板四周延伸半圓敷銅焊盤,以貼片形式與底板連接。優點是最大程度降低連接器成本、焊接牢固抗震性強,缺點是不易拆卸、無法單獨維修。目前在市面上還能經常看到郵票孔ARM核心板的身影。

圖 2 HD3399-CORE 核心板(極致緊湊)
核心板采用板對板連接器是在2013年之后逐漸出現的形態,至今仍是主流連接形式。它體積小、可貼片、可靠性高,解決了以往其他連接器形式的可靠性、測試、維修、生產等工藝問題。由于是高精密器件且表面鍍金,板對板連接器的主要缺點就是成本較高。

圖3 HD6ULL-CORE核心板(高性價比)
從處理器性能上講,ARM核心板也可以大致分為幾檔。像ARM9、Cortex-A7核心的主要是應用于數據采集、數據網關,可實現圖形圖像顯示,一般不具備3D加速。中端核心板一般是A9、A35處理器架構圖,可用于復雜圖形圖像處理、大數據量運算,具備H.265編解碼能力,擁有3D加速能力。A53、A72核心的核心板一般歸納為高端檔,在對CPU、GPU乃至NPU運算能力要求高時需要考慮使用此類核心板。當然,以上的分類方法過于粗略,處理器的性能跟芯片的制程工藝、核心數、主頻、浮點運算能力等息息相關。在項目開展之前,也建議廣大用戶先咨詢核心板廠家尋求方案或基于評估板(廠商提供的測試套件)對性能進行預估,避免走彎路。

圖4 Cortex-A系列ARM處理器圖例(來源網絡,供參考)
從應用環境上看,主要可以將核心板分為商業級、寬溫級、工業級、車規級。其中商業級產品工作溫度定義為0~+70℃,工業級定義為-40~+85℃。工作最低溫度在-10、-20、-30度左右的被稱為寬溫級,這是個通俗的叫法,也被稱為加強商業級或準工業級。一般來講,應用到嚴格的工業場合的一定要選擇工業級核心板。室內應用且對成本有要求,可以根據實際情況評測寬溫級產品可否滿足需求,這將顯著降低產品成本。

從特殊功能上分,有集成NPU單元的AI核心板,有多千兆網的網絡專用核心板,有多顯示接口的多媒體核心板等等。如HD1808-CORE核心板集成3.0T算力的NPU單元,非常適合應用在人工智能領域;HD1046-CORE核心板用于2路萬兆網、8路千兆網,在網絡通信領域應用廣泛;HD8M-CORE可同時支持MIPI DSI、HDMI顯示接口,支持4K顯示輸出,可多屏異步顯示,是多媒體顯示行業的首選。

圖 6 HD8M-CORE核心板(公共交通信息發布與導乘系統)
武漢萬象奧科有專業的ARM核心板研發、銷售團隊,為您提供免費的方案及產品技術咨詢。公司擁有以華中科技大學博士后為核心的嵌入式專家團隊、系統底層軟件團隊、 EMC工程師團隊,目前已完成31個系列(ARM9、MIPS、Cortex-A7/A8/A9、Cortex-A35/A53/A55/A72、DSP、FPGA)數十種高端CPU的技術方案儲備,在RTOS、Windows、Linux、Andriod 等系統上有豐富的設計經驗。

圖7 嵌入式ARM核心板平臺積累
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